DE69911178T3 - Verfahren zur schnellen herstellung eines prototypes durch lasersinterung und vorrichtung dafür - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung hat ein Verfahren zur schnellen Herstellung eines Prototyps durch Sintern von Pulver, insbesondere von keramischem Pulver, und eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens zum Gegenstand.
  • Die schnelle Herstellung eines Prototyps ist ein Verfahren, nach dem Teile mit komplexen Formen ohne Werkzeugausrüstung und ohne mechanische Bearbeitung anhand eines dreidimensionalen Bilds des herzustellenden Teils durch Sintern von überlagerten Pulverschichten mit Hilfe eines Lasers erhalten werden können.
  • Ein erstes Verfahren zur schnellen Herstellung eines Prototyps durch Lasersintern von Pulver ist in der internationalen Patentanmeldung WO 96/06881 beschrieben. Es ermöglicht insbesondere das Erhalten von Teilen aus Polymer durch Sintern von Pulvern von Polymeren in der flüssigen Phase. In diesem Fall ist das von dem Laser erzeugte Temperaturniveau relativ niedrig, da die Schmelztemperaturen der Polymere nicht sehr hoch sind und im Bereich von einigen hundert Grad liegen.
  • Um Teile aus widerstandsfähigeren Materialien zu erhalten, ist es in diesem Fall erforderlich, ein so genanntes Wachsausschmelzgussverfahren anzuwenden.
  • Dieses Verfahren zur Herstellung eines widerstandsfähigen Teils ist langwierig, wobei bei bestimmten Anwendungen eine relativ bescheidene Maßgenauigkeit erzielt wird. Tatsächlich können wegen der zahlreichen, durch die verschiedenen Verfahren erzeugten Streuungen keine genauen Abmessungen in der Größenordnung von ±50 μm erzielt werden.
  • Ein zweites Verfahren besteht darin, ein Materialgemisch von Pulvern in der flüssigen Phase zu sintern, wobei eines der Materialien eine relativ niedrige Schmelztemperatur im Bereich von einigen hundert Grad besitzt. Auch hier ist das durch den Laser erzeugte Temperaturniveau auf Grund der nicht sehr hohen Schmelztemperatur eines der Materialien relativ niedrig ist. Es sei angemerkt, dass der gemeinhin als Sintern bezeichnete Vorgang ein Sintern in der flüssigen Phase ist und dass es mehr als ein Zusammenfügen von Körnern erscheint, wobei das Material mit nicht sehr hoher Schmelztemperatur als Bindemittel verwendet wird. In diesem Fall ist das erhaltene Teil nicht homogen und die Maßgenauigkeit relativ mäßig. Das Patent US-5.382.308 beschreibt ein solches Verfahren zur schnellen Herstellung eines Prototyps, das darin besteht, auf einer Auftreffplatte eine Pulverschicht anzuordnen, die ein erstes und ein zweites Material mit unterschiedlichen Dissoziationstemperaturen umfasst, die Pulverschicht bis auf eine Temperatur in der Umgebung der tieferen Schmelztemperatur der zwei Materialien zu erhitzen und einen ausgewählten Teil der Schicht, der einem Abschnitt des zu verwirklichenden Objekts entspricht, zu bestrahlen, derart, dass der ausgewählte Teil in der flüssigen Phase gesintert wird. Bei diesem Sintern in der flüssigen Phase lässt sich feststellen, dass die Körner des ersten Materials mit dem zweiten Material zusammengefügt sind. Das erhaltene Teil ist nicht homogen.
  • Ein anderes Verfahren zur schnellen Herstellung eines Prototyps, das in dem Patent US-5.182.170 beschrieben ist, besteht darin, ein Material aus Pulver, das in aufeinander folgenden Schichten angeordnet ist, unter Erhitzen mit Hilfe eines Lasers mit einem Gas reagieren zu lassen. Auf diese Weise können, von bestimmten sehr festen Keramiken ausgehend, kraft chemischer Reaktionen des Typs Nitrierung oder Zementierung Teile erhalten werden. Jedoch lässt sich dieses Verfahren nicht auf alle Keramiken anwenden.
