DE202019106061U1 - Powder conveyor system and system for the production of a three-dimensional workpiece - Google Patents
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Abstract
Pulverfördersystem (30) zum Einsatz in einer Anlage (100) zur Herstellung eines dreidimensionalen Werkstücks (18) mithilfe eines generativen Schichtbauverfahrens, wobei das Pulverfördersystem (30) umfasst:- eine Förderleitung (32),- eine in der Förderleitung (32) angeordnete Fördereinrichtung (38), die dazu eingerichtet ist, in einem stromaufwärts der Fördereinrichtung (38) angeordneten ersten Abschnitt (32a) der Förderleitung (32) einen ersten Druck (P1) zu erzeugen, der geringer ist als ein zweiter Druck (P2) in einem stromabwärts der Fördereinrichtung (38) angeordneten zweiten Abschnitt (32b) der Förderleitung (32),- einen stromabwärts der Fördereinrichtung (38) in dem zweiten Abschnitt (32b) der Förderleitung (32) angeordneten Ausgleichsbehälter (44), wobei der Ausgleichsbehälter (44) dazu eingerichtet ist, zumindest einen Teil eines den zweiten Abschnitt (32b) der Förderleitung (32) durchströmenden Mediums aufzunehmen, so dass sich in einem stromabwärts des Ausgleichsbehälters (44) angeordneten dritten Abschnitt (32c) der Förderleitung (32) ein dritter Druck (P3) einstellt, der geringer ist als der zweite Druck (P2) in dem zweiten Abschnitt (32b) der Förderleitung (32), und.- ein Steuerventil (48), das dazu eingerichtet ist, die Zufuhr eines den zweiten Abschnitt (32b) der Förderleitung (32) durchströmenden Mediums in den Ausgleichsbehälter (44) derart zu steuern, dass sich der dritte Druck (P3) in dem dritten Abschnitt (32c) der Förderleitung (32) einem gewünschten Sollwert annähert.Powder conveying system (30) for use in a system (100) for producing a three-dimensional workpiece (18) using a generative layer construction method, the powder conveying system (30) comprising: - a conveying line (32), - a conveying device arranged in the conveying line (32) (38), which is designed to generate a first pressure (P1) in a first section (32a) of the conveyor line (32) arranged upstream of the conveyor (38), which is lower than a second pressure (P2) in a downstream of the conveying device (38) arranged second section (32b) of the conveying line (32), - an expansion tank (44) arranged downstream of the conveying device (38) in the second section (32b) of the conveying line (32), the equalizing tank (44) being added to this is set up to receive at least a part of a medium flowing through the second section (32b) of the delivery line (32), so that it is located in a downstream of the outlet third section (32c) of the conveying line (32) arranged in the equal container (44) sets a third pressure (P3) which is lower than the second pressure (P2) in the second section (32b) of the conveying line (32), and Control valve (48), which is designed to control the supply of a medium flowing through the second section (32b) of the delivery line (32) into the expansion tank (44) such that the third pressure (P3) in the third section (32c ) the delivery line (32) approximates a desired setpoint.
Description
Die Erfindung betrifft ein Pulverfördersystem, das zum Einsatz in einer Anlage zur Herstellung eines dreidimensionalen Werkstücks mithilfe eines generativen Schichtbauverfahrens geeignet ist. Ferner betrifft die Erfindung eine mit einem derartigen Pulverfördersystem ausgestattete Anlage zur Herstellung eines dreidimensionalen Werkstücks.The invention relates to a powder conveyor system which is suitable for use in a system for producing a three-dimensional workpiece using a generative layer construction method. Furthermore, the invention relates to a system equipped with such a powder conveying system for producing a three-dimensional workpiece.
