DE202009016400U1 - Device for the production of moldings by layering of material powder - Google Patents

Device for the production of moldings by layering of material powder Download PDF

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Abstract

Vorrichtung zur Herstellung von Formkörpern durch schichtweises Aufbauen aus Werkstoffpulver durch ortsselektives Verfestigen des Pulvers zu zusammenhängenden Bereichen nach Maßgabe von Geometriebeschreibungsdaten des Formkörpers, umfassend
– einen Prozessraum (9) mit einem Prozessraumboden (11), der eine Basisebene (51) und eine relativ dazu mittels einer steuerbaren Antriebseinheit längs einer vertikalen Bauplattformachse gesteuert höhenverstellbare Bauplattform (13) für den Formkörper aufweist,
– eine Pulverschichtenpräparierungseinrichtung zur Präparierung einer jeweiligen nachfolgend ortsselektiv zu verfestigenden Pulverschicht (21) auf der Bauplattform (13) und
– eine Pulververfestigungseinrichtung, die zum ortsselektiven Verfestigen von Pulver der jeweils zuletzt auf der Bauplattform (13) präparierten Pulverschicht (21) aktivierbar ist,
wobei die Pulverschichtenpräparierungseinrichtung (41) eine Pulverversorgungseinrichtung zur Bereitstellung von Pulver in dem Prozessraum (9) und einen Glättungsschieber (43) mit einer Pulverglättungsleiste (47) zur Verteilung und Glättung des von der Pulverversorgungseinrichtung im Prozessraum (9) bereitgestellten Pulvers auf der Bauplattform (13) aufweist, wobei der Glättungsschieber (43) mit seiner Pulverglättungsleiste (47) zwischen zwei...
Apparatus for the production of moldings by layer-wise building up from material powder by locally selective solidification of the powder to coherent areas in accordance with Geometriebeschreibungsdaten of the molding, comprising
A process space (9) having a process space bottom (11) which has a base plane (51) and a height-adjustable construction platform (13) for the molded body which is controlled relative thereto by means of a controllable drive unit along a vertical construction platform axis,
A powder layer preparation device for preparing a respective subsequently selectively selectively solidified powder layer (21) on the construction platform (13) and
A powder hardening device which can be activated for the purpose of selectively solidifying powder of the last powder layer (21) prepared on the construction platform (13),
wherein the powder layer preparation device (41) comprises a powder supply device for providing powder in the process space (9) and a smoothing slide (43) with a powder smoothing strip (47) for distributing and smoothing the powder provided on the construction platform (9) by the powder supply device in the process space (13) ), wherein the smoothing slide (43) with its powder smoothing strip (47) between two ...

Figure 00000001
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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Formkörpern durch schichtweises Aufbauen aus Werkstoffpulver durch ortsselektives Verfestigen des Pulvers zu zusammenhängenden Bereichen nach Maßgabe von Geometriebeschreibungsdaten des Formkörpers, umfassend

  • – einen Prozessraum mit einem Prozessraumboden, der eine Basisebene und eine relativ dazu mittels einer steuerbaren Antriebseinheit längs einer vertikalen Bauplattformachse gesteuert höhenverstellbare Bauplattform für den Formkörper aufweist,
  • – eine Pulverschichtenpräparierungseinrichtung zur Präparierung einer jeweiligen nachfolgend ortsselektiv zu verfestigenden Pulverschicht auf der Bauplattform und
  • – eine Pulververfestigungseinrichtung die zum ortsselektiven Verfestigen von Pulver der jeweils zuletzt auf der Bauplattform präparierten Pulverschicht aktivierbar ist,
wobei die Pulverschichtenpräparierungseinrichtung eine Pulverversorgungseinrichtung zur Bereitstellung von Pulver in dem Prozessraum und einen Glättungsschieber mit einer Pulverglättungsleiste zur Verteilung und Glättung des von der Pulverversorgungseinrichtung im Prozessraum bereitgestellten Pulvers auf der Bauplattform aufweist, wobei der Glättungsschieber mit seiner Pulverglättungsleiste zwischen zwei Umkehrstellen mit in Draufsicht dazwischenliegender Bauplattform im Prozessraum hin- und herbewegbar ist, um die Pulverglättungsleiste in einem der gewünschten Pulverschichtdicke entsprechenden Abstand zu der im jeweils vorausgegangenen Schritt auf der Bauplattform ortsselektiv verfestigten Pulverschicht über die Bauplattform hinwegzubewegen.The invention relates to a device for the production of moldings by layer-wise building up of material powder by locally selective solidification of the powder to coherent areas in accordance with Geometriebeschreibungsdaten of the molding comprising
  • A process space having a process space bottom, which has a base plane and a height-adjustable construction platform for the shaped body controlled in a controlled manner by means of a controllable drive unit along a vertical construction platform axis,
  • A powder layer preparation device for preparing a respective subsequently location-selectively solidified powder layer on the building platform and
  • A powder hardening device which can be activated for site-selective solidification of powder of the powder layer last prepared on the building platform,
wherein the powder layer preparation device has a powder supply device for providing powder in the process space and a smoothing slide with a powder smoothing strip for distributing and smoothing the powder provided on the construction platform by the powder supply device in the process space, the smoothing slide with its powder smoothing strip being located between two reversal points with a construction platform in between Process chamber is moved back and forth to the powder smoothing bar in a desired powder layer thickness corresponding distance to the spatially in the respective previous step on the build platform solidified powder layer over the build platform move away.

Derartige Vorrichtungen zur Herstellung von Formkörpern sind in diversen Ausgestaltungen bekannt. Grundsätzliche Unterschiede bekannter Vorrichtungen dieser Art ergeben sich aus der Wirkungsweise der Pulververfestigungseinrichtung. So gibt es Vorrichtungen, bei denen die Pulververfestigung durch ortsselektives Aufbringen eines Bindemittels oder chemischen Reaktants auf die jeweils zuletzt auf der Bauplattform präparierten Pulverschicht erfolgt, um diese an den betreffenden Stellen zu zusammenhängenden Bereichen zu verfestigen, die sich mit entsprechend verfestigten Bereichen an der jeweils darunter liegenden Schicht verbinden.Such devices for the production of moldings are known in various embodiments. Fundamental differences between known devices of this type result from the mode of action of the powder hardening device. Thus, there are devices in which the powder consolidation by locally selective application of a binder or chemical reactants on the last prepared on the build platform powder layer in order to solidify them at the relevant sites to contiguous areas, with correspondingly solidified areas at the respectively below connect the lying layer.

Als besonders interessant hat sich jedoch in den letzten Jahren ein anderes Arbeitsprinzip beim ortsselektiven Verfestigen von Pulver herausgestellt, nämlich das Verfestigen durch Umschmelzen oder ggf. durch Sintern des Pulvers durch Energieeintrag durch Strahlung, insbesondere Laserstrahlung. Die Arbeitsweise des Umschmelzens des Pulvers wird in der vorliegenden Anmeldung als selektives Laserschmelzen (SLM) bezeichnet. Das selektive Laserschmelzen wird eingesetzt, um Formkörper aus metallischen Pulvern oder/und keramischen Pulvern herzustellen. Die dazu verwendeten Vorrichtungen werden auch als SLM-Vorrichtungen bezeichnet und sind in diversen Varianten bekannt, so z. B. aus der DE 10 2004 041 633 A1 , der DE 102 36 907 A1 , der DE 199 05 067 A1 , der DE 10 112 591 A1 oder der WO98/24574 A1 . Diese SLM-Vorrichtungen werden benutzt, um einen Formkörper entsprechend Geometriedaten, insbesondere CAD-Daten, des Formkörpers durch schichtweises Aufbauen aus pulverförmigem, metallischem oder keramischem Werkstoff herzustellen, wobei nacheinander mehrere Pulverschichten übereinander aufgebracht werden und jede Pulverschicht vor dem Aufbringen der nächstfolgenden Pulverschicht mit einem fokussierten Laserstrahl in einem vorgegebenen Bereich, der einem ausgewählten Querschnittsbereich des Formkörpers entspricht, erhitzt wird. Der Laserstrahl wird dabei jeweils entsprechend den CAD-Querschnittsdaten des ausgewählten Querschnittsbereichs des Formkörpers oder daraus abgeleiteter Daten über die jeweilige Pulverschicht geführt. Durch den Energieeintrag der Laserstrahlung wird das Werkstoffpulver im Bereich der Auftreffstelle des Laserstrahls ortsselektiv umgeschmolzen, so dass zusammenhängende Bereiche möglichst homogen umgeschmolzenen Materials in der jeweiligen Schicht entstehen. Übereinander liegende umgeschmolzene Bereiche zweier aufeinander folgender Schichten verbinden sich, so dass der Formkörper Schicht für Schicht zusammenhängend entsteht.However, in recent years, another working principle has been found to be of particular interest in the site-selective solidification of powder, namely solidification by remelting or, if appropriate, sintering of the powder by energy input by radiation, in particular laser radiation. The mode of remelting the powder is referred to herein as Selective Laser Melting (SLM). Selective laser melting is used to produce shaped bodies of metallic powders and / or ceramic powders. The devices used for this purpose are also referred to as SLM devices and are known in various variants, such. B. from the DE 10 2004 041 633 A1 , of the DE 102 36 907 A1 , of the DE 199 05 067 A1 , of the DE 10 112 591 A1 or the WO98 / 24574 A1 , These SLM devices are used to produce a shaped body according to geometric data, in particular CAD data, the shaped body by layering of powdered, metallic or ceramic material, wherein successively more powder layers are applied one above the other and each powder layer before applying the next powder layer with a focused laser beam in a predetermined area corresponding to a selected cross-sectional area of the molding is heated. The laser beam is guided in each case in accordance with the CAD cross-sectional data of the selected cross-sectional area of the molded body or data derived therefrom via the respective powder layer. As a result of the energy input of the laser radiation, the material powder is locally remelted in the region of the point of impact of the laser beam so that contiguous regions arise as homogeneously as possible of remelted material in the respective layer. Superimposed remelted areas of two successive layers combine, so that the shaped body arises coherently layer by layer.

Die Qualität der Präparation der auf der Bauplattform aufeinander folgenden Pulverschichten im Sinne des Einhaltens einer jeweiligen vorbestimmten Schichtdicke und des Schaffens einer jeweiligen ebenen Pulverschichtoberfläche spielt eine wesentliche Rolle beim selektiven Laserschmelzen, da sie die Homogenität des aus dem Pulver erschmolzenen und wiedererstarrten Materials des Formkörpers bestimmt. Dies gilt sowohl für die Herstellung eines Formkörpers nach dem Prinzip des selektiven Laserschmelzens als auch bei der Herstellung eines Formkörpers nach dem Prinzip des selektiven Lasersinterns, bei dem das Pulvermaterial nicht vollständig durchgeschmolzen, sondern an den bestrahlten Stellen gesintert wird. Dabei kommen üblicherweise Mehrkomponenten-Pulvermaterialien zum Einsatz, die unterschiedliche Schmelzpunkte aufweisen.The quality of the preparation of the successive powder layers on the construction platform in terms of maintaining a respective predetermined layer thickness and the creation of a respective planar powder layer surface plays an essential role in selective laser melting, since it determines the homogeneity of the melted and re-solidified material of the molded article. This applies both to the production of a shaped body according to the principle of selective laser melting and in the production of a shaped body according to the principle of selective laser sintering, in which the powder material is not completely melted through, but is sintered at the irradiated points. Usually, multicomponent powder materials are used which have different melting points.