  • Wie ersichtlich ist, ermöglichen die Verfahren des Standes der Technik nicht, homogene Teile, die ausgehend von gesinterten keramischen Pulvern verwirklicht worden sind, zu erhalten, da die Schmelztemperaturen der Keramiken zu hoch sind.
  • Die diesen Verfahren zugeordneten Vorrichtungen umfassen im Allgemeinen eine Auftreffplatte, auf der die gesinterten Pulverschichten aufeinander folgend angeordnet werden, Pulverschichtbildungsmittel sowie Mittel zum Steuern des Schusses des Lasers. Das verwirklichte Teil ist auf der oberen Oberfläche eines Kolbens angeordnet, der sich in einem Zylinder verschieben kann, dessen oberes Ende die Auftreffplatte bildet.
  • Das Patent US-5.252.264 beschreibt eine solche Vorrichtung, die einen Laser, der mit durch eine Datenverarbeitungsschnittstelle geregelten Schusssteuermitteln versehen ist, und eine Hochtemperaturzelle, in der eine Auftreffplatte für das Strahlenbündel des Lasers sowie Mittel zur Ablagerung einer zu bestrahlenden Materialschicht auf Höhe der Auftreffplatte in Form einer Walze angeordnet sind, umfasst. Diese Walze nimmt lediglich den Transport des Pulvers aus einem Vorrat auf die Auftreffplatte vor.
  • Diese Vorrichtungen werden im Allgemeinen bei nicht sehr hohen Temperaturen verwendet und ermöglichen kein Erlangen von Teilen mit genauen Maßen.
  • Nun ist die Maßgenauigkeit bei der Herstellung von Teilen aus Keramiken aber ein wichtiges Kriterium, da das Schleifen der am Ende des Verfahrens erhaltenen Seiten nur mit Hilfe eines Werkzeugs aus Diamant möglich ist und einfachen punktuellen Eingriffen vorbehalten bleibt, ohne dass dies für eine mechanische Bearbeitung in Betracht käme.
  • Die vorliegende Erfindung zielt folglich darauf ab, ein Verfahren zur schnellen Herstellung eines Prototyps durch Lasersintern von beliebigen Pulvern und insbesondere von keramischen Pulvern vorzuschlagen.
  • Sie schlägt außerdem die zugehörige Vorrichtung vor, die geeignet ist, bei hohen Temperaturen in der Nähe von 900°C verwendet zu werden, und die es ermöglicht, durch Lasersintern von Pulvern ein Teil mit hoher Maßgenauigkeit in der Größenordnung von ±50 μm, d. h. dem Doppelten der von den Vorrichtungen des Standes der Technik erzielten Genauigkeit, zu erhalten.
  • Dazu hat die Erfindung ein Verfahren zur schnellen Herstellung eines Prototyps durch Sintern eines Pulvers oder eines Gemischs von solchen Pulvern in der festen Phase mit Hilfe eines Lasers als Aufgabe, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es die Schritte umfasst, die darin bestehen:
    • 1/ eine Folge von digital dargestellten, überlagerten Abschnitten eines zu verwirklichenden Objekts anhand eines dreidimensionalen Bilds des Objekts zu erhalten,
    • 2/ das Pulver oder das Gemisch von Pulvern, das auf eine Temperatur in der Umgebung der Temperatur für das Sintern des Pulvers oder des Gemisches von Pulvern in der festen Phase erhitzt ist, in Form einer dünnen Schicht auszubreiten,
    • 3/ die Dichte des Pulvers der Schicht zu erhöhen,
    • 4/ die Schicht auf die Sintertemperatur zu bringen, indem sie mit Hilfe eines Laserstrahlenbündels überstrichen wird, derart, dass ein ausgewählter Teil des Pulvers, der einem der digital dargestellten Abschnitte des zu verwirklichenden Objekts entspricht, kraft der ergänzenden Energiezufuhr durch den Laser in der festen Phase gesintert wird,
    wobei die Schritte 2, 3 und 4 wiederholt werden, bis sämtliche digital dargestellten überlagerten Abschnitte des zu verwirklichenden Objekts erhalten wor den sind.