Bei generativen Schichtbauverfahren zum Herstellen dreidimensionaler Werkstücke, insbesondere dem sogenannten Pulverbettschmelzen, wird ein Rohstoffpulver schichtweise auf einen Träger aufgetragen und in Abhängigkeit der gewünschten Geometrie des zu erstellenden Werkstücks ortselektiv mit elektromagnetischer Strahlung, beispielsweise Laserstrahlung, oder mit Teilchenstrahlung beaufschlagt. Die in die Pulverschicht eindringende Strahlung bewirkt eine Erwärmung und folglich eine Verschmelzung oder Versinterung der Rohstoffpulverpartikel. Anschließend werden sukzessiv weitere Rohstoffpulverschichten auf die bereits strahlungsbehandelte Schicht auf dem Träger aufgebracht, bis das Werkstück die gewünschte Form und Größe hat. Das Rohstoffpulver kann Keramik-, Metall- oder Kunststoffmaterialien, aber auch Materialgemische hieraus umfassen. Generative Schichtbauverfahren und insbesondere Pulverbettschmelzverfahren können beispielsweise zur Herstellung von Prototypen, Werkzeugen, Ersatzteilen oder medizinischen Prothesen, wie zum Beispiel zahnärztlichen oder orthopädischen Prothesen, sowie zur Reparatur von Bauteilen anhand von CAD-Daten eingesetzt werden.In generative layer construction methods for producing three-dimensional workpieces, in particular so-called powder bed melting, a raw material powder is applied in layers to a carrier and, depending on the desired geometry of the workpiece to be produced, is subjected to location-selective electromagnetic radiation, for example laser radiation, or particle radiation. The radiation penetrating into the powder layer causes heating and consequently a fusion or sintering of the raw material powder particles. Subsequently, further layers of raw material powder are successively applied to the already radiation-treated layer on the carrier until the workpiece has the desired shape and size. The raw material powder can comprise ceramic, metal or plastic materials, but also material mixtures thereof. Generative layer construction processes and in particular powder bed melting processes can be used for example for the production of prototypes, tools, spare parts or medical prostheses, such as dental or orthopedic prostheses, as well as for the repair of components on the basis of CAD data.
Eine Vorrichtung zum Herstellen dreidimensionaler Werkstücke durch Pulverbettschmelzen ist beispielsweise in der
Ferner sind in der
Die Erfindung ist auf die Aufgabe gerichtet, ein insbesondere zum Einsatz in einer Anlage zur Herstellung eines dreidimensionalen Werkstücks mithilfe eines generativen Schichtbauverfahrens geeignetes Pulverfördersystem anzugeben, das zuverlässig und effizient betreibbar ist. Ferner ist die Erfindung auf die Aufgabe gerichtet, eine mit einem derartigen Pulverkreislauf ausgestattete Anlage zur Herstellung eines dreidimensionalen Werkstücks bereitzustellen.The object of the invention is to provide a powder conveying system which is particularly suitable for use in a system for producing a three-dimensional workpiece with the aid of a generative layer construction method and which can be operated reliably and efficiently. Furthermore, the invention is directed to the task of providing a system equipped with such a powder circuit for producing a three-dimensional workpiece.
Diese Aufgabe wird durch ein Pulverfördersystem gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Anlage zur Herstellung eines dreidimensionalen Werkstücks gemäß Anspruch 13 gelöst.This object is achieved by a powder conveyor system according to claim 1 and by a system for producing a three-dimensional workpiece according to claim 13.
Ein Pulverfördersystem umfasst eine Förderleitung. Bei der Förderleitung handelt es sich insbesondere um eine Förderleitung, die dazu geeignet ist, zumindest abschnittsweise von einem Medium durchströmt zu werden, das ein Pulver enthält. Bei dem Pulver kann es sich beispielsweise um ein Pulver oder ein Pulvergemisch aus Metall, einer Metalllegierung, Keramik oder Kunststoff handeln. Vorzugsweise ist das durch die Förderleitung zu fördernde Pulver zur Verarbeitung in einer Anlage zur Herstellung eines dreidimensionalen Werkstücks durch ein generatives Schichtbauverfahren, insbesondere Pulverbettschmelzen geeignet und kann beispielsweise Partikelgrößen im Bereich < 100 µm aufweisen. Die Förderleitung besteht vorzugsweise aus einem Material, beispielsweise Metall oder einem geeigneten Kunststoffmaterial, das ausreichend widerstandsfähig gegen die abrasive Beanspruchung des Materials der Förderleitung durch das durch die Förderleitung zu fördernde Pulver ist.A powder delivery system includes a delivery line. The delivery line is, in particular, a delivery line which is suitable for being flowed through at least in sections by a medium which contains a powder. The powder can be, for example, a powder or a powder mixture of metal, a metal alloy, ceramic or plastic. The powder to be conveyed by the conveying line is preferably suitable for processing in a system for producing a three-dimensional workpiece by means of a generative layer construction method, in particular powder bed melting, and can for example have particle sizes in the range <100 μm. The conveying line preferably consists of a material, for example metal or a suitable plastic material, which is sufficiently resistant to the abrasive stress on the material of the conveying line by the powder to be conveyed by the conveying line.
