DE4102260A1 - Vorrichtung zur herstellung beliebig geformter koerper - Google Patents
Vorrichtung zur herstellung beliebig geformter koerperInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff
des Anspruchs 1 angegebenen Art.
Bekannt ist eine Vorrichtung zur Herstellung beliebig ge
formter Körper, bestehend aus einer mit einer durch ener
giereiche Strahlung aushärtbaren Flüssigkeit gefüllten
Wanne, einer innerhalb der Flüssigkeit verschieblichen
Halterung für den Körper und einer Strahlungsquelle für
die energiereiche Strahlung, insbesondere einem Laser. Der
Laser dient der örtlichen Aushärtung der Flüssigkeit und
läßt sich dazu gezielt auf vorgegebene Flächenelemente der
Flüssigkeitsoberfläche richten, so daß dort Schichten aus
härtbar sind, deren Eindringtiefe in die Flüssigkeit von
der Intensität und der Geschwindigkeit des Laserstrahls
abhängt. Die Halterung taucht dabei, ausgehend von der
Flüssigkeitsoberfläche schrittweise vertikal in die Flüs
sigkeit ein und bewirkt somit, daß die bereits ausgehärte
ten Schichten in die Flüssigkeit einsinken. Die Steuerung
des Laserstrahls erfolgt in Abhängigkeit von den Oberflä
chenkoordinaten des herzustellenden Körpers.
Diese Vorrichtung zeichnet sich vor allem dadurch aus, daß
auch sehr kompliziert geformte Körper einstückig erzeugbar
sind.
Die bekannte Vorrichtung zur Herstellung beliebig geform
ter Teile hat jedoch den Nachteil, daß die Oberfläche der
aushärtbaren Flüssigkeit an eine Gasatmosphäre grenzt und
mit dieser, insbesondere während des Aushärtungsprozesses
reagiert, insbesondere oxidiert. Dadurch verändern sich in
ungünstiger Weise die Flüssigkeitseigenschaften und somit
auch die Aushärtungseigenschaften für den zu erzeugenden
Körper.
Weiterhin erweist es sich als von Nachteil, daß durch
Ein- bzw. Umfüllvorgänge der Flüssigkeit Gasblasen in die
se eingebracht werden. Die Gasblasen bewegen sich durch
Auftriebskräfte nach oben und werden beim Aushärtungspro
zeß in den zu erzeugenden Körper eingebunden. Dies führt
zu einer porösen Werkstoffstruktur. Hierbei wirken sich
die Poren festigkeitsmindernd aus, wobei dadurch insbeson
dere die Bruchfestigkeit des Körpers verringert wird.
Das Herstellungsverfahren für die zu erzeugenden Körper
bzw. Teile mittels der bekannten Vorrichtung erweist sich
weiterhin als sehr aufwendig und kompliziert. Jede erzeug
te Schicht des herzustellenden Körpers reicht nach dem
Aushärten bis zur Oberfläche und wird dann um die Höhe der
nächsten auszuhärtenden Schicht abgesenkt. Die Flüssigkeit
fließt dabei von den Seiten der bereits ausgehärteten
Schicht nach. Erst wenn der bereits ausgehärtete Teil des
zu erzeugenden Körpers im Aushärtebereich vollständig mit
der Flüssigkeit überzogen ist, beginnt die Aushärtung der
nächsten Schicht des auszuhärtenden Körpers durch die
Strahlungsquelle. Die Nachfließgeschwindigkeit wird im we
sentlichen durch die Zähigkeit der aushärtbaren Flüssig
keit bestimmt, wobei durch die durch das Nachfließen be
dingte Unterbrechung des Fertigungsablaufes kostenintensi
ve Belegzeit der Vorrichtung verloren geht. Deshalb er
weist sich die bekannte Vorrichtung als aufwendig sowie
das mit der Vorrichtung mögliche Verfahren als kompliziert
und kostenintensiv.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Vor
richtung der eingangs genannten Gattung unter Beseitigung
der genannten Nachteile eine Konstruktion anzugeben, mit
der der Einsatzbereich vergrößert sowie eine einfachere
und schnellere Herstellung des zu erzeugenden Körpers er
möglicht wird.
