DE202019003693U1

DE202019003693U1 - Vorrichtung zum Abkühlen und Entpacken lasergesinterter Kunststoffbauteile

Info

Publication number: DE202019003693U1
Application number: DE202019003693.8U
Authority: DE
Original assignee: Solukon Ingenieure GbR
Current assignee: Solukon Ingenieure GbR
Priority date: 2019-09-06
Filing date: 2019-09-06
Publication date: 2019-10-09
Anticipated expiration: 2029-09-07

Abstract

Vorrichtung zum Abkühlen und Separieren von Bauteilen (15) von ungebundenem Partikelmaterial in einem Baubehälter (8) einer Lasersinter-Produktionsanlage, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorgang des Abkühlens und Separierens innerhalb einer geschlossenen Kammer (1) stattfindet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trennen von Bauteilen und ungebundenem Partikelmaterial in einem Baubehälter eines Schichtbauverfahrens.
In Schichtbauverfahren wie z.B. dem pulverbettbasierten Strahlschmelzen wird auf einer absenkbaren Bauplattform zunächst eine dünne Schicht aus Partikelmaterial aufgetragen. Anschließend werden die lose aufgetragenen Partikel mit energiereicher Strahlung wie z.B. einem Laserstrahl gezielt zu einem Bauteilquerschnitt verschmolzen. Im folgenden Prozessschritt wird die Bauplattform in einem rundum geschlossenen Baubehälter um eine Schichtdicke abgesenkt und der Vorgang beginnt von neuem, wobei auch die Bauteilquerschnitte der einzelnen Schichten eine feste Verbindung miteinander eingehen.
Der Vorgang des Schichtauftrags und das selektive Verschmelzen wiederholen sich, bis die Bauteile fertiggestellt sind.
Nach dem Bauprozess befinden sich im Baubehälter loses Partikelmaterial und die Bauteile. Beides zusammen wird als Pulverkuchen bezeichnet. Die Bauteile im Pulverkuchen müssen zunächst abkühlen und anschließend vom ungebundenen Partikelmaterial im Baubehälter befreit werden.
Dieser Vorgang wird z.B. als Auspacken bezeichnet und erfolgt durch Absaugen und manuelles Abräumen der Partikelmaterialreste in einer Vorrichtung, bei der der Boden des Baubehälters Schichtweise angehoben wird.
Das Abkühlen und manuelle Auspacken ist damit langwierig und unwirtschaftlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Abkühlen und Entpacken zu automatisieren.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Schutzansprüche gelöst.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung basiert auf dem Gedanken, dass der Baubehälter innerhalb einer staubdichten Arbeitskammer im Luftstrom abkühlt und durch Rotation mit einem Siebdeckel die Bauteile von ungebundenem Partikelmaterial trennt.
Die Arbeitskammer trennt das Bauteil bzw. die Schwenkvorrichtung von etwaigen Zündquellen wie z.B. dem Antriebsmotor der Schwenkvorrichtung oder der Beleuchtung. Zusätzlich wird die Explosionsgefahr vermieden werden, indem das Gehäuse während des Betriebs mit einem inerten Schutzgas wie z.B. Stickstoff geflutet wird.
In der bevorzugten Ausführung der Erfindung wird der noch heiße Baubehälter mit Bauteilen und losem Partikelmaterial auf die Schwenkvorrichtung gesetzt und samt dem beweglichen Boden fixiert.
Die Oberseite des Baubehälters mit einem Deckel verschlossen. Der Deckel besitzt einen Anschluss über den durch den Schwenkarm Schutzgas eingeleitet werden kann. Das Schutzgas verhindert die Oxidation der noch heißen Bauteile.
Anschließend werden die Zugänge verschlossen und die Luft über den Sauganschluss abgesaugt. Gleichzeitig strömt frische Luft über den Zulufteingang der sich vorzugsweise am Dachbefindet nachgesaugt. Der Zulufteingang kann optional mit einem Filter und/oder Kühlung ausgestattet sein.
Die Temperatur des Pulverkuchens wird entweder über Sensoren, die im Pulverkuchen gesteckt werden, oder über berührungslose Temperaturmessung z.B. mit Infrarotsensoren überwacht.
Nach Erreichen der erwünschten Temperatur im Pulverkuchen erfolgt automatisch der Auspackvorgang. Dazu beginnt die Schwenkvorrichtung den Baubehälter zu rotieren
Der Deckel ist innen mit einem Sieb versehen, dass Pulver aber keine Bauteile in das Deckelinnere fließen lässt. Das deckelinnere wird mit einem Vakuumförderer ständig abgesaugt.
Durch die Rotation des Pulverkuchens fällt der Pulverkuchen wiederholt auf das Sieb, so dass Pulver und Bauteile voneinander getrennt werden.
Nach dem Auspacken können die Bauteile aus dem Baubehälter entnommen werden.
Hier wird vorzugsweise die Fronttüre geöffnet. Es besteht auch die Möglichkeit die entpackten Bauteile manuell mit Druckluft über Handschuheingriffen abzublasen.
Der Deckel der die Oberseite des Bauteils abschließt kann als reines Sieb ausgeführt sein. Dann verlässt das Pulver den Baubehälter in Richtung Prozesskammerboden.
Der Boden der Prozesskammer ist in der bevorzugten Ausführung der Erfindung als Trichter ausgeführt. Der Trichterboden ist dann mit einer Öffnung ausgestattet, so dass das frei werden Pulvermaterial an dieser Stelle abgegeben werden kann.
Die Reinigungsdauer ist Abhängig vom Füllgrad des Pulverkuchens. Das bedeutet vom Verhältnis von Bauteilen zu ungebundenem Pulver im Baubehälter.
Um eine optimale Reinigungszeit zu erreichen, befinden sich am Trichterauslass Sensoren wie z.B. Ultraschallsensoren, die herabfallendes Pulver erkennen. Detektieren diese Sensoren kein weiter nachströmendes Pulver mehr, wertet die Maschinensteuerung dies als abgeschlossene Reinigung.
In der bevorzugten Ausführung der Erfindung befinden sich solche Sensoren im Absaugstrom, wenn das Pulver über ein Vakuum aus der Anlage gefördert wird.
Dir Rückseite der Anlage kann mit einer motorisierten Schiebetüre ausgestattet werden, so dass das beladen der Anlage automatisiert erfolgen kann.
Figurenliste
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. In der Zeichnung zeigt:

1 eine perspektivische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung.
2 eine perspektivische Schnittdarstellung der Vorrichtung von 1 mit geöffneter Fronttüre und mit einem Baubehälter in Ausgangsstellung.
3 eine perspektivische Schnittdarstellung der Vorrichtung mit geöffneter Fronttüre und dem Baubehälter in Entnahmestellung.
4 eine Schnittdarstellung der Vorrichtung während des Auspackens von Bauteilen.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Wie in den 1 bis 5 gezeigt, trennt eine Prozesskammer 1 ein Bauteil 15 bzw. eine Schwenkvorrichtung 10 von etwaigen Zündquellen wie z.B. einem Antriebsmotor der Schwenkvorrichtung 10 oder der Beleuchtung. Zusätzlich wird die Explosionsgefahr vermieden werden, indem das Gehäuse der Vorrichtung während des Betriebs mit einem inerten Schutzgas wie z.B. Stickstoff geflutet wird.
In der bevorzugten Ausführung der Erfindung wird ein noch heißer Baubehälter 8 mit Bauteilen 15 und losem Partikelmaterial auf die Schwenkvorrichtung 10 gesetzt und samt dem beweglichen Boden fixiert.
Die Oberseite des Baubehälters 8 wird dann mit einem Deckel 7 verschlossen. Der Deckel 7 besitzt einen Anschluss über den durch den Schwenkarm Schutzgas eingeleitet werden kann. Das Schutzgas verhindert die Oxidation der noch heißen Bauteile 15.
Anschließend werden die Zugänge verschlossen und die Luft über den Sauganschluss 11 abgesaugt. Gleichzeitig strömt frische Luft über den Zulufteingang 12 der sich vorzugsweise am Dach des Gehäuses befindet nachgesaugt. Der Zulufteingang 12 kann optional mit einem Filter und/oder Kühlung ausgestattet sein.
Die Temperatur des Pulverkuchens wird entweder über Sensoren, die im Pulverkuchen gesteckt werden, oder über berührungslose Temperaturmessung z.B. mit Infrarotsensoren überwacht.
Nach Erreichen der erwünschten Temperatur im Pulverkuchen erfolgt automatisch der Auspackvorgang. Dazu beginnt die Schwenkvorrichtung 10 den Baubehälter 8 zu rotieren.
Der Deckel 7 ist innen mit einem Sieb oder einer Siebeinlage 16 versehen, die zwar Pulver, aber keine Bauteile in das Innere des Deckels 7 fließen lässt. Das Innere des Deckels 7 wird mit einem Vakuumförderer ständig abgesaugt.
Durch eine bevorzugt wiederholte Rotation der Schwenkvorrichtung 10 und damit des Pulverkuchens aus unverfestigtem Pulver und Bauteilen 15 trifft der Pulverkuchen wiederholt auf das Sieb 16, so dass unverfestigtes Pulver und Bauteile 15 voneinander getrennt werden.
Nach dem Auspacken können die Bauteile 15 aus dem Baubehälter 8 entnommen werden. Hierzu wird vorzugsweise die Fronttüre 4 des Gehäuses geöffnet. Es besteht auch die Möglichkeit, die entpackten Bauteile 15 manuell mit Druckluft über Handschuheingriffen abzublasen.
Der Deckel 7, der die Öffnung des topfförmigen Baubehälters 8 verschließt, kann als reines Sieb ausgeführt sein. Dann verlässt das unverfestigte Pulver den Baubehälter 8 auch infolge von Schwerkrafteinfluss in Richtung des Bodens der Prozesskammer 1.
Der Boden der Prozesskammer 1 ist in der bevorzugten Ausführung der Erfindung als Trichter ausgeführt. Der Trichterboden ist dann mit einer Öffnung ausgestattet, so dass das frei werden Pulvermaterial an dieser Stelle abgegeben werden kann.
Die Reinigungsdauer ist abhängig vom Füllgrad des Pulverkuchens. Das bedeutet vom Verhältnis von Bauteilen 15 zu ungebundenem Pulver im Baubehälter.
Um eine optimale Reinigungszeit zu erreichen befinden sich am Trichterauslass Sensoren wie z.B. Ultraschallsensoren, die herabfallendes Pulver erkennen. Detektieren diese Sensoren kein weiter nachströmendes Pulver mehr, wertet die Maschinensteuerung dies als abgeschlossene Reinigung. In der bevorzugten Ausführung der Erfindung befinden sich solche Sensoren im Absaugstrom, wenn das Pulver über ein Vakuum aus der Anlage gefördert wird.
Dir Rückseite der Anlage kann mit einer motorisierten Schiebetüre ausgestattet werden, so dass das beladen der Anlage automatisiert erfolgen kann.
Bezugszeichenliste