In der Förderleitung ist eine Fördereinrichtung angeordnet, die dazu eingerichtet ist, in einem stromaufwärts der Fördereinrichtung angeordneten ersten Abschnitt der Förderleitung einen ersten Druck zu erzeugen, der geringer ist als ein zweiter Druck in einem stromabwärts der Fördereinrichtung angeordneten zweiten Abschnitt der Förderleitung. Die Begriffe „stromaufwärts“ bzw. „stromabwärts“ beziehen sich im Kontext dieser Anmeldung durchgängig auf die Strömungsrichtung des mittels der Fördereinrichtung durch die Förderleitung geförderten Mediums in der Förderleitung. A conveyor device is arranged in the conveyor line and is configured to generate a first pressure in a first section of the conveyor line arranged upstream of the conveyor device, which pressure is lower than a second pressure in a second section of the conveyor line arranged downstream of the conveyor device. In the context of this application, the terms “upstream” and “downstream” consistently refer to the direction of flow of the medium in the delivery line conveyed through the delivery line by means of the delivery device.
Ferner umfasst das Pulverfördersystem einen stromabwärts der Fördereinrichtung in dem zweiten Abschnitt der Förderleitung angeordneten Ausgleichsbehälter. Der Ausgleichsbehälter ist dazu eingerichtet, zumindest einen Teil eines den zweiten Abschnitt der Förderleitung durchströmenden Mediums aufzunehmen, so dass sich in einem stromabwärts des Ausgleichsbehälters angeordneten dritten Abschnitt der Förderleitung ein dritter Druck einstellt, der geringer ist als der zweite Druck in dem zweiten Abschnitt der Förderleitung. Im Betrieb des Pulverfördersystems kann somit zumindest ein Teil des den zweiten Abschnitt der Förderleitung durchströmenden Mediums aus der Förderleitung in den Ausgleichsbehälter abgezweigt werden, statt unmittelbar in den dritten Abschnitt der Förderleitung geleitet zu werden.Furthermore, the powder delivery system comprises an expansion tank arranged downstream of the delivery device in the second section of the delivery line. The expansion tank is set up to receive at least part of a medium flowing through the second section of the delivery line, so that it is in a A third pressure of the delivery line arranged downstream of the expansion tank sets a third pressure which is lower than the second pressure in the second section of the delivery line. During operation of the powder delivery system, at least part of the medium flowing through the second section of the delivery line can thus be branched out of the delivery line into the expansion tank instead of being led directly into the third section of the delivery line.
Der Ausgleichsbehälter ermöglicht somit eine Verringerung der Druckdifferenz, die sich im Betrieb des Pulverfördersystems zwischen einem mit dem ersten Abschnitt verbundenen ersten Ende der Förderleitung und einem mit dem dritten Abschnitt verbundenen zweiten Ende der Förderleitung einstellt. Dadurch können starke Druckschwankungen innerhalb der Förderleitung, die den Betrieb des Pulverfördersystems stören könnten, reduziert werden. Das Pulverfördersystem ist daher besonders zuverlässig betreibbar. Des Weiteren ermöglicht die Vermeidung übermäßiger Druckschwankungen in der Förderleitung eine Erhöhung der Förderleistung der Fördereinrichtung, so dass das Pulverfördersystem auch besonders effizient arbeitet.The expansion tank thus enables a reduction in the pressure difference that occurs during operation of the powder delivery system between a first end of the delivery line connected to the first section and a second end of the delivery line connected to the third section. As a result, strong pressure fluctuations within the delivery line, which could disrupt the operation of the powder delivery system, can be reduced. The powder conveyor system can therefore be operated particularly reliably. Furthermore, the avoidance of excessive pressure fluctuations in the delivery line enables the delivery capacity of the delivery device to be increased, so that the powder delivery system also works particularly efficiently.