Die Präparation einer jeweils neuen Pulverschicht auf der Bauplattform sollte in jedem Fall ungeachtet des zum Einsatz kommenden Pulververfestigungsprinzips möglichst wenig Zeit beanspruchen, damit der Bauprozess des Formkörpers insgesamt möglichst schnell erfolgen kann.The preparation of a respective new powder layer on the construction platform should take as little time as possible, irrespective of the powder consolidation principle used, so that the construction process of the molding as a whole can take place as quickly as possible.

Ferner sollte wenig überschüssiges Pulver bei jedem Bauprozess anfallen. Innerhalb des Prozessraumes sollte das Pulver möglichst auf einen relativ kleinen, die Bauplattform einschließenden Bereich konzentriert bleiben, damit eine unnötige Verunreinigung des Prozessraums vermieden wird. Furthermore, little excess powder should be produced during each building process. Within the process space, the powder should preferably remain concentrated on a relatively small area enclosing the build platform to avoid unnecessary contamination of the process space.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, die eine verbesserte Handhabung des Werkstoffpulvers im Prozessraum während des Bauprozesses ermöglicht.Object of the present invention is to provide a device of the type mentioned, which allows improved handling of the material powder in the process space during the construction process.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art die Pulverglättungsleiste bei ihrer Bewegung zwischen den Umkehrstellen relativ zu dem Prozessraumboden gesteuert höhenverstellbar ist.This object is achieved in that in a device of the type mentioned, the Pulverglättungsleiste is controlled in height adjustable in their movement between the reversal points relative to the process space floor.

Durch die Möglichkeit des Anhebens und des Absenkens der Pulverglättungsleiste kann der Prozessraumbodenbereich, auf dem Pulver aufgebracht wird, sehr klein und gut abgegrenzt gehalten werden. Dabei ist dafür Sorge zu tragen, dass die Pulverglättungsleiste beim Überstreichen der Bauplattform so nah an die Basisebene des Prozessraumbodens herangeführt ist, dass auf der Bauplattform die Pulverschicht mit der gewünschten Pulverschichtdicke erzeugt wird. In der Praxis wird die Unterseite der Pulverglättungsleiste beim Überstreichen der Bauplattform in der Basisebene des Prozessraumbodens liegen, wobei die Bauplattform demgegenüber entsprechend abgesenkt ist. Die Pulverglättungsleiste wird jedoch auch nach Passieren der Bauplattform eine jeweilige Restmenge an Pulver vor sich herschieben. Um zu vermeiden, dass diese Restmenge an Pulver aus dem näheren Umgebungsbereich der Bauplattform heraustransportiert wird, kann nun die Pulverglättungsleiste gegenüber der Basisebene des Prozessraumbodens angehoben werden und im angehobenen Zustand weiter in Richtung auf die nächstkommende Umkehrstelle zu bewegt werden. Dabei wird die zunächst über die Bauplattform hinaus verschobene Pulverrestmenge von der Pulverglättungsleiste sozusagen übersprungen. Vor der nächsten Rückkehrbewegung der Pulverglättungsleiste in Richtung auf die Bauplattform kann die Pulverglättungsleiste rechtzeitig wieder abgesenkt werden, damit sie die genannte Menge an Restpulver wieder in Richtung zur Bauplattform mitnehmen kann.Due to the possibility of raising and lowering the powder smoothing bar, the process space floor area on which powder is applied can be kept very small and well demarcated. Care must be taken to ensure that the powder smoothing strip is brought so close to the base plane of the processing chamber floor when the construction platform is swept over that the powder layer with the desired powder layer thickness is produced on the construction platform. In practice, the underside of the Pulverglättungsleiste will lie when sweeping the build platform in the base level of the process room floor, the construction platform is lowered accordingly. However, the Pulverglättungsleiste will push a respective remaining amount of powder before passing through the build platform. In order to avoid that this residual amount of powder is transported out of the vicinity of the construction platform, the Pulverglättungsleiste can now be raised relative to the base level of the process space floor and moved in the raised state further towards the next reversing point. In the process, the residual amount of powder initially displaced beyond the build platform is, as it were, skipped by the powder smoothing bar. Before the next return movement of the powder smoothing bar in the direction of the construction platform, the powder smoothing bar can be lowered in time so that it can take the said amount of residual powder back towards the construction platform.

Jeweils eine neue Pulvermenge für die Schichtenpräparierung wird von der Pulverversorgungseinrichtung stets in einem Bereich des Prozessraumbodens zwischen den beiden Umkehrstellen der Pulverglättungsleiste nachgeliefert.In each case a new amount of powder for the layer preparation is always supplied by the powder supply device in an area of the process space floor between the two reversal points of the powder smoothing bar.

Dabei kann die jeweils nachgelieferte Menge für die Präparierung einer einzigen Pulverschicht bemessen sein oder ggf. auch für die Präparierung mehrerer Pulverschichten dosiert sein.In this case, the respectively delivered quantity can be dimensioned for the preparation of a single powder layer or optionally also be metered for the preparation of several powder layers.

Das jeweilige Nachliefern von Pulver im Prozessraum kann z. B. während der Phasen erfolgen, in denen die Pulververfestigungseinrichtung zum ortsselektiven Verfestigen von Pulver der zuletzt auf der Bauplattform präparierten Pulverschicht aktiviert ist.The respective subsequent delivery of powder in the process room can, for. B. during the phases in which the Pulververfestigungseinrichtung is activated for the site-selective solidification of powder of the last prepared on the building platform powder layer.

Eine solche Vorgehensweise wird bevorzugt gewählt bei einer Ausführungsform der Erfindung, bei der die Pulverversorgungseinrichtung einen insbesondere an einem außerhalb des Prozessraums vorgesehenen Pulvervorratsbehälter angeschlossenen bzw. anschließbaren Pulverzuführungskanal und einen Förderer zum Fördern von Pulver in dem Pulverzuführungskanal aufweist, wobei der Pulverzuführungskanal an wenigstens einer zwischen der Bauplattform und einer der Umkehrstellen der Pulverglättungsleiste liegenden Pulvereinlassstelle in den Prozessraum einmündet, um Pulver unmittelbar zu dem Prozessraumboden zu leiten. In alternativen Varianten der Erfindung kann auch eine Zuführung des Werkstoffpulvers von oben her vorgesehen sein.Such a procedure is preferably selected in an embodiment of the invention in which the powder supply device has a powder feed channel connected to a powder reservoir located outside the process space and a conveyor for conveying powder in the powder feed channel, the powder feed channel being connected to at least one between the powder feed channel Building platform and one of the reversal points of Pulverglättungsleiste lying powder inlet point opens into the process chamber to direct powder directly to the process room floor. In alternative variants of the invention, a supply of the material powder can be provided from above.

Die Pulverglättungsleiste ist so höhenverstellbar, dass sie bei Bewegungen über die Pulvereinlassstelle hinweg wechselweise von der Basisebene des Prozessraumbodens abgehoben oder der Basisebene des Prozessraumbodens dicht angenähert ist. In der Praxis wird die Pulverglättungsleiste in dem dicht angenäherten Zustand die Basisebene des Prozessraumbodens berühren. Die Pulverglättungsleiste ist dann abzusenken, wenn sie bei der Bewegung in Richtung auf die Bauplattform Pulver von der Pulvereinlassstelle her mitnehmen soll. Bei der Rückkehrbewegung sollte die Pulverglättungsleiste dann beim Überstreichen der Pulvereinlassstelle angehoben sein, damit sie kein Pulver in Richtung weg von der Bauplattform verschieben kann.The powder smoothing bar is adjustable in height such that it is alternately lifted off the base plane of the process chamber floor during movement over the powder inlet point or close to the base plane of the process chamber floor. In practice, the powder smoothing bar in the close approximated state will contact the base plane of the process room floor. The powder smoothing bar should then be lowered if it is to take powder from the powder intake point when moving towards the build platform. During the return motion, the powder smoothing bar should then be raised when sweeping the powder intake point so that it can not move powder in the direction away from the build platform.

Vorzugsweise hat der Glättungsschieber einen zwischen den Umkehrstellen bewegbar geführten Arm, an dem die Pulverglättungsleiste höhenverstellbar angeordnet ist. Die Pulverglättungsleiste umfasst vorzugsweise ein elastisch nachgiebiges Pulverabstreifelement aus einem gummiartigen oder silikonartigen Material.Preferably, the smoothing slider has a movably guided between the reversal points arm on which the powder smoothing bar is arranged vertically adjustable. The powder smoothing bar preferably comprises an elastically compliant powder wiping element of a rubbery or silicone-like material.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist ein pneumatischer oder/und elektromagnetischer oder/und hydraulischer Stellantrieb für die gesteuerte Höhenverstellung der Pulverglättungsleiste vorgesehen. Im Falle eines pneumatischen Stellantriebs kann dieser z. B. mit Schutzgas als Arbeitsgas betrieben werden, wobei es sich um das ohnehin zur Herstellung einer Arbeitsatmosphäre im Prozessraum zu verwendende Schutzgas handeln kann. Der Stellantrieb sollte steuerbar sein, wobei nicht unbedingt eine besonders anspruchsvolle Steuerung vorgesehen sein muss, da der Glättungsschieber mit zwei diskreten Höheneinstellungen, nämlich einer abgesenkten und einer angehobenen grundsätzlich auskommen kann.According to one embodiment of the invention, a pneumatic and / or electromagnetic and / or hydraulic actuator for the controlled height adjustment of the Pulverglättungsleiste is provided. In the case of a pneumatic actuator, this z. B. be operated with inert gas as working gas, which may be the protective gas to be used anyway for the production of a working atmosphere in the process space. The actuator should be controllable, although not necessarily a particularly sophisticated control provided must be because the smoothing slider with two discrete height settings, namely a lowered and a raised basically can get along.