  • Vorzugsweise wird das Pulver oder das Gemisch von Pulvern auf eine Temperatur in der Größenordnung von 300°C bis 900°C erhitzt und auf dieser Temperatur gehalten und wird die Schicht mechanisch verdichtet, um ihre Dichte zu erhöhen.
  • Vorteilhafterweise ist der verwendete Laser ein gepulster YAG-Laser und liegt die Wellenlänge der ausgesendeten Strahlung im Bereich kurzer Infrarotwellen.
  • Die Erfindung hat außerdem eine Vorrichtung für die Ausführung des Verfahrens zur Aufgabe, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie einen Laser, der mit durch eine Datenverarbeitungsschnittstelle geregelten Schusssteuermitteln versehen ist, eine Hochtemperaturzelle, die mit Heizmitteln und mit einer Auftreffplatte für ein Strahlenbündel des Lasers versehen ist, und Schichtbildungsmittel, die in der Zelle angeordnet sind und auf der Auftreffplatte eine Pulverschicht anordnen können, umfasst.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst sie Verdichtungsmittel, die in der Hochtemperaturzelle angeordnet sind und die Schicht vor dem Sintern verdichten können.
  • Weitere Merkmale und Vorteile gehen aus der Beschreibung hervor, die eine bevorzugte Ausführungsform zeigt, wobei die Beschreibung lediglich beispielhalber und mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung gegeben ist, worin:
  • 1 ein Prinzipschema des Verfahrens der Erfindung ist,
  • 2 ein Längsschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist,
  • 3 ein Querschnitt der Vorrichtung ist und
  • die 4A bis 4E eine Übersicht der Funktionsweise der Vorrichtung zeigen.
  • Gemäß der Erfindung umfasst das Verfahren zur schnellen Herstellung eines Prototyps durch Lasersintern eines keramischen Pulvers oder eines Gemischs von keramischen Pulvern die Schritte, die darin bestehen:
    • 1/ eine Folge von digital dargestellten, überlagerten Abschnitten 10 eines zu verwirklichenden Objekts 12 anhand eines dreidimensionalen Bilds des Objekts zu erhalten,
    • 2/ das keramische Pulver oder das Gemisch von keramischen Pulvern, das auf eine Temperatur in der Umgebung der Temperatur für das Sintern des Pulvers oder des Gemisches in der festen Phase erhitzt ist, in Form einer dünnen Schicht 14 auszubreiten,
    • 3/ die Dichte des Pulvers der Schicht 14 zu erhöhen,
    • 4/ die Schicht auf die Sintertemperatur zu bringen, indem sie mit Hilfe eines Laserstrahlenbündels 16 überstrichen wird, derart, dass ein ausgewählter Teil 18 des Pulvers, der einem der digital dargestellten Abschnitte 10' des zu verwirklichenden Objekts 12 entspricht, kraft der Energie des Lasers in der festen Phase gesintert wird.
  • Die Schritte 2, 3 und 4 werden wiederholt, bis sämtliche digital dargestellten überlagerten Abschnitte des zu verwirklichenden Objekts erhalten worden sind.
  • Dieses Verfahren zur schnellen Herstellung eines Prototyps durch Lasersintern kann für das Sintern eines beliebigen keramischen Pulvers oder eines Gemischs von beliebigen keramischen Pulvern angewandt werden.
  • Im Schritt 1 wird das Objekt 12, das durch ein digital dargestelltes dreidimensionales Bild repräsentiert ist, mit Hilfe einer Software zerlegt, um eine Folge von digital dargestellten überlagerten Abschnitte 10 zu erhalten.