Das Pulverfördersystem umfasst ferner ein Steuerventil, das dazu eingerichtet ist, die Zufuhr eines den zweiten Abschnitt der Förderleitung durchströmenden Mediums in den Ausgleichsbehälter derart zu steuern, dass sich der dritte Druck in dem dritten Abschnitt der Förderleitung einem gewünschten Sollwert annähert. Mithilfe des Steuerventils ist folglich eine Anpassung des dritten Drucks in dem dritten Abschnitt der Förderleitung an einen gewünschten Sollwert möglich. Beispielsweise kann der dritte Druck in dem dritten Abschnitt der Förderleitung mit Hilfe des Steuerventils auf einen Sollwert eingestellt werden, der dem Druck in einem mit dem Pulverfördersystem verbundenen System, beispielsweise einem Auspacksystem einer Anlage zur Erzeugung eines dreidimensionalen Werkstücks entspricht.The powder delivery system further comprises a control valve which is set up to control the supply of a medium flowing through the second section of the delivery line into the expansion tank in such a way that the third pressure in the third section of the delivery line approaches a desired target value. With the aid of the control valve, it is consequently possible to adapt the third pressure in the third section of the delivery line to a desired setpoint. For example, the third pressure in the third section of the conveying line can be set with the help of the control valve to a setpoint value which corresponds to the pressure in a system connected to the powder conveying system, for example an unpacking system of a system for producing a three-dimensional workpiece.
Der dritte Druck in dem dritten Abschnitt der Förderleitung ist vorzugsweise höher als der erste Druck in dem ersten Abschnitt der Förderleitung. Der Wert des sich in dem dritten Abschnitt der Förderleitung einstellenden dritten Drucks liegt dementsprechend vorzugsweise zwischen dem Wert des ersten Drucks in dem ersten Abschnitt der Förderleitung dem Wert des zweiten Drucks in dem zweiten Abschnitt der Förderleitung.The third pressure in the third section of the delivery line is preferably higher than the first pressure in the first section of the delivery line. The value of the third pressure arising in the third section of the delivery line is accordingly preferably between the value of the first pressure in the first section of the delivery line and the value of the second pressure in the second section of the delivery line.
Der erste Druck ist vorzugsweise ein unterhalb des Atmosphärendrucks auf Meereshöhe liegender negativer Druck. Der negative Druck in dem ersten Abschnitt der Förderleitung kann beispielsweise aus dem Strömungswiderstand des durch den ersten Abschnitt der Förderleitung geförderten pulverhaltigen Mediums und/oder Strömungsverlusten resultieren. Mit zunehmender Förderweite und zunehmendem Pulvermassenstrom durch den ersten Abschnitt der Förderleitung nehmen die Verluste durch die pneumatischen Widerstände zu. D.h., je mehr Pulver durch den ersten Abschnitt der Förderleitung gefördert wird, desto geringer, d.h. desto negativer ist der erste Druck in dem ersten Abschnitt der Förderleitung.The first pressure is preferably a negative pressure below atmospheric pressure at sea level. The negative pressure in the first section of the delivery line can result, for example, from the flow resistance of the powder-containing medium delivered through the first section of the delivery line and / or flow losses. With increasing delivery range and increasing powder mass flow through the first section of the delivery line, the losses due to the pneumatic resistances increase. That is, the more powder that is conveyed through the first section of the delivery line, the lower, i.e. the more negative the first pressure in the first section of the delivery line.