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des
Anspruchs 1 gelöst.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß durch ei
ne transparente, für energiereiche Strahlung durchlässige,
an die Flüssigkeit angrenzende und diese bedeckende Wan
dung, auf der zur Strahlungsquelle gerichteten Seite im
Aushärtebereich Reaktionen der Flüssigkeit mit der Umge
bung, wie beispielsweise Oxidationsprozesse, vermeidbar
sind. Des weiteren ergeben sich durch die Anordnung der
transparenten Wandung unmittelbar im Anschluß an die Flüs
sigkeit zusätzliche konstruktive und verfahrenstechnische
Möglichkeiten der Vorrichtung. Insbesondere kann die Wan
dung und somit die Strahlungsquelle ober- bzw. unterhalb
der Flüssigkeit angeordnet werden, wodurch beispielsweise
eine vollautomatische Fertigung erleichtert wird. Beim
Herstellungsprozeß des Körpers fließt hierbei unmittelbar
und im wesentlichen unabhängig von der Zähigkeit der aus
härtbaren Flüssigkeit diese in den Aushärtebereich hinein,
wenn die Halterung mit dem Körper um eine Schichtdicke von
der transparenten Platte wegbewegt wird. Das unmittelbare
Nachfließen der Flüssigkeit in den Aushärtebereich wird
durch den Unterdruck ermöglicht, der in Folge des Wegbewe
gens der bereits hergestellten Schichten des Körpers von
der transparenten Platte entsteht. Dadurch wird eine nahe
zu kontinuierliche, also auch kostengünstige Fertigung des
Körpers gewährleistet.
Besonders vorteilhaft ist dabei, daß erfindungsgemäß die
transparente, insbesondere lasertransparente, Wandung sich
unmittelbar an die aushärtbare Flüssigkeit anschließt, so
daß die der aushärtbaren Flüssigkeit zugewandte Fläche ei
ne Flüssigkeitsbegrenzung in Richtung auf die Strahlungs
quelle bildet. Auf einfache Weise werden dadurch Reaktio
nen mit der Umgebung verhindert und der Einsatzbereich der
Vorrichtung vergrößert.
Insbesondere sind folgende vorteilhafte Weiterbildungen
günstig:
Um einen gleichmäßigen Durchtritt der energiereichen Strahlung zu gewährleisten, ist die Wandung plattenförmig ausgebildet und weist eine glatte Oberfläche auf. Die glatte Oberfläche verhindert hierbei unerwünschte Streuef fekte der durch die Wandung durchtretenden energiereichen Strahlung, so daß eine gleichmäßige, kontinuierlich ausge härtete Schichtdicke nacheinander erzeugbar ist.
Um einen gleichmäßigen Durchtritt der energiereichen Strahlung zu gewährleisten, ist die Wandung plattenförmig ausgebildet und weist eine glatte Oberfläche auf. Die glatte Oberfläche verhindert hierbei unerwünschte Streuef fekte der durch die Wandung durchtretenden energiereichen Strahlung, so daß eine gleichmäßige, kontinuierlich ausge härtete Schichtdicke nacheinander erzeugbar ist.
Der Körper ist weiterhin erfindungsgemäß von der Halterung
nach unten gerichtet herstellbar. Dafür weist die Halte
rung Befestigungsmittel auf, vorzugsweise solche, die sich
in den zu erzeugenden Körper hinein erstrecken und diesen
festhalten. Der bereits ausgehärtete Teil des Körpers wird
während des Herstellungsprozesses so von den Befestigungs
mitteln gehalten, daß der Körper nur noch über die Halte
rung in vorbestimmter Weise bewegbar ist.
Als günstig erweist es sich, daß die Wandung Teil eines
die aushärtbare Flüssigkeit enthaltenden Behälters ist.
Der Behälter kann somit einstückig ausgebildet werden und
unterschiedliche Lagen im Raum einnehmen, ohne Rücksicht
auf die transparente Wandung. Weiterhin entfallen mögliche
Abdichtvorrichtungen an den Seitenbereichen der Platte.
