DE4325573A1 - Vorrichtung zur sukzessiven Aufbringung von übereinanderliegenden Pulverschichten - Google Patents
Vorrichtung zur sukzessiven Aufbringung von übereinanderliegenden PulverschichtenInfo
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Description
Es ist bekannt dünne, gleichmäßige Pulverschichten mittels Pulversprühbeschich
tungsverfahren herzustellen (z. B. elektrostatische Pulverbeschichtung). Das Be
schichtungspulver wird in einem Vorratsbehälter fluidisiert und mittels Druckluft zur
Sprühpistole gefördert. Ein oder mehrere Elektroden laden das Pulver beim Sprü
hen mit 60-100 kV auf. Zwischen Pistole und geerdetem Pulverbettboden bildet
sich ein elektrisches Feld. Die Pulverpartikel folgen dessen Feldlinien und bleiben
aufgrund der Restladung auf dem Objekt haften. Die Schichtdicken, die auf diese
Weise erzielt werden können liegen je nach verwendetem Pulver zwischen 0,2 und
0,05 mm. Außerdem existiert ein Verfahren zur Aufbringung von Pulverschichten,
bei dem ein gegen die Verfahrrichtung rotierende Nivellierwalze über das Pulver
bett bewegt wird.
Der in Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, meh
rere übereinanderliegende Pulverschichten aufzutragen.
Die zwischen den einzelnen Beschichtungsvorgängen liegenden thermischen Be
arbeitungsvorgänge der jeweils obersten Pulverschicht mittels Strahlungsenergie
führen dazu, daß an den Einwirkungsstellen der Strahlung (umgeschmolzene oder
gesinterte Bereiche) Unebenheiten und Vertiefungen gegenüber den unbearbeite
ten Stellen entstehen, die auf die materialabhängige Schmelzbaddynamik bzw. die
gesinterten, porösen Strukturen zurückzuführen sind. Um eine ebene Pulveroberflä
che zur erhalten, muß an diesen Stellen mehr Pulver aufgetragen werden als an
den übrigen Stellen der Pulveroberfläche. Eine Pulveraufbringung über diesen
Vertiefungen scheidet aufgrund der Komplikationen bei der gezielten Dosierung
kleinster Pulvermengen aus. Auch lassen sich bedingt durch den sog. "Rücksprüh
effekt" bei elektrostatischer Pulversprühbeschichtung keine übereinanderliegenden
Schichten in der Größenordnung der gewünschten Pulverbetthöhe (<1 cm)
herstellen. Die Methode der gegen die Verfahrrichtung rotierenden Nivellierwalze
besitzt den Nachteil, daß bei Pulvern, die insbesondere bei höheren Temperaturen
zur Bildung von Agglomeraten (zusammenhängende Pulverbereiche) neigen, wäh
rend des Nivelliervorgangs bereits nivellierte Oberflächenbereiche wieder aus dem
Pulverbett gerissen werden.
Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß es durch
die Entkopplung des Pulverauftragsvorganges vom eigentlichen Beschichtungsvor
gang möglich ist, mit einem vergleichsweise ungenauen und grob dosierenden
Pulverauftragssystem relativ dünne, übereinanderliegende Pulverschichten zu er
zeugen. Ferner lassen sich die durch die Strahlenbearbeitung hervorgerufenen Un
ebenheiten an der Pulveroberfläche durch die in Patentanspruch 1 genannte ver
schiebbare Wischerleiste bei der Aufbringung der folgenden Pulverschicht ausglei
chen. Die Vibrationen der Wischerleiste werden hierbei auf die vor dem Wischer
befindliche Pulverfront übertragen und verhindern die Entstehung von Agglomeraten
auch bei höheren Pulvertemperaturen während des Nivelliervorgangs.
Die nachstehende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
dient im Zusammenhang mit beiliegenden Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es
zeigen:
Fig. 1: Anwendungsgebiet der Vorrichtung zur sukzessiven Aufbringung von
übereinanderliegenden Pulverschichten und
Fig. 2: Vorrichtung zur sukzessiven Aufbringung übereinanderliegender Pul
verschichten (Vorderansicht) und
Fig. 3: Vorrichtung zur sukzessiven Aufbringung übereinanderliegender Pul
verschichten (Draufsicht) und
Fig. 4: Vorrichtung zur sukzessiven Aufbringung übereinanderliegender Pul
verschichten (Detail: Schwingungserregtes Wischerblatt).