1: Prozesskammer
2: Sichtscheibe
3: Handschuhklappe
4: Fronttüre
5: Arbeitskammer
6: Scheibenventil
7: Deckel
8: Baubehälter
9: Saugschlauch
10: Schwenkvorrichtung
11: Sauganschluss
12: Zulufteingang
13: Zuluft (kalt)
14: Abluft (erwärmt)
15: Bauteil
16: Siebeinlage
17: Ungebundenes Pulver
18: Bewegungsrichtung Schwenkvorrichtung

Claims

Vorrichtung zum Abkühlen und Separieren von Bauteilen (15) von ungebundenem Partikelmaterial in einem Baubehälter (8) einer Lasersinter-Produktionsanlage, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorgang des Abkühlens und Separierens innerhalb einer geschlossenen Kammer (1) stattfindet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (1) einen Anschluss für eine Luftabsaugung (11) und einen Zulufteingang (12) aufweist
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulufteingang (12) einen Filtereinsatz und/oder einen Wärmetauscher aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass ein Deckel (7) den Baubehälter (8) verschließt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (7) einen Sauganschluss (11) und/oder einen Anschluss für Inertgas aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (7) eine Siebeinlage (16) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (7) ein Sieb ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Schwenkvorrichtung (10) aufweist, die den Baubehälter (8) aufnimmt und diesen um eine bevorzugt horizontale Achse rotiert.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Baubehälter (8) an einer Schwenkvorrichtung aufgenommen ist, die den Behälter um eine bevorzugt horizontale Achse rotiert und um eine eigene Achse im Baubehälter (8) selbst rotieren lässt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass Sensoren vorgesehen sind, welche den Pulverstrom von freiwerdendem Pulver messen und damit den Abschluss des Auspackprozesses erkennen können.