Die Halterung ist des weiteren vorzugsweise senkrecht zur
strahlungsdurchlässigen Wandung und/oder in vertikaler
Richtung im Behälter geführt gelagert. Damit ist eine ein
fache, unkomplizierte Bewegungsvorrichtung für die Halte
rung ausreichend. Weiterhin sind hierbei die beim Bewegen
der Halterung auftretenden Kräfte und Momente auf ein Mi
nimum reduziert.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der erfin
dungsgemäßen Vorrichtung ist eine Gasaustrittsöffnung vor
gesehen, die oberhalb des höchsten Flüssigkeitspegels an
geordnet ist. Die mittels Auffüllvorgänge der aushärtbaren
Flüssigkeit in den Behälter in die Flüssigkeit eingebrach
ten Gasblasen können somit durch die Gasaustrittsöffnung
entweichen. Die Gasblasen steigen dabei in Richtung des
oberen Flüssigkeitspegels und entweichen anschließend über
die Gasaustrittsöffnung. Damit wird ein den Körper in sei
ner Festigkeit schädigender Einfluß der Gasblasen vermei
den.
Insbesondere bei einer Anordnung der Strahlungsquelle
oberhalb der Flüssigkeit und der entsprechenden Anordnung
der transparenten Wandung, erweist es sich als günstig,
daß der Behälter um eine horizontal gerichtete Achse
schwenkbar ausgebildet ist. Die Wandung ist dadurch schräg
sowie horizontal zur Strahlungsquelle ausrichtbar. Auf
diese Weise steigen die Gasbläschen in Richtung auf den
höchsten Pegelstand in der Flüssigkeit und bewegen sich
bei Schrägstellung des Behälters sogar aus dem Aushärtebe
reich heraus bzw. erst gar nicht in den Aushärtebereich
hinein.
Bevorzugt ist die Wandung des weiteren derart klappbar am
Behälter angeordnet, daß ein Aufschwenken der plattenför
migen Wandung und somit ein ungehinderter Zugriff in das
Innere des Behälters möglich ist. Dadurch wird auf einfa
che Weise der Zugriff zur Halterung im Behälter ermög
licht. Die Halterung ist dadurch einfach ausgetauschbar
bzw. der erzeugte Körper bequem aus dem Behälter entnehm
bar. Die klappbare Wandung schließt dabei dicht mit dem
Behälter ab, so daß keine Flüssigkeit aus dem Behälter
entweichen kann.
Gemäß einer günstigen Weiterbildung der Erfindung, ist die
Halterung mit einer Transportvorrichtung und/oder einer
Hubvorrichtung zum Bewegen in der Flüssigkeit sowie zum
Entfernen des Körpers aus der Flüssigkeit verbunden, so
daß der aus der Flüssigkeit ausgehärtete Körper aus dem
Behälter mit der Hubvorrichtung herausbewegbar ist bzw.
die Halterung in einer koordinierten Bewegung während des
Herstellungsprozesses in der Flüssigkeit bewegbar ist.
Durch die Transportvorrichtung ist die Halterung, vorzugs
weise in horizontaler Richtung, transportierbar. Eine kon
tinuierliche Fertigung, insbesondere in Form einer automa
tischen Fertigungslinie wird damit ermöglicht, wodurch sich
die Herstellungszeit und die Herstellungskosten verkürzen.
Um insbesondere einen gleichmäßigen Flüssigkeitspegel über
die, vorzugsweise hintereinander ablaufenden Fertigungs
prozesse zu ermöglichen, ist ein Zulauf und/oder ein Ab
lauf für die aushärtbare Flüssigkeit vorgesehen. Mittels
des Zulaufes wird die während des Herstellungsprozesses
des Körpers verbrauchte Flüssigkeit ersetzt und mittels
des Ablaufes der Pegel der Flüssigkeit, beispielsweise zum
Justieren der Befestigungsmittel, verringert. Dafür ist
der Zu- bzw. Ablauf mit einem Ventil, einer Pumpe und einem
Flüssigkeitsspeicher verbunden, so daß ein geregelter
Flüssigkeitspegel im Behälter einfach realisierbar ist.
Ein Verkleben der ausgehärteten Flüssigkeit mit der Wan
dung wird insbesondere dadurch vermieden, daß die transpa
rente Wandung auf der zur Flüssigkeit zugewandten Seite
mit einer in der Flüssigkeit nichtlöslichen, für energie
reiche Strahlung transparenten Trennschicht bedeckt ist.