Jedenfalls sollte der Glättungsschieber mittels einer Steuereinrichtung derart steuerbar sein, dass die Pulverglättungsleiste bei den Bewegungen zwischen den Umkehrstellen ein vorbestimmtes Bewegungsprofil der Höhenverstellbewegung aufweist. Dabei kann die Höhenverstellung mit der Translationsbewegung der Pulverglättungsleiste simultan einhergehen. Alternativ kann die Translationsbewegung auch unterbrochen werden, um die Pulverglättungsleiste anzuheben bzw. abzusenken.In any case, the smoothing slider should be controllable by means of a control device such that the powder smoothing bar has a predetermined movement profile of the height adjustment movement during the movements between the reversal points. The height adjustment can be accompanied by the translational movement of the powder smoothing strip simultaneously. Alternatively, the translational movement may also be interrupted to raise or lower the powder smoothing bar.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist ein mechanischer Stellantrieb vorgesehen, welcher die Höhenverstellung der Pulverglättungsleiste vom Bewegungsantrieb für die Translationsbewegung zwischen den Umkehrstellen ableitet. Ein solcher mechanischer Stellantrieb kann Steuerkurven umfassen.According to one embodiment of the invention, a mechanical actuator is provided, which derives the height adjustment of the powder smoothing strip from the movement drive for the translational movement between the reversal points. Such a mechanical actuator may include cams.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist der Glättungsschieber eine weitere Pulverglättungsleiste auf, die mit der einen Pulverglättungsleiste einen zum Prozessraumboden offenen Zwischenraum begrenzt, wobei auch die weitere Pulverglättungsleiste bei ihrer Bewegung zwischen den Umkehrstellen relativ zu dem Prozessraumboden gesteuert höhenverstellbar ist.According to a preferred development of the invention, the smoothing slide has a further powder smoothing bar, which delimits an open space to the process space bottom with the one powder smoothing bar, whereby the further powder smoothing bar can also be adjusted in height in its movement between the reversal points relative to the process space bottom.

Die beiden Pulverglättungsleisten können unabhängig voneinander höhenverstellbar sein.The two Pulverglättungsleisten can be independently adjustable in height.

Vorzugsweise ist der Glättungsschieber mittels einer Steuereinrichtung derart steuerbar, dass die Pulverglättungsleisten bei den Bewegungen zwischen den Umkehrstellen wechselweise angehoben oder abgesenkt sind, wobei die jeweilige in Bewegungsrichtung vorlaufende Pulverglättungsleiste angehoben ist, während die nachlaufende Pulverglättungsleiste abgesenkt ist. Das Anheben bzw. Absenken erfolgt vorzugsweise an den Umkehrstellen.Preferably, the smoothing slider is controllable by means of a control device such that the Pulverglättungsleisten are alternately raised or lowered in the movements between the reversal points, the respective advancing in the direction of movement Pulverglättungsleiste is raised while the trailing Pulverglättungsleiste is lowered. The raising or lowering preferably takes place at the reversal points.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mündet der Pulverzuführungskanal an einer zwischen der Bauplattform und einer der Umkehrstellen der Pulverglättungsleiste liegenden Pulvereinlassstelle von unten her in den Prozessraumboden. In diesem bevorzugten Fall drückt der Förderer somit die jeweils gewünschte Pulvermenge von unten her in den Prozessraum. Der daraufhin in Bewegung versetzte Glättungsschieber nimmt das Pulver dann mittels der Pulverglättungsleiste zur Bauplattform mit, um es dort in einer gleichmäßigen Schicht der gewünschten Dicke abzulegen.In a particularly preferred embodiment of the invention, the powder feed channel opens from below into the process chamber bottom at a powder inlet point located between the build platform and one of the reversal points of the powder smoothing strip. In this preferred case, the conveyor thus presses the respectively desired amount of powder from below into the process space. The smoothing slider, which is then set in motion, then takes the powder by means of the powder smoothing strip to the building platform in order to deposit it there in a uniform layer of the desired thickness.

Für die Pulverförderung in dem Pulverführungskanal in Richtung zum Prozessraum hat sich ein Schneckenförderer als besonders geeignet erwiesen, der eine in dem Pulverzuführungskanal vorgesehene Förderschnecke aufweist. Der Pulverzuführungskanal kann z. B. ein Rohr oder ggf. einen Pulverzuführungsschlauch aus flexiblem Material umfassen.For powder conveying in the powder guide channel in the direction of the process space, a screw conveyor has proven to be particularly suitable, which has a provided in the powder feed channel screw conveyor. The powder feed channel may, for. B. include a tube or possibly a powder feed hose made of flexible material.

Vorzugsweise handelt es sich bei der Vorrichtung nach der Erfindung um eine SLM-Vorrichtung, bei der die Pulververfestigungseinrichtung eine Bestrahlungseinrichtung mit einer Strahlungsquelle, insbesondere Laserstrahlungsquelle aufweist, deren Strahlung ortsselektiv auf die Bauplattform zu richten ist, um Pulver einer jeweils zuletzt darauf präparierten Pulverschicht zu zusammenhängenden Bereichen umzuschmelzen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung so ausgestaltet, dass sie zur Durchführung des Verfahrens des selektiven Lasersinterns verwendbar ist.The device according to the invention is preferably an SLM device, in which the powder compaction device has an irradiation device with a radiation source, in particular a laser radiation source whose radiation is to be directed to the construction platform in a location-selective manner, to powder of a powder layer which has been lastly prepared thereon Remelt areas. According to a further embodiment of the invention, the device is designed such that it can be used for carrying out the method of selective laser sintering.

Vorzugsweise ist die Bauplattform relativ zur Basisebene des Prozessraumbodens jeweils um das Maß einer gewünschten Pulverschichtdicke in eine neue Absenkstellung absenkbar, um eine jeweilige neue Pulverschicht aufzunehmen. Die Bauplattform kann nach einer jeweiligen Präparation einer Pulverschicht noch gesteuert vertikal bewegt werden, um die Größe des Strahlauftreffpunktes im Falle der Bestrahlung mit einem fokussierten Laserstrahl auf der Pulverschicht einzustellen und/oder ggf. sogar während des Bestrahlungsvorgangs zu variieren.The construction platform can preferably be lowered relative to the base plane of the process chamber floor by the amount of a desired powder layer thickness into a new lowered position in order to receive a respective new powder layer. The construction platform can still be moved vertically controlled after a respective preparation of a powder layer in order to adjust the size of the beam impact point in the case of irradiation with a focused laser beam on the powder layer and / or possibly even to vary during the irradiation process.

Eine alternative Ausführungsform des Glättungsschiebers weist eine weitere Pulverglättungsleiste auf, die in horizontalem Abstand zu der ersten Pulverglättungsleiste verläuft, so dass die Pulverglättungsleisten einen zum Prozessraumboden offenen Zwischenraum begrenzen, wobei der Glättungsschieber mit seinen Pulverglättungsleisten in eine Pulvernachfüllwartestellung neben der Bauplattform so positionierbar ist, dass die Pulvereinlassstelle in den Zwischenraum einmündet. Auch für diesen Fall gilt, dass eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung eine Pulvereinlassstelle hat, die im Prozessraumboden vorgesehen ist, um das Pulver von unten her in den Prozessraum und insbesondere in den Zwischenraum zwischen den Pulverglättungsleisten einzubringen. Bei der Hin- und Herbewegung des Glättungsschiebers verbleibt überschüssiges, nicht auf der Bauplattform abgelegtes Pulver zumindest größtenteils in dem Zwischenraum zwischen den Pulverglättungsleisten und ist somit daran gehindert, den Prozessraum unkontrolliert zu verschmutzen.An alternative embodiment of the smoothing pusher has a further powder flattening bar extending horizontally from the first powder flattening bar so that the powder flattening bars define a space open to the process room floor, the smoothing pusher with its powder flattening bars being positionable next to the building platform in a powder replenishing wait position such that the Powder inlet point opens into the intermediate space. In this case as well, a preferred embodiment of the invention has a powder inlet point which is provided in the process space bottom in order to introduce the powder from below into the process space and in particular into the space between the powder smoothing strips. During the reciprocating movement of the smoothing slide, excess powder not deposited on the building platform remains, at least for the most part, in the space between the powder smoothing strips and is thus prevented from contaminating the process space in an uncontrolled manner.

Die Pulvereinlassstelle kann ein z. B. rundes Mündungsloch des Pulverzuführungskanals mit relativ kleinem Durchmesser sein. Insbesondere für diesen Fall wird es vorgeschlagen, dass die Pulverglättungsleisten in Draufsicht die Form von Bögen haben, die in der Pulvernachfüllwartestellung des Glättungsschiebers in Richtung zur Bauplattformachse konvex sind. Eine solche besonders bevorzugte Lösung hat den Vorteil, dass bei der Bewegung des Glättungsschiebers aus der Pulvernachfüllwartestellung heraus in Richtung zur Bauplattform die zunächst im Wesentlichen auf das Gebiet der relativ kleinen Pulvereinlassstelle konzentrierte nachgelieferte Pulvermenge rasch über einen breiteren Bereich der nachlaufenden Glättungsleiste verteilt wird, so dass sich die Glättungsleiste auf hinreichender Breite Pulvermaterial über der Bauplattform verteilen kann.The powder inlet can be a z. B. round mouth hole of the powder supply channel with a relatively small diameter. In particular, in this case, it is suggested that the Powder smoothing bars in plan view have the shape of sheets that are convex in the powder replenishment waiting position of the smoothing slider toward the building platform axis. Such a particularly preferred solution has the advantage that during the movement of the smoothing slide out of the powder replenishment waiting position towards the building platform, the subsequently supplied powder quantity initially concentrated essentially in the area of the relatively small powder inlet point is rapidly distributed over a wider area of the trailing smoothing bar, so that the smoothing bar can spread powder material over the build platform at a sufficient width.

Bei der Rückfahrbewegung des Glättungsschiebers wird aufgrund der Bogenform der Glättungsschieberleisten überschüssiges Pulver wieder tendenziell auf einen schmaleren Scheitelbereich des dann nachlaufenden Glättungsschiebers gesammelt. Auch dies ist eine Maßnahme, die unkontrollierte Verschmutzung des Prozessraums durch überschüssiges Pulver zu vermeiden.During the return movement of the smoothing slide, due to the curved shape of the smoothing slide bars, excess powder tends to collect again on a narrower peak area of the then trailing smoothing slide. Again, this is a measure to avoid uncontrolled contamination of the process space by excess powder.

Die vorstehend genannten Vorteile können im Rahmen der Erfindung auch bei einer Ausführungsform mit nur einer Pulverglättungsleiste genutzt werden, welche mit ihrer konvexen Seite voran Pulver auf einen breiteren Bereich verteilen kann und mit ihrer konkaven Seite voran einen Pulver auf einen schmaleren Bereich sammelnden Effekt haben kann. Wie oben schon erwähnt, erfolgt die Pulverzufuhr vorzugsweise dann, wenn der Glättungsschieber in seiner Pulvernachfüllwartestellung ist, und zwar in einer jeweiligen Phase der Pulververfestigung mittels der Pulververfestigungseinrichtung; im Falle selektiven Laserschmelzens während der Bestrahlungsphasen der Pulverschicht.The abovementioned advantages can also be used in the context of the invention in an embodiment with only one powder smoothing bar which, with its convex side, can distribute powder over a wider area and, with its concave side in front, can have a powder collecting effect on a narrower area. As mentioned above, the powder feed is preferably performed when the smoothing slide is in its powder replenishing waiting position, in a respective phase of powder compaction by means of the powder compacting means; in the case of selective laser melting during the irradiation phases of the powder layer.