Der zweite Druck in dem zweiten Abschnitt der Förderleitung ist vorzugsweise ein oberhalb des Atmosphärendrucks auf Meereshöhe liegender positiver Druck, der unmittelbar mit dem ersten Druck in dem ersten Abschnitt der Förderleitung zusammenhängt. Insbesondere ist der positive zweite Druck in dem zweiten Abschnitt der Förderleitung umso höher, je geringer, d.h. jeden negativer der erste Druck in dem ersten Abschnitt der Förderleitung ist.The second pressure in the second section of the delivery line is preferably a positive pressure above atmospheric pressure at sea level, which is directly related to the first pressure in the first section of the delivery line. In particular, the lower, i.e. the lower the positive second pressure in the second section of the delivery line. any negative is the first pressure in the first section of the delivery line.
Der dritte Druck, der im Betrieb der Fördereinrichtung mithilfe des Ausgleichsbehälters im dritten Abschnitt der Förderleitung eingestellt wird, ist vorzugsweise, ebenso wie der zweite Druck, ein oberhalb des Atmosphärendrucks auf Meereshöhe liegender positiver Druck. Wie oben erläutert, ist der dritte Druck jedoch geringer als der zweite Druck, so dass der Ausgleichsbehälter verhindert, dass das mit dem dritten Abschnitt der Förderleitung verbundene zweite Ende der Förderleitung dem hohen positiven zweiten Druck ausgesetzt ist.The third pressure, which is set in the third section of the delivery line during operation of the conveying device with the aid of the expansion tank, is preferably, like the second pressure, a positive pressure which is above atmospheric pressure at sea level. However, as explained above, the third pressure is less than the second pressure, so that the expansion tank prevents the second end of the delivery line connected to the third section of the delivery line from being exposed to the high positive second pressure.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Pulverfördersystems ist der Ausgleichsbehälter ein Ausgleichsbehälter mit einem variablen Aufnahmevolumen. Dadurch wird es möglich, dass im Betrieb des Pulverfördersystems, je nach Bedarf, ein kleinerer oder ein größerer Anteil des den zweiten Abschnitt der Förderleitung durchströmenden Mediums in den Ausgleichsbehälter abgeleitet werden kann, um in dem dritten Abschnitt der Förderleitung die Einstellung eines gewünschten verringerten dritten Drucks zu ermöglichen.In a particularly preferred embodiment of the powder conveying system, the expansion tank is an expansion tank with a variable receiving volume. This makes it possible that during operation of the powder delivery system, depending on requirements, a smaller or a larger proportion of the medium flowing through the second section of the delivery line can be discharged into the expansion tank in order to set a desired reduced third pressure in the third section of the delivery line to enable.
Der Ausgleichsbehälter kann beispielsweise zumindest abschnittsweise aus einem flexiblen, dehnbaren Material bestehen. Beispielsweise kann der Ausgleichsbehälter schlauchförmig ausgebildet sein und zumindest abschnittsweise aus einem elastischen (Gummi)material bestehen. Die Dehnungseigenschaften des Materials des Ausgleichsbehälters können in Abhängigkeit der gewünschten Druckausgleichseigenschaften des Ausgleichsbehälters gewählt sein. Beispielsweise kann das Material des Ausgleichsbehälters so beschaffen sein, dass sich das Aufnahmevolumen des Ausgleichsbehälters automatisch um ein gewünschtes Differenzvolumen vergrößert, wenn ein bestimmter Druck auf den Ausgleichsbehälter wirkt. Dadurch wird eine automatische Einstellung des dritten Drucks in dem dritten Abschnitt der Förderleitung möglich.The expansion tank can, for example, consist at least in sections of a flexible, stretchable material. For example, the expansion tank can be tubular and at least in sections consist of an elastic (rubber) material. The expansion properties of the material of the expansion tank can be selected depending on the desired pressure compensation properties of the expansion tank. For example, the material of the expansion tank can be such that the receiving volume of the expansion tank is automatically increased by a desired differential volume when a certain pressure acts on the expansion tank. This will make one automatic adjustment of the third pressure in the third section of the delivery line possible.