Die Trennschicht ist dabei auch derart ausgebildet, daß
die durchtretende energiereiche Strahlung nicht beein
trächtigt wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un
teransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zu
sammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der
Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Ausfüh
rungsbeispiels der Erfindung,
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht eines zweiten
Ausführungsbeispiels der Erfindung, sowie
Fig. 3 eine schematische Seitenansicht einer Variante
des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
In Fig. 1 ist in einer schematischen Seitenansicht ein er
stes Ausführungsbeispiel dargestellt. Die erfindungsgemäße
Vorrichtung weist dabei einen Laser 10, einen Behälter 11,
eine Halterung 12, eine Zuleitung 13 mit einem Ventil 14,
eine Hubvorrichtung 15 und eine Transportvorrichtung 16
auf.
Der hohlzylindrisch ausgebildete Behälter 11 ist nach oben
offen ausgebildet, wobei sein Boden durch eine transparen
te und für energiereiche Strahlung durchlässige Wandung 17
gebildet wird. Des weiteren ist der Behälter 11 mit einer
mittels energiereicher Strahlung aushärtbaren Flüssigkeit
18 gefüllt. Die Flüssigkeit 18 fließt über die Zuleitung
13 in den Behälter 11, wobei der Zufluß der Flüssigkeit 18
durch das Ventil 14 gesteuert wird. Auf der Flüssigkeit 18
schwimmt ein die Oberfläche der Flüssigkeit 18 bedeckendes
Abdeckelement 19, das sich bis zur Seitenwand des Behäl
ters 11 erstreckt und somit die Flüssigkeit 18 nach oben
begrenzt.
Konzentrisch zum Behälter 11 ist die hydraulisch ausgebil
dete Hubvorrichtung 15 angeordnet, die an ihrem unteren
Ende mit der Halterung 12 verbunden ist. Mittels der Hub
vorrichtung 15 ist die Halterung 12 in vertikaler Richtung
aus dem Behälter 11 heraus verfahrbar sowie während des
Herstellungsverfahrens in der Flüssigkeit bewegbar. Das
Abdeckelement 19 weist im mittleren Bereich eine der Hub
vorrichtung 15 angepaßte Ausnehmung 191 auf, wobei die
Hubvorrichtung 15 in der Ausnehmung 191 des Abdeckelements
19 frei beweglich ist. Mit nach oben Bewegen der Halterung
12 durch die Hubvorrichtung 15 stößt diese an das schwim
mende Abdeckelement 19 an und hebt dieses mit weiteren Be
wegen mit nach oben an. Dadurch ist Abdeckelement 19 durch
die Halterung 12 bewegbar.
Die Hubvorrichtung 15 ist weiterhin mit der Transportvor
richtung 16 zum horizontalen Verfahren verbunden, wobei
die Transportvorrichtung 16 wiederum auf einer Schiene 20
aufgehängt ist. Die Schiene 20 erstreckt sich in horizon
taler Richtung und ist mit weiteren Bearbeitungsstationen
für den zu erzeugenden Körper bzw. mit Zwischenlagern ver
bindbar.
Unterhalb des Behälters 11, seiner transparenten Wandung 17
ist der Laser 10 konzentrisch in bezug auf die Achse des
Behälters 11 angeordnet, wobei der Laser 10 vorbestimmt
auslenkbar sowie einschaltbar ausgebildet ist. Der Strahl
21 des Lasers 10 kann dabei in unterschiedlichen Winkeln
auf die Wandung 17 gerichtet werden und tritt, aufgrund
einer glatten Oberflächenausbildung gleichmäßig durch die
Wandung 17 hindurch, so daß gleichmäßige Schichtdicken er
zeugbar sind.
Die Halterung 12 ist als eine sich in horizontaler Rich
tung erstreckende Platte ausgebildet und weist nach unten
gerichtete Befestigungsmittel 22 auf, die in bereits aus
der Flüssigkeit erzeugte Schichten eines herzustellenden
Körpers 23 eingreifen und diesen festhalten. Die Schicht
dicke ist hierbei abhängig von der Aushärtungstiefe des in
die Flüssigkeit 18 eindringenden Laserstrahls 21.
Ein Verkleben der ausgehärteten Flüssigkeit mit der Wan
dung 17 wird insbesondere dadurch vermieden, daß die
transparente Wandung 17 auf der zur Flüssigkeit zugewand
ten Seite mit einer in der Flüssigkeit nichtlöslichen, für
energiereiche Strahlung transparenten Trennschicht bedeckt
ist. Die Trennschicht ist dabei auch derart ausgebildet,
daß die durchtretende energiereiche Strahlung nicht beein
trächtigt wird.