In Bezug auf die Problematik eines möglichst sauberen Pulver-Handlings im Prozessraum wird ferner vorgeschlagen, dass eine Pulverabsaugeinrichtung zur Absaugung von überschüssigem Pulver aus dem Prozessraum nach Fertigstellung eines betreffenden Formkörpers vorgesehen ist. Dies kann bedarfsweise in Schutzgasatmosphäre erfolgen.With regard to the problem of as clean as possible a powder handling in the process space, it is also proposed that a powder extraction device be provided for the extraction of excess powder from the process space after completion of a relevant molding. This can be done, if necessary, in a protective gas atmosphere.

Ausführungsbeispiele der Vorrichtung nach der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.Embodiments of the device according to the invention will be explained in more detail below with reference to the figures.

1 zeigt in einer Perspektivdarstellung eine SLM-Vorrichtung nach der Erfindung in Außenansicht. 1 shows in a perspective view of an SLM device according to the invention in an external view.

2a und 2b zeigen in grob schematischer Weise eine Momentaufnahme während des Vorgangs der Bestrahlung der zuletzt präparierten Pulverschicht auf der Bauplattform. 2a and 2 B show in a crude schematic way a snapshot during the process of irradiation of the last prepared powder layer on the build platform.

3 zeigt in einer perspektivischen Darstellung das Prozessraumabteil der Vorrichtung aus 1 in einem weitgehend auseinander gebauten Zustand, um den Blick auf eine Schichtenpräparierungseinrichtung freizugeben. 3 shows in a perspective view of the process space compartment of the device 1 in a largely disassembled state to reveal the view of a sheeting device.

4 zeigt in schematischen Darstellungen a)–h) eine Sequenz von Momentaufnahmen bei der Schichtenpräparation. 4 shows in schematic representations a) -h) a sequence of snapshots in the layer preparation.

5 zeigt in einer perspektivischen Darstellung entsprechend 3 eine Schichtenpräparierungseinrichtung und den Prozessraum einer weiteren SLM-Vorrichtung nach der Erfindung. 5 shows in a perspective view accordingly 3 a layer preparation device and the process space of a further SLM device according to the invention.

6 zeigt in grob schematischer Weise drei Momentaufnahmen der Betriebsweise eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung. 6 shows in a rough schematic way three snapshots of the operation of another embodiment of the invention.

1 zeigt als Beispiel für eine SLM-Vorrichtung ein SLM-Tischgerät, welches z. B. zur Herstellung von Zahnersatzteilen, Schmuck, kleinen Maschinenteilen usw. verwendet werden kann und insbesondere auch für den Bereich der Erforschung von Vorgängen beim selektiven Laserschmelzen (SLM) oder ggf. beim selektiven Lasersintern (SLS) geeignet ist. 1 shows as an example of a SLM device a SLM table device, which z. B. for the production of dental prostheses, jewelry, small machine parts, etc. may be used and in particular for the field of research on processes in selective laser melting (SLM) or possibly in selective laser sintering (SLS) is suitable.

Die SLM-Vorrichtung 1 weist ein Gehäuse 3 mit einem Prozessraumabteil 5 und einem Versorgungsabteil 7 auf. In dem Prozessraumabteil 5 befindet sich der Prozessraum 9 mit seinem Prozessraumboden 11 und der darin eingelassenen Bauplattform 13, wie dies durch das Sichtfenster 15 in der vorderen Gehäusewand des Prozessraumabteils 5 zu erkennen ist. Ein Stereomikroskop 17 kann genutzt werden, um den SLM-Bauprozess zu beobachten und/oder die Einstellung bestimmter Parameter, wie z. B. die Fokaleinstellung des verwendeten Laserstrahls zu prüfen. In den einander entgegengesetzten Seitenwänden des Prozessraumabteils 5 sind Durchgriffsöffnungen 19 vorgesehen, die von einem daran vorgesehenen Durchgriffshandschuh (nicht erkennbar) nach außen hin abgedichtet sind. Das Prozessraumabteil 5 ist somit als Handschuhbox ausgebildet und erlaubt den manuellen Zugriff auf Komponenten in dem Prozessraum 9 von außen her. Während des Bauprozesses eines Formkörpers herrscht in dem Prozessraum 9 vorzugsweise Schutzgasatmosphäre.The SLM device 1 has a housing 3 with a process room compartment 5 and a supply compartment 7 on. In the process room compartment 5 is the process room 9 with his process room floor 11 and the built-in platform 13 like this through the viewing window 15 in the front housing wall of the process room compartment 5 can be seen. A stereo microscope 17 can be used to observe the SLM building process and / or setting certain parameters, such as B. to check the focal adjustment of the laser beam used. In the opposite side walls of the process room compartment 5 are passage openings 19 provided, which are sealed by a designated Durchgriffs glove (not visible) to the outside. The process room compartment 5 is thus designed as a glove box and allows manual access to components in the process room 9 from the outside. During the building process of a molded article prevails in the process room 9 preferably inert gas atmosphere.

In dem Versorgungsabteil 7 sind unter anderem Komponenten für die Schutzgasversorgung, Komponenten der elektronischen Steuerung des Gerätes sowie elektrische Komponenten vorgesehen.In the supply compartment 7 Among other things, components for the protective gas supply, components of the electronic control of the device and electrical components are provided.

In 2a ist in einer grob schematischen Weise eine Momentaufnahme während der Bestrahlung einer zuletzt auf der Bauplattform 13 präparierten Pulverschicht 21 dargestellt. Ausgehend von einer ersten Pulverschicht, die auf einer Substratplatte 25 präpariert worden ist, hat der Bauprozess des Formkörpers 23 begonnen und ist dann Schicht für Schicht bis zu der in 2a angedeuteten Momentaufnahme fortgesetzt worden. Das verwendete Pulver ist z. B. Metallpulver oder ggf. Keramikpulver. Nach der Präparation einer jeweiligen Pulverschicht auf der Bauplattform 13 wird diese mittels eines Laserstrahls 27 ortsselektiv an den Stellen bestrahlt, an denen das Pulver zu zusammenhängend verfestigten Bereichen umgeschmolzen werden soll. Der Laserstrahl 27 tastet die aktuell zu bestrahlende Schicht 21 in gesteuerter Weise ab, wobei hierzu z. B. ein X-Y-Galvanoscanner 29 zum Einsatz kommt. Weiterhin steuert die Steuereinrichtung die Einschalt-/Ausschaltphasen des Laserstrahls 27.In 2a is in a crude schematic way, a snapshot during the irradiation of a last on the build platform 13 prepared powder layer 21 shown. Starting from a first powder layer resting on a substrate plate 25 has been prepared, has the building process of the molding 23 started and then layer by layer up to the in 2a indicated snapshot has been continued. The powder used is z. As metal powder or possibly ceramic powder. After the preparation of a respective powder layer on the build platform 13 this is done by means of a laser beam 27 Site-selective irradiated at the points where the powder is to be remelted to contiguous solidified areas. The laser beam 27 scans the current layer to be irradiated 21 in a controlled manner from, for this purpose z. B. an XY Galvanoscanner 29 is used. Furthermore, the control device controls the switch-on / switch-off phases of the laser beam 27 ,

Gemäß 2a ist der Laserstrahl 27 so fokussiert, dass sein Brennpunkt 31 an der Oberfläche der Pulverschicht 21 liegt. Der Strahlauftreffpunkt 37 ist somit an dieser Stelle äußerst klein und die Energiedichte das Laserstrahls im Strahlauftreffpunkt ist sehr hoch.According to 2a is the laser beam 27 so focused that its focal point 31 at the surface of the powder layer 21 lies. The beam impact point 37 is thus extremely small at this point and the energy density of the laser beam in Strahlauftreffpunkt is very high.

Die Größe des Strahlauftreffpunktes 37 und somit dessen Energiedichte kann im gezeigten Beispielsfall dadurch variiert werden, dass die in einer Zylinderführung 33 entlang der vertikalen Achse 35 gesteuert bewegbare Bauplattform 13 in ihrer Höheneinstellung variiert wird. 2b zeigt den Beispielsfall, dass die Bauplattform 13 nach der Präparierung der aktuell zu bestrahlenden Schicht 21 um ein Absenkmaß Y gegenüber dem Brennpunkt 31 des Laserstrahls 27 abgesenkt worden ist, so dass der Laserstrahl 27 am Strahlauftreffpunkt 37 auf der Oberseite der zu bestrahlenden Pulverschicht 21 wieder etwas aufgeweitet ist im Vergleich zu der Situation gemäß 2a. Der Strahlauftreffpunkt 37 auf der zu bestrahlenden Pulverschicht 21 in 2b ist somit größer geworden und hat pro Flächeneinheit eine geringere Energie als der dem Brennpunkt entsprechende Strahlauftreffpunkt 37 in 2a. Durch entsprechende Höheneinstellung der Bauplattform 13 kann somit die Größe des Strahlauftreffpunktes auf der zu bestrahlenden Pulverschicht 21 während des Bestrahlungsvorgangs variiert werden, sofern dies erwünscht ist. Andererseits ist es auch möglich, dass jeweils zu Beginn eines Schichtenbestrahlungsvorganges diese Fokaleinstellung bzw. Defokussierung durch entsprechende Höheneinstellung der Bauplattform 13 erfolgt.The size of the beam impact point 37 and thus its energy density can be varied in the example shown by the fact that in a cylinder guide 33 along the vertical axis 35 controlled movable construction platform 13 is varied in their height adjustment. 2 B shows the example case that the build platform 13 after preparation of the current layer to be irradiated 21 by a Absenkmaß Y from the focal point 31 of the laser beam 27 has been lowered so that the laser beam 27 at the beam impact point 37 on top of the powder layer to be irradiated 21 again something is widened compared to the situation according to 2a , The beam impact point 37 on the powder layer to be irradiated 21 in 2 B has thus become larger and has per unit area a lower energy than the focal point corresponding Strahlauftreffpunkt 37 in 2a , By appropriate height adjustment of the construction platform 13 Thus, the size of the Strahlauftreffpunktes on the powder layer to be irradiated 21 be varied during the irradiation process, if desired. On the other hand, it is also possible that in each case at the beginning of a layer irradiation process, this focal adjustment or defocus by appropriate height adjustment of the construction platform 13 he follows.