  • Im Schritt 2 wird das keramische Pulver oder das Gemisch von keramischen Pulvern in Form einer dünnen Schicht 14 mit einer Dicke in der Größenordnung von 200 μm ausgebreitet. Das keramische Pulver oder das Gemisch von keramischen Pulvern wird vorher auf eine Temperatur von 900°C erhitzt und während des Verfahrens auf dieser Temperatur gehalten, um die Geschwindigkeit der Herstellung des Objekts zu erhöhen und die von dem Laser 16 aufgebrachte Energie zu reduzieren, wie noch erläutert wird.
  • Im Schritt 3 wird die Dichte der Schicht 14 erhöht, um ihre Porosität zu verringern, indem sie beispielsweise verdichtet wird. Es wird somit eine Schicht 14 mit einer Dicke in der Größenordnung von 100 μm erhalten.
  • Im Schritt 4 wird das Sintern eines ausgewählten Teils 18 der Schicht 14 in der festen Phase vorgenommen, indem der Laserstrahl 16 so gelenkt wird, dass einer der digital dargestellten überlagerten Abschnitte 10' nachgeformt wird. Gemäß dem Verfahren wird ein Sintern in der festen Phase angewandt, was bedeutet, dass die Sintertemperatur unter der Schmelztemperatur der verwendeten keramischen Pulver bleibt.
  • In dieser Weise bilden sich beim Sintern in einer ersten Zeitspanne zwischen sich berührenden Partikeln Verbindungszonen, die Kornverbindungsstellen genannt werden, wobei dann in einer zweiten Zeitspanne die Restporosität zwi schen den Körnern infolge des Diffusionsvorgangs und des Vorgangs des plastischen Fließens verschwindet. Dieses Sintern ist umso schneller, je stärker das gesinterte Pulver zuvor verdichtet und erhitzt wurde.
  • Somit dient die Energie des Lasers beim Erhitzen des Pulvers nur zum Aufbringen der Wärmemenge, die zur Erhöhung der Temperatur des Pulvers von 900°C auf die Sintertemperatur erforderlich ist. Dadurch wird die durch den Laser aufgebrachte Energie reduziert und die Geschwindigkeit der Herstellung des Objekts erhöht.
  • Ebenso wird durch vorheriges Verdichten der Schicht 14 aus keramischem Pulver die Porosität des Pulvers verringert, wodurch mit Beginn des Sinterns eine geringere Restporosität erhalten werden kann, die ebenfalls zur Erhöhung der Herstellungsgeschwindigkeit beiträgt.
  • Vorzugsweise ist der verwendete Laser ein gepulster YAG-Laser und liegt die Wellenlänge der ausgesendeten Strahlung im Bereich kurzer Infrarotwellen. Genauer, das Laserstrahlenbündel besitzt eine Wellenlänge von 1064 nm.
  • Bei keramischen Pulvern, die die Infrarotstrahlungen nicht absorbieren, wird ein Dotierstoff, beispielsweise Zirkoniumsilikat, verwendet, damit das so erhaltene Gemisch die von dem Laser emittierte Infrarotstrahlung absorbiert.
  • In den 2 und 3 ist eine Vorrichtung 20 für die Ausführung des Verfahrens zur schnellen Herstellung eines Prototyps durch Lasersintern von keramischem Pulver gezeigt. Sie ist einer (nicht gezeigten) Datenverarbeitungsschnittstelle zugeordnet, die das Zerlegen des zu verwirklichenden Objekts anhand eines dreidimensionalen Bilds des Objekts in mehrere Schichten ermöglicht. Diese Schnittstelle ist außerdem geeignet, die verschiedenen Elemente der Vorrichtung 20 zu steuern, wie weiter unten beschrieben wird.
  • Die Vorrichtung 20 umfasst ein Gestell 22, das unter einem Laser 24 angeordnet ist, und eine horizontale Platte, die im oberen Teil des Gestells 22 angeordnet ist und deren obere Oberfläche 28 eine Arbeitsebene definiert.
  • Der Laser 24 umfasst durch die Datenverarbeitungsschnittstelle geregelte Schusssteuermittel 30, die insbesondere das Lenken des Strahls 32 ermöglichen.
  • Diese Schusssteuermittel 30 sind dem Fachmann bekannt und sind keineswegs Teil der vorliegenden Anmeldung.