Mit dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung sind beliebig ge
formte Teile bzw. Körper schnell und kostengünstig her
stellbar. Der auf die transparente Wandung 17 und somit
auf die Flüssigkeit 18 gerichtete Laserstrahl 21 wird beim
Herstellungsprozeß entsprechend den Oberflächenkoordinaten
des zu erzeugenden Körpers 23 in bekannter Weise einge
schaltet und ausgelenkt. Aus der durch den Laserstrahl 21
aushärtbaren Flüssigkeit 18 werden, ausgehend von der an
fänglich um eine Schichtdicke über der Wandung 17 angeord
neten Halterung 12, nacheinander einzelne, den Querschnitt
des Körpers 23 bildende Schichten erzeugt, wobei jeweils
nach dem Aushärten einer Schicht durch den Laserstrahl 21
die Halterung 12 von der Hubvorrichtung 15 vertikal um ei
ne Schichtdicke nach oben verfahren wird. Die Schichtdicke
entspricht dabei im wesentlichen der Aushärtetiefe und ist
abhängig von der Intensität und der Geschwindigkeit des
Laserstrahls 21.
Mit dem Bewegen der Halterung 12 und des über die Befesti
gungsmittel festverbundenen, bereits ausgehärteten Teils
des Körpers 23 entsteht im Aushärtebereich der Flüssigkeit
18, zwischen Wandung 17 und der zuletzt ausgehärteten
Schicht ein Unterdruck. Auf diese Weise strömt unmittelbar
mit dem Bewegen der Halterung 12 die Flüssigkeit 18 zwi
schen die zuletzt ausgehärtete Schicht des Körpers 23 und
die transparente Wandung 17. Ohne Verzögerung ist dann die
nächste Schicht des Körpers 23 aus der Flüssigkeit 18
durch den Laserstrahl 21 erzeugbar.
Mit Fertigstellen der letzten Schicht des Körpers 23 wird
dieser mit samt der Halterung 12 von der Hubvorrichtung 15
aus dem Behälter 11 heraus gehoben, wobei mit dem Heraus
bewegen der Halterung 12 die Abdeckplatte 19 mitgenommen
wird. Anschließend wird die Hubvorrichtung 15 mit der Hal
terung 12, dem soeben erzeugten Körper 23 über die Schiene
20 durch die Transportvorrichtung 16 wegtransportiert,
während eine weitere Transportvorrichtung 16 mit einer
Hubvorrichtung 15, einer Abdeckplatte 19 und einer Halte
rung 12 an den Behälter 11 heranfährt. Die Halterung 12
der weiteren Transportvorrichtung 16 senkt sich dann in
den Aushärtebereich ab, während die Abdeckplatte 19 mit
dem Aufsetzen auf der Oberfläche der Flüssigkeit 18 auf
dieser zum Schwimmen kommt.
Durch das Aushärten des Körpers 23 im unteren Bereich der
Flüssigkeit 18 bzw. des Behälters 11 wird vorteilhaft eine
porenfreie Herstellung ermöglicht, da sich alle möglicher
weise in der Flüssigkeit befindlichen Gasblasen aufgrund
der angreifenden Auftriebskräfte nach oben, also aus dem
Aushärtebereich heraus, bewegen. Gleichzeitig wird durch
die Anordnung der Abdeckplatte, der transparenten Wandung
und des Aushärtebereichs im unteren Bereich ein Zusammen
treffen des Laserstrahls 21, der Umgebungsluft sowie der
aushärtbaren Flüssigkeit 18 und somit eine die Flüssigkeit
18 schädigende Reaktion vermieden.
Weiterhin wird durch dieses Ausführungsbeispiel eine auto
matische Fertigung beliebig geformter Teile nacheinander,
ohne großen Aufwand ermöglicht. Ein besonderer Vorzug der
verwendeten Vorrichtung besteht dabei in ihrer ökonomisch
günstigen Anwendbarkeit, da sparsamster Materialverbrauch,
Unabhängigkeit von der Losgröße, schnelle Herstellungsver
fahren und universelle Einsetzbarkeit typische Leistungs
parameter darstellen.
In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfin
dung dargestellt, wobei die erfindungsgemäße Vorrichtung
die wesentlichen Merkmale des anhand von Fig. 1 bereits
beschriebenen Ausführungsbeispiels aufweist.