In den 3 ist der Prozessraumbereich der in 1 gezeigten SLM-Vorrichtung erkennbar, wobei das Gehäuse 3 im weitgehend auseinandergebauten Zustand dargestellt ist, um den Blick auf die Pulverschichtenpräparierungseinrichtung 41 freizugeben. Diese umfasst einen Glättungsschieber 43, welcher als ein Schwenkarm ausgebildet ist, der um eine vertikale Schwenkachse 45 zwischen der in 3 gezeigten ersten Umkehrstellung an einer ersten Umkehrstelle und einer nicht gezeigten zweiten Umkehrstellung an einer betreffenden zweiten Umkehrstelle hin- und herschwenkbar ist. Bei einer solchen Schwenkbewegung überstreicht der Glättungsschieber 43 die Bauplattform 13 im Prozessraumboden 11, um eine glatte Pulverschicht auf der Bauplattform 13 zu erzeugen. Der Glättungsschieber 43 hat zu diesem Zweck eine Pulverglättungsleiste 47 aus Silikon oder dgl., deren Unterseite beim Überstreichen der Bauplattform 13 auf der Basisebene 51 des Prozessraumbodens 11 liegt. Das Pulver wird mittels einer Pulverversorgungseinrichtung in den Prozessraum 9 gefördert. Das zugeführte Pulver wird durch eine Pulvereinlassöffnung oder Pulvereinlassstelle 55 im Prozessraumboden 11 von unten her in den Prozessraum 9 eingebracht. Die Pulvereinlassöffnung 55 befindet sich an einer Stelle zwischen der Bauplattform 13 und der in 3 gezeigten Umkehrstelle der Glättungsleiste 47, die auch eine Pulvernachfüllwartestellung des Glättungsschiebers 43 ist.In the 3 is the process space area of the 1 recognizable SLM device shown, wherein the housing 3 is shown in the largely disassembled state to the view of the Pulverschichtpräparierungseinrichtung 41 release. This includes a smoothing slider 43 , which is formed as a pivot arm, which is about a vertical pivot axis 45 between the in 3 shown first reversing position at a first reversal point and a second reversing position, not shown, at a respective second reversal point back and forth. In such a pivoting movement of the smoothing slider passes 43 the build platform 13 in the process room floor 11 to get a smooth layer of powder on the build platform 13 to create. The smoothing slider 43 has a powder smoothing bar for this purpose 47 made of silicone or the like., The underside of the building platform 13 at the base level 51 of the process room floor 11 lies. The powder is introduced into the process space by means of a powder supply device 9 promoted. The supplied powder is passed through a powder inlet or powder inlet 55 in the process room floor 11 from below into the process room 9 brought in. The powder inlet opening 55 is located at a location between the build platform 13 and the in 3 reversal point of the smoothing bar 47 Also includes a powder replenishment waiting position of the smoothing slider 43 is.

Nach der Zufuhr einer dosierten Menge Pulvers in den Prozessraum 9 durch die Pulvereinlassöffnung 55 hindurch veranlasst die Steuerung der SLM-Vorrichtung den Glättungsschieber 43 dazu, von der in 3 gezeigten Umkehrstellung in die zweite Umkehrstellung zu verschwenken, so dass das dabei von der Pulverglättungsleiste 47 vorgeschobene Pulver zu der Bauplattform 13 gelangt. Die Bauplattform 13 ist zuvor um das Maß der gewünschten Pulverschichtdicke in ihrer Zylinderführung 33 abgesenkt worden. Da die Glättungsleiste 47 beim Überstreichen der Bauplattform 13 mit ihrer Unterseite auf der Basisebene 51 des Prozessraumbodens 11 liegt, wird somit eine geglättete Pulverschicht der gewünschten Dicke erzeugt und es kann danach der Bestrahlungsvorgang zur ortsselektiven Verfestigung der zuvor präparierten Pulverschicht beginnen.After feeding a dosed amount of powder into the process room 9 through the powder inlet opening 55 The control of the SLM device causes the smoothing slide 43 to, from the in 3 pivot position shown in the second reversing position to pivot, so that the case of the Pulverglättungsleiste 47 advanced powder to the build platform 13 arrives. The building platform 13 is previously the measure of the desired powder layer thickness in its cylinder guide 33 been lowered. Because the smoothing bar 47 when painting over the construction platform 13 with its underside at the base level 51 of the process room floor 11 Thus, a smoothed powder layer of the desired thickness is produced and then the irradiation process for the site-selective solidification of the previously prepared powder layer can begin.

Der Bewegungsablauf der Pulverglättungsleiste 47 bei der Hin- und Herbewegung zwischen den Umkehrstellen 58, 60 ist in schematischen Momentaufnahmen in 4a–h illustriert. Die Pfeile in den 4a–h sollen die jeweilige Bewegungsrichtung der Pulverglättungsleiste andeuten. 4a zeigt die Pulverglättungsleiste 47 an der ersten Umkehrstelle 58, und zwar im abgesenkten Zustand mit auf der Basisebene des Prozessraumbodens 11 liegender Unterseite. Die Pulverversorgungseinrichtung hat an der Pulvereinlassstelle 55 eine bestimmte Menge Pulver in den Prozessraum gefördert, wobei diese Pulvermenge gemäß 4a zunächst in einem Bereich zwischen der ersten Umkehrstelle 58 und der Bauplattform 13 vorliegt. Die Pulverglättungsleiste 47 wird dann ausgehend von der Situation gemäß 4a horizontal in Richtung auf die zweite Umkehrstelle 60 bewegt, wobei sie die Bauplattform 13 überstreicht, wie dies in 4b zu erkennen ist. Die Bauplattform 13 ist zuvor um das Maß der gewünschten Pulverschichtdicke abgesenkt worden, so dass bei der Bewegung der Pulverglättungsleiste 47 gemäß 4b Pulver auf der Bauplattform 13 aufgebracht und zu einer homogenen Pulverschicht 21 eingeebnet wird.The movement of the powder smoothing bar 47 at the float between the reversal points 58 . 60 is in schematic snapshots in 4a -H illustrated. The arrows in the 4a -H should indicate the direction of movement of the powder smoothing bar. 4a shows the powder smoothing bar 47 at the first reversal point 58 , in the lowered state with at the base level of the process space floor 11 lying bottom. The powder supply device has at the powder inlet point 55 conveyed a certain amount of powder into the process space, this amount of powder according to 4a first in an area between the first reversal point 58 and the build platform 13 is present. The powder smoothing bar 47 is then based on the situation according to 4a horizontally towards the second reversal point 60 moves, taking the build platform 13 passes over, as in 4b can be seen. The construction platform 13 has previously been lowered by the degree of the desired powder layer thickness, so that during the movement of the Pulverglättungsleiste 47 according to 4b Powder on the building platform 13 applied and to a homogeneous powder layer 21 is leveled.

4c zeigt die Situation, in der die Pulverglättungsleiste 47 die Bauplattform 13 vollständig überstrichen und eine Restmenge 62 an Pulver vor sich hergeschoben hat. Ausgehend von der Situation gemäß 4c wird die Pulverglättungsleiste 47 vom Prozessraumboden 11 abgehoben, so dass sie bei ihrer weiteren Bewegung in Richtung zur zweiten Umkehrstelle 60 über die genannte Pulverrestmenge 62 hinweg geführt wird, wie dies in 4d angedeutet ist. 4c shows the situation in which the powder smoothing bar 47 the build platform 13 completely overpainted and a residual amount 62 pushed on powder in front of him. Based on the situation according to 4c becomes the powder smoothing bar 47 from the process room floor 11 lifted off, allowing them on their further movement towards the second reversal point 60 over the mentioned powder residue 62 is guided away, as in 4d is indicated.

Bei Erreichen der zweiten Umkehrstelle 60 wird die Pulverglättungsleiste 47 wieder auf den Prozessraumboden 11 abgesenkt (vgl. 4e und f), um schließlich in Richtung zur ersten Umkehrstelle 58 zurückbewegt zu werden. Dabei überstreicht die Pulverglättungsleiste 47 erneut die Bauplattform 13, wobei sie die betreffende Pulverrestmenge 62 in den Bereich der Pulvereinlasstelle 55 verschiebt (vgl. 4g). Vor Erreichen der ersten Umkehrstelle 58 wird die Pulverglättungsleiste 47 allerdings wieder vom Prozessraumboden 11 abgehoben, so dass sie über die Pulvereinlassstelle 55 und das daraufliegende Pulver hinweggeführt werden kann (vgl. 4g und h). Bei Erreichen der ersten Umkehrstelle 58 wird die Pulverglättungsleiste 47 dann schließlich wieder auf den Prozessraumboden 11 abgesenkt, wie dies in 4h angedeutet ist.Upon reaching the second reversal point 60 becomes the powder smoothing bar 47 back to the process room floor 11 lowered (cf. 4e and f), finally towards the first reversal point 58 to be moved back. The powder smoothing bar passes over it 47 again the build platform 13 , wherein they are the powder residue in question 62 in the area of the powder mixing point 55 shifts (cf. 4g ). Before reaching the first reversal point 58 becomes the powder smoothing bar 47 but again from the process room floor 11 lifted off, leaving them over the powder intake point 55 and the powder lying on it can be led away (cf. 4g and h). Upon reaching the first reversal point 58 becomes the powder smoothing bar 47 then finally back to the process room floor 11 lowered, like this in 4h is indicated.

In der Situation gemäß 4h ist die Pulverschicht 21 optimal präpariert, so dass der Pulverbefestigungsschritt stattfinden kann. Danach wird die Bauplattform 13 um das Maß der gewünschten nächsten Pulverschichtdicke abgesenkt, woraufhin die vorstehend unter Bezugnahme auf 4a–h erläuterte Sequenz der Schichtenpräparation erneut durchlaufen werden kann.In the situation according to 4h is the powder layer 21 optimally prepared so that the powder attachment step can take place. After that, the build platform 13 lowered by the measure of the desired next powder layer thickness, whereupon the above with reference to 4a -H explained sequence of the layer preparation can be run through again.

Der anhand der 4a–h beschriebene Bewegungsablauf kann im Rahmen der Erfindung durchaus abgewandelt sein. So kann ein Pulververfestigungsschritt und ein Absenkschritt der Bauplattform 13 zwischengeschaltet sein, bevor ausgehend von der Situation gemäß 4f die Pulverglättungsleiste 47 in Richtung auf die erste Umkehrstelle 58 zurückbewegt wird. In einem solchen Fall sollte der Pulvervorrat, also die oben als Restmenge 62 bezeichnete Pulvermenge groß genug sein, um eine weitere Pulverschicht 21 beim Überstreichen der Bauplattform 13 in Richtung zur ersten Umkehrstelle präparieren zu können.The basis of the 4a -H described movement may well be modified within the scope of the invention. Thus, a powder hardening step and a lowering step of the building platform 13 be inbetween before proceeding from the situation according to 4f the powder smoothing bar 47 towards the first reversal point 58 is moved back. In such a case, the powder supply, so the above as a residual amount 62 designated amount of powder be large enough to another powder layer 21 when painting over the construction platform 13 to prepare towards the first reversal point.