Zusätzlich oder alternativ dazu kann der Ausgleichsbehälter einen Faltenbalg umfassen oder in Form eines Faltenbalgs ausgebildet sein. Auch das Design des Faltenbalgs kann so gewählt sein, dass sich das Aufnahmevolumen des Ausgleichsbehälters automatisch um ein gewünschtes Differenzvolumen vergrößert, wenn ein bestimmter Druck auf den Ausgleichsbehälter wirkt, um eine automatische Einstellung des dritten Drucks in den dritten Abschnitt der Förderleitung zu ermöglichen.Additionally or alternatively, the expansion tank can comprise a bellows or be designed in the form of a bellows. The design of the bellows can also be chosen such that the receiving volume of the expansion tank is automatically increased by a desired differential volume when a certain pressure acts on the expansion tank in order to enable the third pressure in the third section of the delivery line to be set automatically.
Grundsätzlich ist es denkbar, das Steuerventil im Bereich eines Einlasses des Ausgleichsbehälters anzuordnen. Vorzugsweise ist das Steuerventil jedoch stromabwärts des Ausgleichsbehälters in dem dritten Abschnitt der Förderleitung angeordnet. Dadurch wird eine besonders genaue Steuerung des dritten Drucks in dem dritten Abschnitt der Förderleitung möglich.Basically, it is conceivable to arrange the control valve in the area of an inlet of the expansion tank. Preferably, however, the control valve is arranged downstream of the expansion tank in the third section of the delivery line. This enables particularly precise control of the third pressure in the third section of the delivery line.
Das Steuerventil kann beispielsweise in Form eines Quetschventils oder in Form eines proportional geregelten Scheibenventils ausgebildet sein. Das Steuerventil ermöglicht dann eine zuverlässige und genaue Steuerung der Zufuhr des den zweiten Abschnitt der Förderleitung durchströmenden Mediums in den Ausgleichsbehälter.The control valve can be designed, for example, in the form of a pinch valve or in the form of a proportionally regulated butterfly valve. The control valve then enables reliable and precise control of the supply of the medium flowing through the second section of the delivery line into the expansion tank.
Zumindest in ihrem stromaufwärts der Fördereinrichtung angeordneten ersten Abschnitt ist die Förderleitung vorzugsweise von einem Pulver/Trägergas-Gemisch durchströmbar. Im Gegensatz dazu ist die Förderleitung zumindest in ihrem stromabwärts der Fördereinrichtung angeordneten zweiten Abschnitt vorzugsweise von im Wesentlichen pulverfreiem Trägergas durchströmbar. Unter einem „im Wesentlichen pulverfreien Trägergas“ wird hier ein Trägergas verstanden, das zwar noch partikelförmige Verunreinigungen enthalten kann, jedoch kein signifikantes Pulvervolumen mehr enthält. Die Fördereinrichtung ist folglich vorzugsweise dazu eingerichtet, das in dem Pulver/Trägergas-Gemisch enthaltene Pulver von dem Trägergas zu trennen. Auch zumindest in ihrem stromabwärts des Ausgleichsbehälters angeordneten dritten Abschnitt ist die Förderleitung von in wesentlichen pulverfreiem Trägergas durchströmbar.A powder / carrier gas mixture can preferably flow through the delivery line at least in its first section arranged upstream of the delivery device. In contrast to this, essentially powder-free carrier gas can preferably flow through the delivery line, at least in its second section arranged downstream of the delivery device. An “essentially powder-free carrier gas” is understood here to mean a carrier gas which may still contain particulate impurities, but no longer contains a significant powder volume. The conveying device is therefore preferably set up to separate the powder contained in the powder / carrier gas mixture from the carrier gas. Substantially powder-free carrier gas can also flow through the conveying line, at least in its third section arranged downstream of the expansion tank.