Der mit der aushärtbaren Flüssigkeit 18 gefüllte, einen
rechteckigen Querschnitt aufweisende Behälter 11 ist nach
oben offen sowie in seinem oberen Bereich abgeschrägt aus
gebildet. An seiner niedrigsten Seitenwandung 24 ist an
deren Oberkante die transparente, strahlungsdurchlässige,
dem Behälter 11 angepaßte Wandung 17 angelenkt, so daß
diese entsprechend einem Deckel klappbar sowie mit dem Be
hälter 11 flüssigkeitsdicht verschließbar ausgebildet ist.
Der Laser 10 ist oberhalb des Behälters 11 bzw. der ange
lenkten Wandung 17 angeordnet. Der Laserstrahl 21 ist da
bei auf die Wandung 17, also den Aushärtebereich der Flüs
sigkeit 18 unmittelbar unterhalb der transparenten Wandung
17 gerichtet. An der Unterseite des Behälters 11 ist ein
Zu- und Ablauf 25 mit Ventil 26 vorgesehen, wobei der
Zu- und Ablauf 25 über eine Pumpe 27 mit einem Flüssig
keitsspeicher 28 verbunden ist. Somit ist der Pegel der
Flüssigkeit 18 im Behälter 11 den Verfahrensschritten ent
sprechend regulierbar.
Die Hubvorrichtung 15 ist in einer Aussparung des Bodens
29 des Behälters 11 mittig angeordnet, wobei sich die Hub
vorrichtung 15 von unten in den Behälter 11 hinein er
streckt. Die Hubvorrichtung 15 ist im Boden 29 flüssig
keitsdicht gelagert. An das freie Ende der Hubvorrichtung
15 schließt sich die Halterung 12 mit den senkrecht in be
zug auf die Halterung 12 gerichteten Befestigungsmitteln
22 zum Festhalten des auszuhärtenden Körper 23 an. Dabei
erstreckt sich die Halterung 12 parallel zu der den Behäl
ter 11 nach oben verschließenden Wandung 17.
Im obersten Bereich des Behälters 11, an einer Seitenwan
dung ist eine Gasaustrittsöffnung 30 vorgesehen, so daß
die durch das Einfüllen der Flüssigkeit 18 möglicherweise
mit eingebrachten Gasblasen entweichen können. Dadurch
wird vermieden, daß diese in den zu erzeugenden Körper 23
beim Aushärten durch den Laserstrahl 21 mit eingebunden
werden und die Festigkeit des Körpers 23 beeinträchtigt
wird. Das günstige Entweichen aus dem Aushärtebereich der
Gasblasen aufgrund der Auftriebskräfte in der Flüssigkeit
18 wird weiterhin auch durch die schräge Wandung 17 und
dem sich über dem Aushärtebereich befindlichen Pegel der
Flüssigkeit 18 erreicht.
Beim Herstellungsverfahren des Körpers 23 mit diesem Aus
führungsbeispiel wird zunächst der Behälter 11 bis auf die
Höhe der Seitenwandung 24 mit der Flüssigkeit 18 gefüllt.
Durch Zuklappen der deckelförmigen Wandung 17 wird der Be
hälter 11 verschlossen und anschließend verriegelt. Die
Hubvorrichtung 15 bewegt die Halterung 12 so an die Wan
dung 17 heran, daß der Abstand zwischen der Halterung 12
und der Wandung 17 einer Schichtdicke entspricht, während
der Behälter 11 bis knapp unterhalb der Gasaustrittsöff
nung 30 durch die Pumpe 28 mit Flüssigkeit 18 aufgefüllt
wird. Das Ventil 26 wird mit dem Erreichen des vorbestimm
ten Pegels der Flüssigkeit 18 verschlossen, so daß ein Ab
fließen der Flüssigkeit 18 nach dem Aussetzen der Pumpe 27
verhindert wird. Danach werden die einzelnen Schichten des
Körpers 23 durch den Laserstrahl 21 in der bereits be
schriebenen Weise ausgehärtet und die Halterung 12 ent
sprechend schichtweise durch die Hubvorrichtung 15 abge
senkt. Nach dem Aushärten der letzten Schicht des Körpers
23 und somit nach dem Fertigstellen des Körpers 23 wird
das Ventil 26 geöffnet, so daß die Flüssigkeit 18 in den
Flüssigkeitsspeicher 28 ablaufen kann, und zwar bis der Pe
gel der Flüssigkeit 18 bis auf die Höhe der Seitenwandung
24 abgesenkt ist. Anschließend wird die Wandung 17 zurück
geklappt und vorzugsweise die Halterung 12 mit dem Körper
23 demontagegünstig nach oben verfahren, so daß die Befe
stigungsmittel 22 gelöst sowie der Körper 23 bequem von
der Halterung 12 genommen werden kann.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der
schädigende Einfluß der Oxidationsvorgänge auf die Flüs
sigkeit 18 und der festigkeitsmindernde Einfluß der Gas
blasen verhindert.