Bei dem hier verfolgten Konzept, jeweils eine über die Bauplattform hinweg verschobene Pulvermenge zu überspringen und bei der Rückbewegung der Pulverglättungsleiste 47 wieder zur Bauplattform 13 hin mitzunehmen, kann bedarfsweise auch eine größere Pulvermenge, die für eine Vielzahl von Pulverschichten 21 ausreicht, mittels der Pulverglättungsleiste 47 hin- und hergeschoben werden.In the case of the concept pursued here, in each case a quantity of powder which has been displaced beyond the construction platform is to be skipped and during the return movement of the powder smoothing strip 47 back to the construction platform 13 If necessary, take a larger amount of powder, which is suitable for a variety of powder layers 21 sufficient, by means of Pulverglättungsleiste 47 be pushed back and forth.

Entsprechend einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann auch eine zusätzliche Pulvereinlassstelle auf der der Pulvereinlassstelle 55 entgegengesetzten Seite der Bauplattform 13 zwischen der Bauplattform 13 und der zweiten Umkehrstelle vorgesehen sein.According to another embodiment of the invention may also be an additional powder inlet point on the powder inlet 55 opposite side of the build platform 13 between the build platform 13 and the second reversal point be provided.

Der in 4a–h illustrierte Bewegungsablauf der Pulverglättungsleiste 47 kann ferner auch so modifiziert werden, dass der Absenkschritt gemäß 4e nicht bei jeder Rückfahrbewegung der Pulverglättungsleiste 47 zur ersten Umkehrstelle 58 erfolgt, sondern nur gelegentlich, nach Präparierung mehrerer Schichten 21 auf der Bauplattform. In einem solchen Fall könnte sich zwar zwischendurch eine ggf. etwas größere Restmenge 62 an Pulver zwischen der Bauplattform 13 und der zweiten Umkehrstelle ansammeln. Diese Restmenge 62 an Pulver kann jedoch wieder aufgenommen werden, wenn gelegentlich der Zwischenschritt gemäß 4e wieder eingefügt wird.The in 4a -H illustrated movement of the powder smoothing bar 47 can also be modified so that the lowering step according to 4e not with every return movement of the powder smoothing bar 47 to the first reversal point 58 takes place, but only occasionally, after preparation of several layers 21 on the build platform. In such a case, although in between a possibly larger residual amount could 62 on powder between the build platform 13 and the second reversal point. This residual quantity 62 however, powder can be taken up again if occasionally the intermediate step according to 4e is inserted again.

Eine weitere mögliche Variante im Bewegungsablauf der Pulverglättungsleiste 47 besteht darin, dass die Pulverglättungsleiste 47 ausgehend von der Situation gemäß 4d oder der Situation gemäß 4e unter Weglassung des Absenkschrittes unmittelbar in die Situation gemäß 4h überführt wird, so dass der Absenkschritt erst dann wieder erfolgt, wenn die Pulverglättungsleiste 47 bei der Zurückbewegung die erste Umkehrstelle 58 erreicht hat.Another possible variant in the movement sequence of the powder smoothing bar 47 is that the powder smoothing bar 47 starting from the situation according to 4d or according to the situation 4e omitting the lowering step immediately in the situation according to 4h is transferred, so that the lowering step takes place again when the Pulverglättungsleiste 47 on the return movement the first reversal point 58 has reached.

Grundsätzlich kann also mit der in 3 gezeigten erfindungsgemäßen Vorrichtung das Konzept verfolgt werden, dass das Pulver in dem Bereich zwischen den Umkehrstellen 58, 60 der Pulverglättungsleiste 47 konzentriert bleibt, indem die Pulverglättungsleiste 47 so bewegt wird, dass sie in diesem Bereich angehäufte Pulvermengen ”überspringen” kann.Basically, therefore, with the in 3 The device according to the invention can be followed the concept that the powder in the area between the reversal points 58 . 60 the powder smoothing bar 47 remains concentrated by the powder smoothing bar 47 is moved so that it can "jump over" in this area accumulated powder quantities.

Während des Bestrahlungsvorgangs kann bereits wieder eine nächste Pulverdosis durch die Pulvereinlassstelle 55 in den Prozessraum 9 für die Präparation der nächsten Pulverschicht auf der Bauplattform 13 gefördert werden. Das Pulver wird hierzu aus einem bei 57 angeschlossenen externen Vorratsbehälter der Pulvereinlasstelle 55 zugeführt, wobei ein unterhalb des Prozessraumbodens 11 verlaufender Pulverzuführungskanal die Pulvereinlassstelle 55 mit dem Vorratsbehälter verbindet. In dem Pulverzuführungskanal ist eine Förderschnecke drehbar aufgenommen, die von einem gesteuert betreibbaren Elektromotor 59 zur Drehung angetrieben wird, um das Pulver aus dem Vorratsbehälter heraus zur Pulvereinlasstelle 55 zwangszufördern.During the irradiation process, a next dose of powder may already pass through the powder inlet 55 in the process room 9 for the preparation of the next layer of powder on the build platform 13 be encouraged. The powder is this from a at 57 connected external storage tank of the Pulereinlasstelle 55 fed, one below the process space floor 11 extending powder feed channel the powder inlet point 55 connects to the reservoir. By doing Powder feed channel is a screw conveyor rotatably received by a controlled electric motor 59 is driven for rotation to the powder from the reservoir out to Pulearllasstelle 55 zwangszufördern.

Die Vorgänge der Pulverschichtenpräparierung auf der Bauplattform 13 und der orstsselektiven Verfestigung durch Bestrahlung des Pulvers wiederholen einander, bis der gewünschte Formkörper 23 (2a, 2b) fertiggestellt ist. Die Führung des Laserstrahls 27 bei dessen Abtastbewegung über die Bauplattform 13 erfolgt in bekannter Weise nach Maßgabe von Geometriebeschreibungsdaten des Formkörpers jeweils betreffend die aktuell bestrahlte Schicht.The processes of the powder layer preparation on the building platform 13 and the site-selective solidification by irradiation of the powder repeat each other until the desired shaped body 23 ( 2a . 2 B ) is completed. The leadership of the laser beam 27 during its scanning movement over the build platform 13 takes place in a known manner in accordance with Geometriebeschreibungsdaten of the molding in each case concerning the currently irradiated layer.

In 3 ist ein weiteres Loch 61 in dem Prozessraumboden 11 erkennbar. Dieses dient z. B. dazu, überschüssiges Pulver vom Prozessraumboden 11 nach Fertigstellung des Formkörpers abzuführen. Dies kann manuell unter Verwendung der Dichthandschuhe (nicht gezeigt) an den Durchgriffsöffnungen 19 mit einem Fegewerkzeug oder dgl. erfolgen.In 3 is another hole 61 in the process room floor 11 recognizable. This serves z. For example, excess powder from the process room floor 11 dissipate after completion of the molding. This can be done manually using the sealing gloves (not shown) at the access openings 19 done with a sweeping tool or the like.

In 3 weist der Glättungsschieber 43 einen in einer bestimmten Horizontalebene verschwenkbaren Basisarm 65, an dem ein höhenverstellbarer Halterahmen 67 der Pulverglättungsleiste 47 angeordnet ist. Der Halterahmen 67 ist durch Federanordnungen 69 zu der abgesenkten Stellung hin vorgespannt. Ein (nicht gezeigter) Pneumatikzylinder an dem Basisarm 65 kann mit Gas beaufschlagt werden, um den Halterahmen 67 entgegen der Federvorspannung der Federn 69 relativ zu dem Basisarm 65 und dem Prozessraumboden 11 anzuheben. Es liegt somit im Beispielsfall ein pneumatischer Stellantrieb für die gesteuerte Höhenverstellung der Pulverglättungsleiste 47 vor.In 3 has the smoothing slider 43 a pivotable in a certain horizontal plane base arm 65 , on which a height-adjustable support frame 67 the powder smoothing bar 47 is arranged. The support frame 67 is by spring arrangements 69 biased to the lowered position. A pneumatic cylinder (not shown) on the base arm 65 can be pressurized with gas to the holding frame 67 against the spring bias of the springs 69 relative to the base arm 65 and the process room floor 11 to raise. Thus, in the example, it is a pneumatic actuator for the controlled height adjustment of Pulverglättungsleiste 47 in front.

Alternativ könnte der Stellantrieb aber z. B. auch ein elektromagnetischer Stellantrieb oder ggf. ein hydraulischer Stellantrieb oder ggf. ein rein mechanischer Stellantrieb sein. In dem Beispielsfall der 3 ist lediglich ein geringer Hub des Halterungsrahmens 67 und der daran befestigten Pulverglättungsleiste 47 von wenigen Millimetern vorgesehen. Selbstverständlich kann in alternativen Ausführungsformen der Erfindung der Hub den Erfordernissen angepasst sein.Alternatively, the actuator could but z. B. also be an electromagnetic actuator or possibly a hydraulic actuator or possibly a purely mechanical actuator. In the example of the 3 is only a small stroke of the support frame 67 and the attached powder smoothing bar 47 provided by a few millimeters. Of course, in alternative embodiments of the invention, the stroke may be adapted to the requirements.