Ein Pulverfördersystem trägt eine bestimmte Menge Pulver entweder flächig über
dem Pulverbett verteilt oder linienförmig 1 am Pulverbettrand 2 auf. Im darauffol
genden Nivelliervorgang wird das Pulver durch ein vibrierendes Wischerblatt 3
gleichmäßig über der Pulverbettfläche 4 verteilt, und die gewünschte Schichtdicke
verbunden mit einer über der Pulveroberfläche konstanten Packungsdichte herge
stellt. Das überschüssige Pulver wird dabei zur gegenüberliegenden Seite des
Pulverbettes 5 verschoben. Dort kann es direkt zur Aufbringung einer weiteren Pul
verschicht verwendet werden oder in einem Behälter gesammelt werden. Anschlie
ßend wird das Pulver durch Infrarotstrahler 6 von oben beheizt. Ein Laserstrahl 7
dringt von oben durch eine durchlässige Scheibe 8 in die geschlossene und mit
Inertgas gefüllte temperierte Prozeßkammer 9 ein und zeichnet die Formkörperkon
tur 10 in das Pulverbett 4. Danach wird der Pulverbettboden 11 um die jeweilige
Schichtdicke abgesenkt und der Prozeß beginnt von neuem.
Ein über eine Mikrometerspindel 12 angetriebener Höhenverstelltisch 13 gestattet
es die Pulverschichtdicke variabel und stufenlos einzustellen. Das Pulverbett 4 wird
von unten durch vier Heizpatronen 14 beheizt und ist gegenüber dem Höhenver
stelltisch durch eine Isolationsschicht 15 getrennt.
Der Halter des Wischerblattes 16 und somit auch das angekoppelte das Wischer
blatt 3 wird durch einen Schwingmagneten 17 angeregt. Der Halter des Wischer
blattes 16 wird auf zwei Wellen 18 geführt. Als Lager werden temperaturunempfind
liche Gleitlager 19 verwendet. Das Wischerblatt 3 ist höhenverstellbar, so daß der
Spalt zwischen Wischerblattunterkante und Pulverbettrahmenoberkante 2 variabel
einstellbar ist. Auch kann zur Erprobung unterschiedlicher Wischerblattformen,
-werkstoffe und -beschichtungen das Wischerblatt 3 dem Halter 16 entnommen
und gegen eine andere ersetzt werden.
Die vier Federn 20 des Schwingsystems können ebenfalls ausgetauscht werden.
Dadurch besteht die Möglichkeit die Eigenfrequenz und die Amplitude des
Schwingsystems zu beeinflussen.
Der Luftspalt 21 zwischen Schwingmagnet 17 und Anker 22 kann durch Verschie
ben der Halterplatte, die mit dem Magneten verbunden ist, eingestellt werden.
2 Arretierungsschrauben an der Querträgeroberseite fixieren den Magnet in der je
weiligen Position. Eine andere Möglichkeit den Luftspalt 21 zu verändern erhält
man durch Bewegen des Halters des Wischerblattes 16. Hierzu werden zunächst
die Stellringe 23 gelöst und die Vorspannung der Federn 20 und somit den Luft
spalt 21 durch Drehen der Arretierungsschrauben 24 an der Wischerwelle 18 ver
ändert. Anschließend werden die Stellringe 23 wieder festgeschraubt und die Wi
scherwellen 18 gegen den verschiebbaren Querträger 25 verspannt. Bei günstiger
Lagerung des Halters des Wischerblattes 16 (kein Verkanten, kein Stick-Slip-Effekt)
kann auf die Stellringe 23 verzichtet werden.
Das gesamte Schwingsystem (Wischerleiste, Schwingungserreger, . . . ) ist auf zwei
Schienenführungen 26 gelagert und wird nach dem Pulverauftrag (linienförmig am
Pulverbettrand) von Hand über das Pulverbett 4 bewegt.
Die Schwingungsamplitude und Erregerfrequenz kann an einem Vibrationssteuer
gerät eingestellt werden. Die Erregerfrequenz wird vom Gerät in der Einheit [Hz]
angezeigt, die vom Schwingmagneten 17 aufgenommene Leistung wird in % der
maximal zulässigen Scheinleistung des Schwingmagneten dargestellt. Überschrei
tet die Scheinleistung einen oberen Grenzwert (vorgegeben durch den Schwingma
gneten), so schaltet sich das Vibrationssteuergerät selbständig ab. Es kann durch
Drücken der Reset-Taste wieder in Betrieb genommen werden. Die Temperatur des
Pulverbettes 4 kann an einem Wärmesteuergerät eingestellt werden.