In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfin
dung als eine Variante des anhand von Fig. 2 beschriebe
nen Ausführungsbeispiels dargestellt.
Hierbei ist der einen ebenfalls rechteckigen Querschnitt
aufweisende Behälter 11 in einer Schwenkvorrichtung 31 an
geordnet. Die Schwenkvorrichtung 31 weist einen den Behäl
ter 11 tragenden Rahmen 32 auf. Der Tragrahmen 32 ist um
eine horizontale Achse schwenkbar in der Schwenkvorrich
tung 31 gelagert, so daß der Behälter 11 aus der horizon
talen Position in eine geschwenkte Position bewegbar ist.
Die Seitenwandungen des Behälters 11 weisen eine einheit
liche Höhenerstreckung auf. An einer Seitenwandung ist die
transparente Wandung 17 klappbar angelenkt und dem Behälter
11 angepaßt ausgebildet. Der Behälter 11 ist durch das Zu
klappen der Wandung 17 flüssigkeitsdicht verschließbar und
anschließend verriegelbar. Entsprechend dem anhand von Fi
gur 2 beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Hubvor
richtung 15 und der Laser 10 angeordnet, wobei die Halte
rung 12 sich ebenfalls parallel zur Wandung 17 erstreckt.
Die Gasaustrittsöffnung 30 ist im oberen Bereich derjenigen
Seitenwandung des Behälters 11 angeordnet, die sich in
Schwenkrichtung des Behälters 11 befindet, so daß sich in
der Schwenkposition die Gasaustrittsöffnung im höchsten
Bereich des Behälters 11 befindet.
Die Herstellung des Körpers 23 läuft dabei in folgenden
Verfahrensschritten ab:
Die Schwenkvorrichtung 31 ist zunächst in ihrer Grundposi tion angeordnet, so daß der Boden 29 des Behälters 11 durch den schwenkbaren Tragrahmen 32 horizontal ausgerich tet ist. Der Behälter 11 ist dabei nahezu vollständig mit der aushärtbaren Flüssigkeit 18 gefüllt. Durch Zuklappen der Wandung 17 wird der Behälter 11 flüssigkeitsdicht ver schlossen, während die Halterung 12 durch die Hubvorrich tung 15 bearbeitungsgerecht an die transparente Wandung 17 heranfährt. Dann wird der Tragrahmen 32 der Schwenkvor richtung 31 um einen vorbestimmten Winkel zur Seite ge schwenkt, so daß der Aushärtebereich zwischen der transpa renten Wandung 17 und der Halterung 12 vollständig mit der Flüssigkeit 18 ausgefüllt ist und der Pegel der Flüssig keit 18 sich gerade unterhalb der Gasaustrittsöffnung 30 befindet. In der bereits beschriebenen Art und Weise er folgt das Aushärten des Körpers 23. Nach dem Erzeugen der letzten Schicht des Körpers 23 wird der Tragrahmen 32 mit dem Behälter 11 in die Grundposition geschwenkt, die Wan dung 17 zurückgeklappt, der Körper 23 entnommen und an schließend der Behälter 11 mit der Flüssigkeit 18 wieder aufgefüllt.