5 zeigt eine Variante des Ausführungsbeispiels der 3. Elemente in 5, die ihrem Aufbau oder/und ihrer Wirkung nach Elementen in 3 entsprechen sind mit korrespondierend gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Bei der Ausführungsform gemäß 5 umfasst die Pulverschichtenpräparierungseinrichtung 41 zwei Pulverglättungsleisten 47, 49. Die Pulverglättungsleisten 47, 49 begrenzen zwischen sich einen nach unten offenen Zwischenraum 53, in dem der Glättungsschieber 43 Pulver zur Bauplattform 13 transportieren kann. Das Pulver wird mittels der Pulverversorgungseinrichtung in den Prozessraum 9 gefördert, wie dies auch bereits unter Bezugnahme auf 3 erläutert wurde. Die Pulvereinlassöffnung 55 befindet sich an einer Stelle zwischen der Bauplattform 13 und der in 5 gezeigten Umkehrstelle der Glättungsschieberleiste 47. Genauer gesagt, liegt die Pulvereinlassöffnung 55 exakt unter dem Zwischenraum 53 zwischen den Pulverglättungsleisten 47, 49, wenn der Glättungsschieber 43 in der in 5 gezeigten ersten Umkehrstellung ist, die auch eine Pulvernachfüllwartestellung des Glättungsschiebers 43 ist. Nach der Zufuhr einer dosierten Menge Pulvers in den Zwischenraum 53 veranlasst die Steuerung der SLM-Vorrichtung den Glättungsschieber 43 dazu, von der in 5 gezeigten ersten Umkehrstellung in die zweite Umkehrstellung zu verschwenken, so dass das dabei von der nachlaufenden Pulverglättungsleiste 47 vorgeschobene Pulver zu der Bauplattform 13 gelangt. Die Bauplattform 13 ist zuvor um das Maß der gewünschten Pulverschichtdicke in ihrer Zylinderführung 33 abgesenkt worden. Da die Glättungsleiste 47 beim Überstreichen der Bauplattform 13 mit ihrer Unterseite auf der Basisebene 51 des Prozessraumbodens 11 liegt wird eine geglättete Pulverschicht der gewünschten Dicke erzeugt. Bei der Bewegung des Glättungsschiebers von der ersten Umkehrstelle zur zweiten Umkehrstelle ist die vorlaufende Glättungsschieberleiste 49 in ihrem angehobenen Zustand. Sie wird bei Erreichen der zweiten Umkehrstelle auf den Prozessraumboden 11 abgesenkt, wohingegen die andere Pulverglättungsleiste 47 vom Prozessraumboden 11 abgehoben wird. Sodann wird die Rückbewegung des Glättungsschiebers durchgeführt, bei der nun die vorlaufende Pulverglättungsleiste 47 in ihrem angehobenen Zustand verbleibt und die nachlaufende Glättungsschieberleiste 49 Pulver auf dem Prozessraumboden 11 vor sich herschieben kann. Bei Erreichen der ersten Umkehrstelle wird dann die Pulverglättungsleiste 47 wieder abgesenkt und die Pulverglättungsleiste 49 wieder vom Prozessraumboden abgehoben. Bei einem solchen zweiarmigen Glättungsschieber wird ebenfalls erreicht, dass eine jeweilige Pulverglättungsleiste Restpulver auf dem Prozessraumboden hinterfassen kann. Dies ist jeweils die während der aktuellen Schwenkbewegung nachlaufende Pulverglättungsleiste. Die Hubsteuerung der Pulverglättungsleisten in 5 erfolgt mit den gleichen Mitteln wie die Hubsteuerung der Glättungsleiste in 3, nämlich vorzugsweise mittels eines gegen Federvorspannung wirkenden pneumatischen Stellantriebs. 5 shows a variant of the embodiment of 3 , Elements in 5 that their structure or / and effect elements in 3 correspond are marked with correspondingly the same reference numerals. In the embodiment according to 5 includes the powder layer preparation device 41 two powder smoothing strips 47 . 49 , The powder smoothing strips 47 . 49 limit between them a downwardly open space 53 in which the smoothing slider 43 Powder to building platform 13 can transport. The powder is introduced into the process space by means of the powder supply device 9 promoted, as already with reference to 3 was explained. The powder inlet opening 55 is located at a location between the build platform 13 and the in 5 shown reversal point of the smoothing slider bar 47 , More specifically, the powder inlet port is located 55 exactly under the gap 53 between the powder smoothing strips 47 . 49 when the smoothing slider 43 in the in 5 The first reversing position shown also includes a powder replenishing wait position of the smoothing slider 43 is. After feeding a metered amount of powder into the space 53 Control of the SLM device causes the smoothing slider 43 to, from the in 5 to pivot shown in the first reversal position in the second reversing position, so that in doing so from the trailing Pulverglättungsleiste 47 advanced powder to the build platform 13 arrives. The construction platform 13 is previously the measure of the desired powder layer thickness in its cylinder guide 33 been lowered. Because the smoothing bar 47 when painting over the construction platform 13 with its underside at the base level 51 of the process room floor 11 a smoothed powder layer of the desired thickness is produced. In the movement of the smoothing slider from the first reversal point to the second reversal point is the leading smoothing slider bar 49 in her raised state. It is on reaching the second reversal point on the process room floor 11 lowered, whereas the other Pulverglättungsleiste 47 from the process room floor 11 is lifted. Then the return movement of the smoothing slide is performed, in which now the leading Pulverglättungsleiste 47 remains in its raised state and the trailing Glättungsschieberleiste 49 Powder on the process room floor 11 can push around. Upon reaching the first reversal point then the Pulverglättungsleiste 47 lowered again and the powder smoothing bar 49 lifted again from the process room floor. In the case of such a two-armed smoothing slide, it is likewise achieved that a respective powder smoothing strip can provide residual powder on the process chamber bottom. In each case, this is the powder smoothing strip trailing during the current pivoting movement. The stroke control of the powder smoothing strips in 5 is done by the same means as the stroke control of the smoothing bar in 3 , namely preferably by means of a spring-biased pneumatic actuator.

Auch für die Ausführungsform gemäß 5 gilt selbstverständlich, dass alternative Stellantriebe für den Hub der Pulverglättungsleisten 47, 49 vorgesehen sein können.Also for the embodiment according to 5 It goes without saying that alternative actuators for the stroke of Pulverglättungsleisten 47 . 49 can be provided.

Ferner ist noch darauf hinzuweisen, dass der Glättungsschieber einer Vorrichtung nach der Erfindung in alternativen Ausführungsformen statt eines Schwenkarmes einen linear hin und her fahrbaren Halter für die Pulverglättungsleiste bzw. Pulverglättungsleisten aufweisen kann. It should also be pointed out that the smoothing slider of a device according to the invention may have, in alternative embodiments, instead of a pivoting arm, a linearly reciprocable holder for the powder smoothing strip or powder smoothing strips.

In 6 ist in schematischen Draufsichtsdarstellungen a–c ein weiterer Aspekt der Erfindung an einem zusätzlichen Ausführungsbeispiel illustriert, nämlich der Aspekt, dass die Pulverglättungsleiste 47 in Draufsicht eine von der geradlinigen Form abweichende Form aufweist. In dem Beispielsfall der 6 ist die Pulverglättungsleiste 47 bogenförmig ausgestaltet, so dass sie mit ihrer konvexen Seite 70 eine Pulver breit verteilende Wirkung erzielen kann, wohingegen sie mit ihrer konkaven Seite 72 eine Pulver sammelnde Wirkung erzielen kann, und zwar je nach Bewegungsrichtung der Pulverglättungsleiste 47. In der Momentaufnahme gemäß 6a befindet sich die Pulverglättungsleiste 47 an der ersten Umkehrstelle. Dabei befindet sich zwischen der Pulverglättungsleiste 47 und Bauplattform 13 die Pulvereinlassstelle 55. Wird nun Pulver an der Pulvereinlassstelle 55 in den Prozessraum eingebracht, so kann dieses Pulver dann bei der Bewegung der Pulverglättungsleiste 47 in Richtung zur zweiten Umkehrstelle auf der Bauplattform 13 verteilt werden. Die Pulverglättungsleiste 47 ist dabei in ihrem abgesenkten Zustand am Prozessraumboden 11. Kurz vor Erreichen der zweiten Umkehrstelle wird die Pulverglättungsleiste 47 angehoben und über die zuvor mit der konvexen Seite 70 vorgeschobene Restpulvermenge 62 hinweggeführt. In der Momentaufnahme gemäß 6c ist dies bereits geschehen, so dass die Pulverglättungsleiste 47 dort an der zweiten Umkehrstelle wieder auf den Prozessraumboden abgesenkt worden ist. Von dieser Situation ausgehend wird dann die Pulverglättungsleiste 47 wieder in Richtung zur ersten Umkehrstelle bewegt, wobei die konkave Seite 72 der Pulverglättungsleiste 47 nunmehr bei der Rückbewegung die Pulvermenge 62 auf einen schmaleren Bereich zusammenführt. Eine so gekrümmte Pulverglättungsleiste 47 bringt somit im Rahmen der Erfindung ganz besondere Vorteile mit sich. Der vorstehend erläuterte Pulververteilungs- und Sammeleffekt durch eine nicht geradlinige Pulverglättungsleiste 47 kann z. B. auch erzielt werden, wenn diese statt der gezeigten stetigen Bogenform eine V-Form oder dgl. aufweist. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung soll der Begriff Bogen auch solche unstetig gekrümmte Geometrien, wie z. B. die V-Form umfassen.In 6 is a schematic plan views a-c another aspect of the invention illustrated in an additional embodiment, namely the aspect that the Pulverglättungsleiste 47 has a deviating from the rectilinear shape in plan view. In the example of the 6 is the powder smoothing bar 47 arched, so that they are with their convex side 70 can achieve a powder spreading effect, whereas with its concave side 72 can achieve a powder-collecting effect, depending on the direction of movement of the Pulverglättungsleiste 47 , In the snapshot according to 6a is the powder smoothing bar 47 at the first reversal point. It is located between the Pulverglättungsleiste 47 and building platform 13 the powder intake point 55 , Now powder at the powder inlet 55 introduced into the process space, then this powder can during the movement of the Pulverglättungsleiste 47 towards the second reversal point on the build platform 13 be distributed. The powder smoothing bar 47 is in its lowered state on the process room floor 11 , Shortly before reaching the second reversal point is the Pulverglättungsleiste 47 raised and above the previously with the convex side 70 advanced amount of residual powder 62 carried away. In the snapshot according to 6c This has already happened, leaving the powder smoothing bar 47 where it has been lowered back to the process room floor at the second reversal point. Starting from this situation then the Pulverglättungsleiste 47 moved back towards the first reversal point, with the concave side 72 the powder smoothing bar 47 now in the return movement, the amount of powder 62 merges into a narrower area. Such a curved powder smoothing bar 47 thus brings in the context of the invention very special advantages. The above-explained powder distribution and collection effect by a non-linear Pulverglättungsleiste 47 can z. B. also be achieved if this instead of the continuous arc shape shown a V-shape or the like. Has. In the context of the present application, the term arc should also such unsteady curved geometries, such. B. include the V-shape.