Das Trägergas ist vorzugsweise ein Inertgas. Beispielsweise kann das Trägergas Argon oder Stickstoff sein. Insbesondere ist das Trägergas dazu eingerichtet, unerwünschte (Oxidations)reaktionen des durch die Förderleitung geförderten Pulvers zu verhindern. Im Betrieb des Pulverfördersystems wird ein Teil des den zweiten Abschnitt der Förderleitung mit hohem Druck durchströmenden Trägergases in den Ausgleichsbehälter geleitet. Ein vorheriges Fluten oder Spülen des Ausgleichsbehälters mit Trägergas ist dabei nicht erforderlich. Darüber hinaus macht der Einsatz des Ausgleichsbehälters zur Regelung des Drucks in dem dritten Abschnitt der Förderleitung die Bereitstellung von zusätzlichem (inertem) Trägergas für diese Druckregetung überflüssig. Der Trägergasverbrauch des Pulverfördersystems kann somit minimiert werden.The carrier gas is preferably an inert gas. For example, the carrier gas can be argon or nitrogen. In particular, the carrier gas is set up to prevent undesired (oxidation) reactions of the powder conveyed through the conveying line. During operation of the powder delivery system, part of the carrier gas flowing through the second section of the delivery line at high pressure is conducted into the expansion tank. Flooding or purging the expansion tank with carrier gas is not necessary. In addition, the use of the expansion tank to regulate the pressure in the third section of the delivery line makes the provision of additional (inert) carrier gas for this pressure control superfluous. The carrier gas consumption of the powder delivery system can thus be minimized.
Die Fördereinrichtung umfasst vorzugsweise einen in der Förderleitung angeordneten Vakuumförderer. Der Vakuumförderer kann beispielsweise einen Zyklon umfassen oder in Form eines Zyklon ausgebildet sein. Darüber hinaus kann die Fördereinrichtung einen stromabwärts des Vakuumförderers in der Förderleitung angeordneten Vakuumerzeuger umfassen. Der Vakuumerzeuger kann beispielsweise in Form einer Pumpe oder eines Gebläses ausgebildet sein. Bei einer derartigen Ausgestaltung der Fördereinrichtung kann der Vakuumförderer dazu genutzt werden, das Pulver aus dem dem Vakuumförderer zugeführten Pulver/Trägergas-Gemisch abzuscheiden.The conveyor device preferably comprises a vacuum conveyor arranged in the conveyor line. The vacuum conveyor can, for example, comprise a cyclone or be designed in the form of a cyclone. In addition, the conveyor device can comprise a vacuum generator arranged downstream of the vacuum conveyor in the conveyor line. The vacuum generator can be designed, for example, in the form of a pump or a blower. In such a configuration of the conveying device, the vacuum conveyor can be used to separate the powder from the powder / carrier gas mixture supplied to the vacuum conveyor.
Das Pulverfördersystem kann ferner einen mit dem Vakuumförderer verbundenen Speicherbehälter umfassen, der dazu eingerichtet ist, mittels der Fördereinrichtung durch den ersten Abschnitt der Förderleitung gefördertes Pulver aufzunehmen. Mit anderen Worten, der Speicherbehälter ist vorzugsweise dazu eingerichtet, das Pulver aufzunehmen, das mittels des Vakuumförderers aus dem dem Vakuumförderer zugeführten Pulver/Trägergas-Gemisch abgeschieden wird.The powder conveying system can further comprise a storage container connected to the vacuum conveyor, which is set up to receive powder conveyed through the first section of the conveying line by means of the conveying device. In other words, the storage container is preferably set up to receive the powder which is separated from the powder / carrier gas mixture supplied to the vacuum conveyor by means of the vacuum conveyor.
Der Vakuumförderer und der Vakuumerzeuger sind vorzugsweise durch einen vierten Abschnitt der Förderleitung miteinander verbunden. In dem vierten Abschnitt der Förderleitung stellt sich im Betrieb des Pulverfördersystems vorzugsweise ein vierter Druck ein. Der vierte Druck kann im Wesentlichen dem negativen ersten Druck in dem ersten Abschnitt der Förderleitung entsprechen. Vorzugsweise ist der vierte Druck jedoch etwas höher, d.h. etwas weniger negativ als der erste Druck, wenn der vierte Abschnitt der Förderleitung bereits von im Wesentlichen pulverfreiem Trägergas durchströmt wird.The vacuum conveyor and the vacuum generator are preferably connected to one another by a fourth section of the delivery line. A fourth pressure is preferably set in the fourth section of the delivery line during operation of the powder delivery system. The fourth pressure can substantially correspond to the negative first pressure in the first section of the delivery line. Preferably, however, the fourth pressure is slightly higher, i.e. slightly less negative than the first pressure when the fourth section of the delivery line is already being flowed through by essentially powder-free carrier gas.