Die Schwenkvorrichtung 31 ist zunächst in ihrer Grundposi tion angeordnet, so daß der Boden 29 des Behälters 11 durch den schwenkbaren Tragrahmen 32 horizontal ausgerich tet ist. Der Behälter 11 ist dabei nahezu vollständig mit der aushärtbaren Flüssigkeit 18 gefüllt. Durch Zuklappen der Wandung 17 wird der Behälter 11 flüssigkeitsdicht ver schlossen, während die Halterung 12 durch die Hubvorrich tung 15 bearbeitungsgerecht an die transparente Wandung 17 heranfährt. Dann wird der Tragrahmen 32 der Schwenkvor richtung 31 um einen vorbestimmten Winkel zur Seite ge schwenkt, so daß der Aushärtebereich zwischen der transpa renten Wandung 17 und der Halterung 12 vollständig mit der Flüssigkeit 18 ausgefüllt ist und der Pegel der Flüssig keit 18 sich gerade unterhalb der Gasaustrittsöffnung 30 befindet. In der bereits beschriebenen Art und Weise er folgt das Aushärten des Körpers 23. Nach dem Erzeugen der letzten Schicht des Körpers 23 wird der Tragrahmen 32 mit dem Behälter 11 in die Grundposition geschwenkt, die Wan dung 17 zurückgeklappt, der Körper 23 entnommen und an schließend der Behälter 11 mit der Flüssigkeit 18 wieder aufgefüllt.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht
auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbei
spiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar,
welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich
anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.
Claims (13)
1. Vorrichtung zur Herstellung beliebig geformter Teile,
bestehend aus einer durch energiereiche Strahlung aushärt
baren Flüssigkeit in vertikaler Richtung verschieblichen,
insbesondere tablettartigen, Halterung für einen herzu
stellenden Körper und einer Quelle für die energiereiche
Strahlung, insbesondere eines Lasers, dessen Strahl auf
die Flüssigkeitsoberfläche gerichtet und derart auslenkbar
ist, daß in der flüssigen Phase im Bereich der Oberfläche
Konturen aushärtbar sind, die schichtweise das Volumen des
so zu erzeugenden Körpers bilden, wobei die Halterung in
im wesentlichen der Aushärtungstiefe entsprechenden
Schritten zunehmend tiefer in die Flüssigkeit eintaucht,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine für die energiereiche Strahlung (21) durchlässi
ge, insbesondere lasertransparente, Wandung (17) sich un
mittelbar an die aushärtbare Flüssigkeit (18) anschließt,
so daß die der aushärtbaren Flüssigkeit (18) zugewandte
Fläche eine Flüssigkeitsbegrenzung in Richtung auf die
strahlungsquelle (10) bildet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Wandung (17) platten
förmig ausgebildet ist und glatte Oberflächen aufweist.
3. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß an der
Halterung Befestigungsmittel (22) für den zu erzeugenden
Körper (23) vorgesehen sind, vorzugsweise solche, die sich
in diesen hinein erstrecken.
4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Wan
dung (17) Teil eines die aushärtbare Flüssigkeit (18) en
thaltenden Behälters (11) ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Hal
terung (12) senkrecht zur strahlungsdurchlässigen Wandung
(17) und/oder in vertikaler Richtung geführt gelagert ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß eine
Gasaustrittsöffnung (30) vorgesehen ist, die oberhalb des
höchsten Flüssigkeitspegels angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch eine um eine hori
zontal gerichtete Achse schwenkbare Ausbildung, so daß die
Wandung (17) horizontal sowie schräg ausrichtbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Wandung (17) klappbar
am Behälter (11) angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Hal
terung (12) mit einer Transportvorrichtung (16) und/oder
Hubvorrichtung (15) zum Bewegen in der Flüssigkeit (18)
und insbesondere zum Entfernen des Körpers (23) aus der
Flüssigkeit (18) verbunden ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Zu
lauf (13, 25) und/oder ein Ablauf (25) für die aushärtbare
Flüssigkeit (18) vorgesehen ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch ge
kennzeichnet, daß der zu- bzw. der Ablauf
(13, 25) mit einem Ventil (14, 26), einer Pumpe (27) und
einem Flüssigkeitsspeicher (28) verbunden ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, da
durch gekennzeichnet, daß die transpa
rente Wandung (17) die untere Wandung des Behälters (11)
bildet, der Behälter (11) nach oben offen ausgebildet und
ein die Flüssigkeit (18) bedeckendes, auf der Flüssigkeit
(18) schwimmendes Abdeckelement (19) vorgesehen ist.
13. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die
transparente Wandung (17) auf der zur Flüssigkeit (18)
zugewandten Seite mit einer in der Flüssigkeit (18) nichtlös
lichen, für energiereiche Strahlung transparenten Trenn
schicht bedeckt ist.
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