  • Die Platte 26 besitzt zwei zylindrische Öffnungen 34, 36, die durch einen ersten Zylinder 38 und einen zweiten Zylinder 40, deren Innendurchmesser gleich jenen der Öffnungen 34, 36 sind, unter der Platte 26 verlängert sind. Jeder Zylin der ist über einen Flansch 42 mittels nicht gezeigter Befestigungsmittel wie beispielsweise Schrauben an der Unterseite der Platte 26 befestigt.
  • Der erste Zylinder 38, der an der Öffnung 34 verlängert ist, wird Arbeitszylinder genannt. Es ist unter dem Strahl 32 des Lasers angeordnet, wobei sein oberer Rand, der mit der Arbeitsebene 28 bündig ist, ein Ziel bzw. eine Auftreffplatte 43 für den Strahl definiert. Ergänzend dient der zweite Zylinder 40, der an der Öffnung 36 verlängert ist und in der Nähe des ersten Zylinders 38 angeordnet ist, als Vorratsbehälter für das erste, aus keramischem Pulver bestehende Material.
  • Es sind Kolben 44, 46 vorgesehen, die in den Zylindern 38 bzw. 40 translatorisch verlagert werden. Jeder Kolben 44, 46 ist am oberen Ende eines Schwingarms 48 befestigt, dessen unteres Ende an einem mit den Mitteln 52 und 52 zum Steuern der Kolben 44 bzw. 46 verbundenen Arm 50 befestigt ist. Diese Steuermittel 52 und 54 sind beispielsweise durch einen Schrittmotor, der durch die Datenverarbeitungsschnittstelle, die das Heben oder das Senken der Kolben befiehlt, gesteuert wird.
  • Es sind Mittel 56 zum Messen der tatsächlichen Höhe der oberen Oberfläche des Kolbens 44 vorgesehen, um die durch die mechanischen Verbindungen und/oder die Verformungen durch Dehnung der verschiedenen Elemente erzeugten dimensionsbezogenen Streuungen zu kompensieren, um eine Maßgenauigkeit im Bereich von ±50 μm zu erzielen. Diese Messmittel 56 sind durch ein vertikales Lineal 58 mit optischem Lesen verwirklicht, das in der Nähe des Arbeitszylinders 38 an dem Gestell 22 befestigt ist.
  • Über der Platte 26 ermöglicht ein wärmeisolierender Behälter 60 das Begrenzen einer Hochtemperaturzelle 62 mit der Platte 26. Die Platte 26 ist mit dem Gestell 22 durch isolierende Verbindungsmittel 64, die das Begrenzen der durch Dehnungen der Platte 26 bedingte Ausbreitung von Verformungen auf das Gestells 22 ermöglichen, verbunden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfassen diese isolierenden Verbindungsmittel 64 zum einen im oberen Teil des Gestells 22 angeordnete Kugeln 66, auf denen die Platte 26 ruht, und zum anderen in 3 sichtbare Ansätze 68, die an den Seiten der Platte 26 angebracht sind und in Aufnahmen 70 des Gestells 22 sitzen.
  • Ergänzend ist unter der Platte 26 eine Schicht 72 aus isolierendem Material angeordnet, um die Hochtemperaturzelle so adiabatisch wie möglich zu machen.
  • Andererseits sind innerhalb der Zelle 62 Heizmittel 74 angeordnet, die durch einen Widerstand verwirklicht sind, um die Atmosphäre der Zelle auf eine Temperatur im Bereich von 900°C zu erhitzen. Ergänzend ermöglichen Mittel 76 zum Steuern der Temperatur, die durch ein Thermoelement verwirklicht sind, das Regeln der Temperatur im inneren der Zelle.