Claims (12)
1. Vorrichtung zur sukzessiven Aufbringung von übereinanderliegenden Pulver
schichten beim Aufbau von Formkörpern aus diesen Schichten durch Strah
leneinwirkung,
dadurch gekennzeichnet,
daß zum Aufbau einer einzelnen Pulverschicht ein über den Bereich des
Formkörpers verschiebbares Wischerblatt vorgesehen ist, das durch einen
Generator zu Vibrationen angeregt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schichtdicke einer einzelnen Pulverschicht je nach verwendetem
Pulverwerkstoff im Bereich von 0,2 bis 0,05 mm liegt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß Unebenheiten bzw. Vertiefungen in den bereits aufgetragenen Pul
verschichten bei Auftrag einer neuen Pulverschicht ausgeglichen werden.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Frequenz der Vibrationen zwischen 30 und 30.000, vorzugsweise
zwischen 50 und 150, insbesondere zwischen 90 und 100 Hz liegt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Amplituden der Vibrationen zwischen 1 und 0,01, vorzugsweise
zwischen 0,8 und 0,1, insbesondere zwischen 0,5 und 0,3 mm liegen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß sie je nach Fließverhalten des verwendeten
Pulvers und Größe der Wischerblattes an unterschiedliche Schwingungsgene
ratoren (z. B.: Schwingmagnet, elektrische Unwuchtmotoren, Druckluft-Un
wuchtmotoren, Druckluft-Kolbenvibratoren, piezoelektrische Translatoren) an
koppelbar ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schwingungsrichtung parallel oder schräg zur Pulveroberfläche liegt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Wischerblatt federnd in einem Halter gelagert ist und entweder ein
Spalt (ca. 0,1 mm) zwischen der Oberkante des Pulverbettrahmens einge
stellbar oder die Wischerleiste unter geringem Anpreßdruck bündig an die
Oberkante des Pulverbettrahmens anschließbar ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Wischerblatt entsprechend seiner Form, Größe, Werkstoff und Be
schichtung der jeweiligen Einsatzsituation anpaßbar ist, hierzu dem Halter
entnehmbar und austauschbar ist, wobei die Einsatzsituation durch den ver
wendeten Pulverwerkstoff, die geforderte Packungsdichte in der Pulver
schicht, die Höhe der Pulverfront und die Pulvertemperatur vorgegeben ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß sie in geschlossener Prozeßkammer (Inertgasatmosphäre, Vakuum)
verwendbar ist und bei Hochtemperaturumgebung (bis 800°C) der Schwingungs
erreger bei Anbringung innerhalb der Prozeßkammer isoliert und ge
kühlt ist, wobei bei niedrigeren Temperaturen (bis ca. 200°C) ein hitzebe
ständiger Schwingungserreger (z. B.: Druckluft-Kolbenvibrator) verwendbar
ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Herstellung der Formkörper feinkörnige Pulver einsetzbar sind
(Kunststoff, Metall, NE-Metalle, Keramik, Wachse).
12. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Herstellung der Formkörper durch Laser- oder IR-Strahlen erfolgt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4325573A DE4325573C2 (de) | 1993-07-30 | 1993-07-30 | Verfahren zur Erzeugung von Formkörpern durch sukzessiven Aufbau von Pulverschichten sowie Vorichtung zu dessen Durchführung |
Applications Claiming Priority (1)
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DE4325573A DE4325573C2 (de) | 1993-07-30 | 1993-07-30 | Verfahren zur Erzeugung von Formkörpern durch sukzessiven Aufbau von Pulverschichten sowie Vorichtung zu dessen Durchführung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4325573A1 true DE4325573A1 (de) | 1995-02-02 |
DE4325573C2 DE4325573C2 (de) | 1998-09-03 |
Family
ID=6494052
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4325573A Expired - Fee Related DE4325573C2 (de) | 1993-07-30 | 1993-07-30 | Verfahren zur Erzeugung von Formkörpern durch sukzessiven Aufbau von Pulverschichten sowie Vorichtung zu dessen Durchführung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4325573C2 (de) |
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