Eine Anlage zur Herstellung eines dreidimensionalen Werkstücks mithilfe eines generativen Schichtbauverfahrens umfasst mindestens ein oben beschriebenes Pulverfördersystem. Die Anlage kann ferner eine Prozesskammer umfassen, in der eine bewegliche Pulverauftragsvorrichtung angeordnet ist, die dazu eingerichtet ist, eine Pulverschicht auf einen Träger aufzubringen. Darüber hinaus kann die Anlage eine Bestrahlungseinheit umfassen, die dazu eingerichtet ist, eine auf den Träger aufgebrachte Pulverschicht selektiv mit elektromagnetischer Strahlung oder Teilchenstrahlung, insbesondere Laserstrahlung zu beaufschlagen.A plant for producing a three-dimensional workpiece using a generative layer construction method comprises at least one powder conveying system described above. The system can further comprise a process chamber in which a movable powder application device is arranged, which is set up to apply a layer of powder to a carrier. In addition, the system can comprise an irradiation unit which is set up to selectively apply an electromagnetic layer to a powder layer applied to the carrier Radiation or particle radiation, especially laser radiation.
Die Anlage kann ferner ein Auspacksystem zu Entnahme des dreidimensionalen Werkstücks aus der Prozesskammer der Anlage umfassen. Das erste Ende der Förderleitung des Pulverfördersystems kann mit einem Pulverauslass des Auspacksystems verbunden sein. Das zweite Ende der Förderleitung des Pulverfördersystems kann dagegen mit einem Gaseinlass des Auspacksystems verbunden sein. Alternativ oder zusätzlich dazu kann das Pulverfördersystem jedoch auch an anderen Stellen der Anlage, an denen Pulver gefördert werden muss, zum Einsatz kommen.The system can further comprise an unpacking system for removing the three-dimensional workpiece from the process chamber of the system. The first end of the delivery line of the powder delivery system can be connected to a powder outlet of the unpacking system. The second end of the delivery line of the powder delivery system, however, can be connected to a gas inlet of the unpacking system. As an alternative or in addition to this, however, the powder conveying system can also be used at other points in the system where powder has to be conveyed.
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte schematische Figur näher beschrieben, wobei:
-
1 eine mit einem Pulverfördersystem ausgestattete Anlage zur Herstellung eines dreidimensionalen Werkstücks mithilfe eines generativen Schichtbauverfahrens zeigt.
-
1 shows a system equipped with a powder conveying system for producing a three-dimensional workpiece using a generative layer construction method.
Eine in
Darüber hinaus umfasst die Anlage
Im Betrieb der Anlage
Nach Beendigung des Bauprozesses in der Werkstückerzeugungssektion
Aus der Austauschposition in einer Baukammeraustauschsektion
Das Pulverfördersystem
Wesentlich ist lediglich, dass über den Pulverauslass
In der Förderleitung
Der zweite Druck
Die Fördereinrichtung
Dementsprechend wird die Förderleitung
Dieses Trägergas wird über den Gaseinlass
Ferner umfasst das Pulverfördersystem
Der dritte Druck
In dem hier veranschaulichten Ausführungsbeispiel eines Pulverfördersystems
Der Ausgleichsbehälter
Schließlich umfasst das Pulverfördersystem
Grundsätzlich ist es denkbar, das Steuerventil
Der Vakuumförderer
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- EP 3023227 B1 [0003]EP 3023227 B1 [0003]
- EP 3165303 B1 [0004]EP 3165303 B1 [0004]
- EP 3167984 B1 [0004, 0033]EP 3167984 B1 [0004, 0033]
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