Es sei noch darauf hingewiesen, dass die relative Höhenverstellung zwischen der Pulverglättungsleiste und dem Prozessraumboden bei anderen Ausführungsformen der Erfindung auch so vorgenommen werden kann, dass der Prozessraumboden relativ zur Pulverglättungsleiste vertikal bewegt wird.It should be noted that the relative height adjustment between the powder smoothing bar and the process room floor can also be made in other embodiments of the invention so that the process space bottom is moved vertically relative to the powder smoothing bar.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102004041633 A1 [0003] DE 102004041633 A1 [0003]
  • DE 10236907 A1 [0003] DE 10236907 A1 [0003]
  • DE 19905067 A1 [0003] DE 19905067 A1 [0003]
  • DE 10112591 A1 [0003] DE 10112591 A1 [0003]
  • WO 98/24574 A1 [0003] WO 98/24574 A1 [0003]

Claims (14)

Vorrichtung zur Herstellung von Formkörpern durch schichtweises Aufbauen aus Werkstoffpulver durch ortsselektives Verfestigen des Pulvers zu zusammenhängenden Bereichen nach Maßgabe von Geometriebeschreibungsdaten des Formkörpers, umfassend – einen Prozessraum (9) mit einem Prozessraumboden (11), der eine Basisebene (51) und eine relativ dazu mittels einer steuerbaren Antriebseinheit längs einer vertikalen Bauplattformachse gesteuert höhenverstellbare Bauplattform (13) für den Formkörper aufweist, – eine Pulverschichtenpräparierungseinrichtung zur Präparierung einer jeweiligen nachfolgend ortsselektiv zu verfestigenden Pulverschicht (21) auf der Bauplattform (13) und – eine Pulververfestigungseinrichtung, die zum ortsselektiven Verfestigen von Pulver der jeweils zuletzt auf der Bauplattform (13) präparierten Pulverschicht (21) aktivierbar ist, wobei die Pulverschichtenpräparierungseinrichtung (41) eine Pulverversorgungseinrichtung zur Bereitstellung von Pulver in dem Prozessraum (9) und einen Glättungsschieber (43) mit einer Pulverglättungsleiste (47) zur Verteilung und Glättung des von der Pulverversorgungseinrichtung im Prozessraum (9) bereitgestellten Pulvers auf der Bauplattform (13) aufweist, wobei der Glättungsschieber (43) mit seiner Pulverglättungsleiste (47) zwischen zwei Umkehrstellen (58, 60) mit in Draufsicht dazwischen liegender Bauplattform (13) im Prozessraum (9) hin- und herbewegbar ist, um die Pulverglättungsleiste (47) in einem der gewünschten Pulverschichtdicke entsprechenden Abstand zu der im jeweils vorausgegangenen Schritt auf der Bauplattform (13) ortsselektiv verfestigten Pulverschicht (21) über die Bauplattform (13) hinwegzubewegen, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulverglättungsleiste (47) bei ihrer Bewegung zwischen den Umkehrstellen (58, 60) relativ zu dem Prozessraumboden (11) gesteuert höhenverstellbar ist.Apparatus for the production of shaped bodies by layer-wise building up from material powder by location-selective solidification of the powder to coherent areas in accordance with geometry description data of the shaped body, comprising - a process space ( 9 ) with a process room floor ( 11 ), which is a base level ( 51 ) and a relatively height controlled by means of a controllable drive unit along a vertical platform platform construction platform ( 13 ) for the shaped body, - a powder layer preparation device for preparing a respective subsequently selectively to be solidified powder layer ( 21 ) on the build platform ( 13 ) and - a powder hardening device, which is used for site-selective solidification of powder last on the building platform ( 13 ) prepared powder layer ( 21 ) is activatable, wherein the powder layer preparation device ( 41 ) a powder supply device for providing powder in the process space ( 9 ) and a smoothing slider ( 43 ) with a powder smoothing strip ( 47 ) for distributing and smoothing the powder supply device in the process space ( 9 ) provided powder on the build platform ( 13 ), wherein the smoothing slider ( 43 ) with its powder smoothing strip ( 47 ) between two reversal points ( 58 . 60 ) with in plan view intermediate building platform ( 13 ) in the process room ( 9 ) is reciprocable to the Pulverglättungsleiste ( 47 ) in a desired powder layer thickness corresponding distance to that in the previous step on the build platform ( 13 ) site-selectively solidified powder layer ( 21 ) over the build platform ( 13 ), characterized in that the powder smoothing strip ( 47 ) in their movement between the reversal points ( 58 . 60 ) relative to the process room floor ( 11 ) controlled height adjustable. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulverversorgungseinrichtung einen insbesondere an einem außerhalb des Prozessraumes (9) vorgesehenen Pulvervorratsbehälter angeschlossenen bzw. anschließbaren Pulverzuführungskanal und einen Förderer zum Fördern von Pulver in dem Pulverzuführungskanal, insbesondere während der Phasen, in denen die Pulververfestigungseinrichtung zur ortsselektiven Verfestigung von Pulver der jeweils zuletzt auf der Bauplattform (13) präparierten Pulverschicht (21) aktiviert ist, aufweist, wobei der Pulverzuführungskanal an wenigstens einer zwischen der Bauplattform (13) und einer der Umkehrstellen (58, 60) der Pulverglättungsleiste (47) liegenden Pulvereinlassstelle (55) in den Prozessraum einmündet, um Pulver unmittelbar zu dem Prozessraumboden (11) zu leiten.Apparatus according to claim 1, characterized in that the powder supply device one in particular at an outside of the process space ( 9 ) and a conveyor for conveying powder in the powder feed channel, in particular during the phases in which the powder solidification device for the site-selective solidification of powder last on the building platform ( 13 ) prepared powder layer ( 21 ) is activated, wherein the powder feed channel at least one between the building platform ( 13 ) and one of the reversals ( 58 . 60 ) of the powder smoothing strip ( 47 ) powder inlet point ( 55 ) opens into the process space to powder directly to the process room floor ( 11 ). Vorrichtung zur Herstellung von Formkörpern nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulverglättungsleiste (47) so höhenverstellbar ist, dass sie bei Bewegungen über die Pulvereinlassstelle (55) hinweg wechselweise von der Basisebene (51) des Prozessraumbodens (11) abgehoben oder der Basisebene (51) des Prozessraumbodens (11) dicht angenähert ist.Device for the production of moldings according to claim 2, characterized in that the powder smoothing strip ( 47 ) is height-adjustable so that it can be moved over the powder intake point ( 55 ) alternately from the base level ( 51 ) of the process room floor ( 11 ) or the base level ( 51 ) of the process room floor ( 11 ) is closely approximated. Vorrichtung zur Herstellung von Formkörpern nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Glättungsschieber (43) einen zwischen den Umkehrstellen (58, 60) bewegbar geführten Arm aufweist, an dem die Pulverglättungsleiste (47) höhenverstellbar angeordnet ist.Device for the production of moldings according to one of the preceding claims, characterized in that the smoothing slide ( 43 ) one between the reversal points ( 58 . 60 ) movably guided arm on which the Pulverglättungsleiste ( 47 ) is arranged adjustable in height. Vorrichtung zur Herstellung von Formkörpern nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein pneumatischer oder/und elektromagnetischer oder/und hydraulischer Stellantrieb für die gesteuerte Höhenverstellung der Pulverglättungsleiste (47) vorgesehen ist.Device for the production of moldings according to claim 4, characterized in that a pneumatic and / or electromagnetic and / or hydraulic actuator for the controlled height adjustment of the Pulverglättungsleiste ( 47 ) is provided. Vorrichtung zur Herstellung von Formkörpern nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein mechanischer Stellantrieb vorgesehen ist, welcher die Höhenverstellung der Pulverglättungsleiste (47) vom Bewegungsantrieb für die Translationsbewegung zwischen den Umkehrstellen (58, 60) ableitet.Device for the production of moldings according to one of the preceding claims, characterized in that a mechanical actuator is provided, which the height adjustment of the Pulverglättungsleiste ( 47 ) of the movement drive for the translational movement between the reversal points ( 58 . 60 ). Vorrichtung zur Herstellung von Formkörpern nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Glättungsschieber (43) mittels einer Steuereinrichtung derart steuerbar ist, dass die Pulverglättungsleiste (47) bei den Bewegungen zwischen den Umkehrstellen (58, 60) ein vorbestimmtes Bewegungsprofil der Höhenverstellbewegung aufweist.Device for the production of moldings according to one of the preceding claims, characterized in that the smoothing slide ( 43 ) is controllable by means of a control device such that the powder smoothing strip ( 47 ) in the movements between the reversals ( 58 . 60 ) has a predetermined movement profile of the height adjustment movement. Vorrichtung zur Herstellung von Formkörpern nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Glättungsschieber (43) eine weitere Pulverglättungsleiste (49) aufweist, die mit der einen Pulverglättungsleiste (47) einen zum Prozessraumboden offenen Zwischenraum (53) begrenzt, und dass auch die weitere Pulverglättungsleiste (49) bei ihrer Bewegung zwischen den Umkehrstellen (58, 60) relativ zu dem Prozessraumboden (11) gesteuert höhenverstellbar ist.Device for the production of moldings according to one of the preceding claims, characterized in that the smoothing slide ( 43 ) another powder smoothing bar ( 49 ), which with the one powder smoothing strip ( 47 ) a space open to the process room floor ( 53 ) and that also the further powder smoothing strip ( 49 ) in their movement between the reversal points ( 58 . 60 ) relative to the process room floor ( 11 ) controlled height adjustable. Vorrichtung zur Herstellung von Formkörpern nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulverglättungsleisten (47, 49) unabhängig voneinander höhenverstellbar sind.Device for the production of moldings according to claim 8, characterized in that the powder smoothing strips ( 47 . 49 ) are independently adjustable in height. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulverversorgungseinrichtung dazu eingerichtet ist, Pulver in den Zwischenraum (53) zwischen den Pulverglättungsleisten (47, 49) einzubringen. Apparatus according to claim 8 or 9, characterized in that the powder supply device is adapted to powder in the intermediate space ( 53 ) between the powder smoothing strips ( 47 . 49 ). Vorrichtung nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Glättungsschieber (43) mittels einer Steuereinrichtung derart steuerbar ist, dass die Pulverglättungsleisten (47, 49) bei den Bewegungen zwischen den Umkehrstellen (58, 60) wechselweise angehoben oder abgesenkt sind, wobei die jeweilige in Bewegungsrichtung vorlaufende Pulverglättungsleiste (47, 49) angehoben ist, während die nachlaufende Pulverglättungsleiste (47, 49) abgesenkt ist.Apparatus according to claim 8, 9 or 10, characterized in that the smoothing slide ( 43 ) is controllable by means of a control device such that the powder smoothing strips ( 47 . 49 ) in the movements between the reversals ( 58 . 60 ) are alternately raised or lowered, wherein the respective forward in the direction of movement Pulverglättungsleiste ( 47 . 49 ) while the trailing powder leveling bar ( 47 . 49 ) is lowered. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulververfestigungseinrichtung eine Bestrahlungseinrichtung mit einer Strahlungsquelle, insbesondere Laserstrahlungsquelle aufweist, deren Strahlung ortsselektiv auf die Bauplattform (13) zu richten ist, um Pulver einer jeweils zuletzt darauf präparierten Pulverschicht (21) zu zusammenhängenden Bereichen umzuschmelzen oder zu versintern.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the powder hardening device has an irradiation device with a radiation source, in particular a laser radiation source whose radiation is spatially selective to the construction platform ( 13 ) is to powder of each last prepared thereon powder layer ( 21 ) to remix or sinter into coherent areas. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder einem der Ansprüche 3 bis 12 im Rahmen von deren Rückbeziehung auf Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Förderer steuerbar ist, um eine jeweilige vorbestimmte Menge Pulver für die Präparierung einer bestimmten Anzahl zu verfestigender Pulverschichten (21) in den Prozessraum (9) einzubringen.Apparatus according to claim 2 or any one of claims 3 to 12, within the scope of its recitation to claim 2, characterized in that the conveyor is controllable to produce a respective predetermined amount of powder for the preparation of a given number of powder layers ( 21 ) in the process room ( 9 ). Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, jede Pulverglättungsleiste (47, 49) in Draufsicht die Form eines Bogens hat.Device according to one of the preceding claims, characterized in that each powder smoothing strip ( 47 . 49 ) in plan view has the shape of an arc.
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