  • In dem wärmeisolierenden Behälter 60 ist zugunsten des Strahl 32 und des Arbeitszylinders 38 eine Luke 78 mit einem Durchmesser, der im Wesentlichen gleich jenem des Arbeitszylinders 38 ist, ausgebildet. Diese Luke 78 die wärmeisolierend ist, enthält Filterungsmittel 80, die die kurzen Infrarotstrahlungen des Lasers zum Arbeitszylinder 38 durchlassen, jedoch die Strahlungen, die von dem durch die Hochtemperaturzelle 62 gebildeten schwarzen Körper zum Laser 24 gesendet werden, filtern. Diese Filterungsmittel 80 ermöglichen das Begrenzen der Erwärmung des Kopfs des Lasers 24 während seines Betriebs. Sie sind durch zwei überlagerte Linsen 82, die hohe Temperaturen aushalten können und in einem Linsenträger 84 angeordnet sind, verwirklicht.
  • In der Arbeitsebene 28 können sich Schichtbildungsmittel 86 und Verdichtungsmittel 88 in der Richtung, die durch die Gerade, die die Mitten der Zylinder 38, 40 verbindet, definiert ist, verschieben.
  • Die durch eine Schabklinge 90 verwirklichten Schichtbildungsmittel 86 ermöglichen das Umladen des keramischen vom Vorratsbehälter 40 zum Arbeitszylinder 38, um das Pulver in Form von aufeinander folgenden Schichten 92 gleicher Dicke in dem Arbeitszylinder 38 anzuordnen.
  • Die durch eine Verdichtungswalze 94 verwirklichten Verdichtungsmittel 88 ermöglichen das Verdichten des Pulvers der Schicht 92 vor ihrem Sintern.
  • Zwei an den beiden Enden der Walze 94 angeordnete Schwingarme 96 ermöglichen das Verbinden der Schabklinge 90 mit der Verdichtungswalze 94, die an einem Arm 98, der mit den Mitteln 100 zum Steuern der Schichtbildungsmittel 86 und der Verdichtungsmittel 88 verbunden ist, befestigt ist. Diese beispielsweise durch einen Schrittmotor verwirklichten Steuermittel 100 werden ebenfalls über die Datenverarbeitungsschnittstelle geregelt, die gleichzeitig mit den Verschiebungen der Kolben 44, 46 die Verschiebungen der Schabklinge 90 und der Walze 94 steuert, wie weiter unten erläutert wird.
  • In der Arbeitsebene 28 ist neben der Öffnung 34 und der Öffnung 36 diametral entgegengesetzt ein Hohlraum 102 ausgebildet. Dieser Hohlraum kann den Überschuss an Pulver, wenn die Schabklinge 90 das Pulver vom Vorratsbe hälter 40 zum Arbeitszylinder 38 transportiert, aufnehmen.
  • Mit Blick auf die 4A bis 4E wird nun die Funktionsweise beschrieben.
  • In 4A ist die Vorrichtung in der Phase 0 des Verfahrens in schematischer Weise gezeigt. In dieser Phase senkt sich der Kolben 44 des Arbeitszylinders um 200 μm, während sich der Kolben 46 des Vorratsbehälters 40 um 200 μm hebt, um ein Volumen 104 des keramischen Pulvers über der Arbeitsebene 28 anzuordnen.
  • In der Phase 1, die in 4B gezeigt ist, schiebt die Schabklinge 90 das Volumen 104 des keramischen Pulvers und breitet es gleichmäßig als Schicht 106 in dem Arbeitszylinder 38 aus. Das Volumen 104 des Pulvers muss ausreichend sein, um den Mangel an Pulver in dem Arbeitszylinder 38 zu beseitigen und eine Schicht 106 zu erlangen, die auf der Arbeitsebene 28 zu Tage tritt.
  • In der Phase 2, die in 4C gezeigt ist, hat die Schabklinge 90 das Ausbreiten der Menge 104 des Pulvers beendet, wobei sich die Walze 92 an dem Punkt A befindet, der in der Nähe eines Berührungspunkts 108 der Walze mit dem Arbeitszylinder 38 auf der Oberfläche der Schicht 106 liegt. Zu diesem Zeitpunkt hebt sich der Kolben des Arbeitszylinders 38 wieder um 100 μm, so dass ein Teil der Schicht 106 über der Arbeitsebene angeordnet wird. Die Walze 92 verdichtet dann eine Zone 110 der Schicht 106, die sich vom Punkt A bis zum Punkt B, der in der Nähe eines zweiten Berührungspunkts 112 der Walze mit dem Arbeitszylinder 38 auf der Oberfläche der Schicht 106 liegt, erstreckt.
