EP3972819A1

EP3972819A1 - Pulveraustragsmodul für eine additive herstellvorrichtung, additive herstellvorrichtung und verfahren zum aufbringen einer pulverschicht

Info

Publication number: EP3972819A1
Application number: EP20734902.8A
Authority: EP
Inventors: Stefan Grünberger; Stefan Kneisel; Gabriel Schneider; Stefanie MARKL; Stefan Paternoster
Original assignee: EOS GmbH
Current assignee: EOS GmbH
Priority date: 2019-07-09
Filing date: 2020-06-24
Publication date: 2022-03-30
Also published as: WO2021004794A1; US20220266346A1; DE102019210120A1; CN114126846A; CN114126846B; US12383961B2; CN118322566A

Abstract

Ein Pulveraustragsmodul dient für eine Beschichtungsvorrichtung (16) einer Vorrichtung (1) zum additiven Herstellen eines dreidimensionalen Objekts (2) durch schichtweises Aufbringen von pulverförmigem Aufbaumaterial und selektives Verfestigen der aufgebrachten Schichten an Stellen, entsprechend dem jeweiligen Querschnitt des dreidimensionalen Objekts (2) in der jeweiligen Schicht, wobei die Beschichtungsvorrichtung (16) zum schichtweisen Aufbringen des Aufbaumaterials in zumindest einer Bewegungsrichtung (B) über eine Arbeitsebene (7) der Vorrichtung (1) bewegbar in der Vorrichtung vorgesehen ist. Das Pulveraustragsmodul (18) weist einen Pulverbehälter (30) zur Aufnahme des pulverförmigen Aufbaumaterials auf und der Pulverbehälter (30) umfasst eine Zufuhröffnung (33) zum Zuführen des pulverförmigen Aufbaumaterials zu dem Pulverbehälter (30) und einen im bestimmungsgemäßen Betrieb der Beschichtungsvorrichtung (16) der Arbeitsebene (7) zugewandten Ausgabebereich (31), wobei der Ausgabebereich (31) zumindest eine erste Austragseinrichtung (36a, 36b) zum Austragen von pulverförmigem Aufbaumaterial und zumindest eine Fluidisierungszone (40, 41a, 41b) zum Fluidisieren des pulverförmigen Aufbaumaterials unter Verwendung eines Gases in dem Pulverbehälter (30) aufweist. Weiter weist der Pulverbehälter (30) zumindest ein erstes in dem Pulverbehälter (30) vorgesehenes Strömungsverminderungselement (50a, 50b) auf.

Description

Pulveraustragsmodul für eine additive Herstellvorrichtung, additive Herstellvorrichtung und Verfahren zum Aufbringen einer Pulverschicht

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Pulveraustragsmodul für eine Vorrich tung zum additiven Herstellen eines dreidimensionalen Objekts durch schichtweises Aufbringen und selektives Verfestigen eines pulverförmigen Aufbaumaterials und auf eine derartige additive Herstellvorrichtung, sowie auf ein Verfahren zum Aufbringen zumindest einer Schicht eines pulverförmigen Aufbaumaterials im Rahmen eines Ver fahrens zur Herstellung eines dreidimensionalen Objekts durch schichtweises Aufbrin gen und selektives Verfestigen eines pulverförmigen Aufbaumaterials und ein derarti ges additives Herstellverfahren.

Vorrichtungen und Verfahren dieser Art werden beispielsweise beim Rapid Prototy- ping, Rapid Tooling oder Additive Manufacturing verwendet. Ein Beispiel eines sol chen Verfahrens ist unter dem Namen "Selektives Lasersintern oder Laserschmelzen" bekannt. Dabei wird wiederholt eine dünne Schicht des pulverförmigen Aufbaumateri als aufgebracht und das Aufbaumaterial in jeder Schicht durch selektives Bestrahlen von einem dem Querschnitt des herzustellenden Objekts entsprechenden Stellen mit einem Laserstrahl selektiv verfestigt.

Zum Aufbringen einer Schicht des pulverförmigen Aufbaumaterials wird beispiels weise eine in der Vorrichtung vorgesehene Beschichtungsvorrichtung über ein Baufeld verfahren. Während der Bewegung der Beschichtungsvorrichtung über das Baufeld wird pulverförmiges Aufbaumaterial durch eine Austragseinrichtung der Beschich tungsvorrichtung, beispielsweise einen Ausgabespalt, ausgetragen und von einem Auftragselement der Beschichtungsvorrichtung zu einer gleichmäßigen Schicht ausge- zogen. Durch Einleiten eines Gases in das in der Beschichtungsvorrichtung bevorra tete Aufbaumaterial kann dieses fluidisiert, d. h. in einen wirbelbett- bzw. fließbettähn lichen bzw. fluidähnlichen Zustand versetzt werden, um den Pulveraustrag zu verbes sern.

Insbesondere zu Beginn und am Ende eines Schichtauftrags erfährt die Beschich tungsvorrichtung und somit auch das in ihr bevorratete Pulver eine Beschleunigung. Durch die auftretenden Beschleunigungskräfte wird das in der Beschichtungsvorrich tung vorgesehene fluidisierte pulverförmige Aufbaumaterial in Bewegung versetzt, was auch als "Schwappen" des Aufbaumaterials bezeichnet wird. Ein derartiges Schwappen des Aufbaumaterials, also ein chaotisches und daher schwer kontrollier bares Wirken einer turbulenten Strömung des fluiden Aufbaumaterials, kann eine un gleiche Verteilung des Aufbaumaterials in der Beschichtungsvorrichtung bewirken, was die Qualität der aufgebrachten Pulverschicht negativ beeinflussen kann. Zudem kann das Schwappen unerwünschte Kräfte auf den Pulverbehälter bewirken, was ebenfalls die Qualität der aufgebrachten Schicht negativ beeinflussen kann. Auch kön nen durch das Schwappen und/oder das Fluidisieren des Pulvers feine Pulverpartikel ausgetragen werden, was zu einer Verunreinigung von Komponenten der Beschich tungsvorrichtung und/oder der Herstellvorrichtung führen kann.