  • In der Phase 3, die in 4D gezeigt ist, senkt sich der Kolben 44 des Arbeitszylinders um 100 μm, um die Verdichtung an den Rändern des Arbeitszylinders 38 zu vermeiden. Die Walze 92 sowie die Schabklinge 90 kehren wieder in die in 4A gezeigte Anfangsposition zurück.
  • In der Phase 4, die in 4E gezeigt ist, wird das sich in der Zone 110 befindliche verdichtete keramische Pulver nach dem Verfahren der Erfindung gesintert, um die Form des Objekts zu erhalten. Nach dem Sintern senkt sich der Kolben des Arbeitszylinders um 100 μm, während sich der Kolben 46 des Vorratsbehälters um 200 μm hebt, um ein neues Volumen 104' des keramischen Pulvers über der Arbeitsebene 29 anzuordnen und zur Phase 1 zurückzukehren.
  • In dieser Weise werden die Phasen 1, 2, 3 und 4 für jede neue Schicht wiederholt, bis das gewünschte Objekt erhalten wird. Während allen diesen Phasen halten die Heizmittel 74 die Zelle 62 auf einer Temperatur im Bereich von 900°C. Somit ist das gesinterte Pulver bereits auf einer Temperatur im Bereich von 900°C, wodurch die für das Sintern erforderliche Energiemenge begrenzt und die Geschwindigkeit der Herstellung des Objekts erhöht werden kann.
  • Das Verfahren der Erfindung und die zugehörige Vorrichtung sind für die Herstellung von Teilen, die von keramischen Pulvern ausgeht, beschrieben worden, jedoch kann ihre Anwendung durch einfache Anpassung der verschiedenen Parameter genau die gleiche Art und Weise zur Erlangung von Teilen, die von Pulvern beliebiger Materialien und insbesondere von Metallpulvern ausgeht, in Betracht gezogen werden.

Claims (4)

  1. Verfahren zur schnellen Herstellung eines Prototyps mit Hilfe eines Lasers aus einem insbesondere keramischen Pulver oder aus einem Gemisch von solchen Pulvern, das die Schritte umfasst, die darin bestehen: 1/ eine Folge von digital dargestellten, überlagerten Abschnitten (10) eines zu verwirklichenden Objekts (12) anhand einer dreidimensionalen Darstellung des Objekts zu erhalten, 2/ das Pulver oder das Gemisch von Pulvern, das auf eine Temperatur in der Umgebung der Sintertemperatur des Pulvers oder des Gemisches von Pulvern erhitzt ist, in Form einer dünnen Schicht (14) auszubreiten, 3/ Halten eines ausgewählten Teils (18) der Schicht, der einem der digital dargestellten Abschnitte (10') des zu verwirklichenden Objekts (12) entspricht, auf der Sintertemperatur, indem er mit Hilfe eines Laserstrahlenbündels (16) überstrichen wird, wobei die Schritte 2 und 3 wiederholt werden, bis sämtliche digital dargestellten überlagerten Abschnitte des zu verwirklichenden Objekts erhalten worden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der ausgewählte Teil (18) der Schicht kraft der ergänzenden Energiezufuhr durch den Laser in die feste Phase gesintert wird und dass die Dichte des Pulvers oder des Gemisches von Pulvern der Schicht (14) vor dem Sintern erhöht wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulver oder das Gemisch von Pulvern auf eine Temperatur in der Größenordnung von 300°C bis 900°C erhitzt und auf dieser Temperatur gehalten wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (14) mechanisch verdichtet wird, um ihre Dichte zu erhöhen.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der verwendete Laser ein gepulster YAG-Laser ist und dass die Wellenlänge der ausgesendeten Strahlung im Bereich kurzer Infrarotwellen liegt.
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