Aus WO 2017/102242 A1 ist eine Pulveraustragseinrichtung für eine Beschichtungs vorrichtung bekannt, die einen Pulverbehälter und einen separat von dem Pulverbe hälter ausgebildeten und mit dem Pulverbehälter über eine Öffnung in einer Trenn wand in Verbindung stehende Einfüllschacht umfasst. Das pulverförmige Aufbaumate rial ist in dem Pulverbehälter und in dem Einfüllschacht unabhängig voneinander fluidi sierbar.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein alternatives bzw. verbes sertes Pulveraustragsmodul bzw. eine alternative bzw. verbesserte additive Herstell vorrichtung bzw. ein alternatives bzw. verbessertes Verfahren zum Aufbringen zumin dest einer Pulverschicht bzw. ein alternatives bzw. verbessertes additives Herstel- lungsverfahren bereitzustellen, bei denen insbesondere eine Bewegung des fluidisier ten Pulvers in dem Pulveraustragsmodul der Beschichtungsvorrichtung zumindest ver ringert und/oder das pulverförmige Aufbaumaterial besser fluidisiert werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Pulveraustragsmodul gemäß Anspruch 1 , eine Herstellvorrichtung gemäß Anspruch 1 1 , ein Verfahren zum Aufbringen zumindest ei ner Schicht gemäß Anspruch 12 und ein Herstellverfahren gemäß Anspruch 15. Wei terbildungen der Erfindung sind jeweils in den Unteransprüchen angegeben. Dabei können die Verfahren auch durch die untenstehenden bzw. in den Unteransprüchen ausgeführten Merkmale der Vorrichtungen weitergebildet sein oder umgekehrt, bzw. die Merkmale der Vorrichtungen und der Verfahren können auch jeweils untereinan der zur Weiterbildung genutzt werden.

Ein erfindungsgemäßes Pulveraustragsmodul dient für eine Beschichtungsvorrichtung einer Vorrichtung zum additiven Herstellen eines dreidimensionalen Objekts durch schichtweises Aufbringen von pulverförmigem Aufbaumaterial und selektives Verfesti gen der aufgebrachten Schichten an Stellen, die dem jeweiligen Querschnitt des drei dimensionalen Objekts in der jeweiligen Schicht entsprechen, wobei die Beschich tungsvorrichtung zum schichtweisen Aufbringen des Aufbaumaterials in zumindest ei ner Bewegungsrichtung über eine Arbeitsebene der Vorrichtung bewegbar in der Vor richtung vorgesehen ist. Das Pulveraustragsmodul weist einen Pulverbehälter zur Auf nahme des pulverförmigen Aufbaumaterials auf. Der Pulverbehälter umfasst eine Zu fuhröffnung zum Zuführen des pulverförmigen Aufbaumaterials zu dem Pulverbehäl ter, einen im bestimmungsgemäßen Betrieb der Beschichtungsvorrichtung der Ar beitsebene zugewandten Ausgabebereich, wobei der Ausgabebereich zumindest eine erste Austragseinrichtung zum Austragen von pulverförmigem Aufbaumaterial und zu mindest eine Fluidisierungszone zum Fluidisieren des pulverförmigen Aufbaumaterials unter Verwendung eines Gases in dem Pulverbehälter aufweist, und zumindest ein erstes in dem Pulverbehälter vorgesehenes Strömungsverminderungselement. Das Pulveraustragsmodul kann beispielsweise integral mit der Beschichtungsvorrich tung gebildet sein oder auswechselbar an dieser vorgesehen sein. Das Pulveraus tragsmodul und/oder die Beschichtungsvorrichtung kann beispielsweise weiter zumin dest ein Beschichterelement, z.B. eine Auftragswalze und/oder eine Auftragsklinge und/oder ein flexibles Auftragselement, z. B. eine flexible Gummilippen oder eine Bürste, umfassen, welches in der Bewegungsrichtung der Beschichtungsvorrichtung hinter der Austragseinrichtung angeordnet ist, um das von der Austragseinrichtung ausgetragene pulverförmige Aufbaumaterial zu einer gleichmäßigen Schicht auszuzie hen und/oder eine aufgebrachte Schicht zu verdichten.

Vorzugsweise ist der Ausgabebereich ein im bestimmungsgemäßen Betrieb der Be schichtungsvorrichtung bzw. dem bestimmungsgemäßen Einsatz des Pulveraustrags- moduls den Pulverbehälter nach unten, d. h. in Richtung der Arbeitsebene bzw. des Baufelds, abschließender Bereich des Pulverbehälters. Der Ausgabebereich des Pul verbehälters kann beispielsweise ein Behälterboden des Pulverbehälters sein, d. h. der gesamte Behälterboden oder eine oder mehrere Zonen des Behälterbodens. Er kann jedoch auch ein anderer Bereich des Pulverbehälters z.B. in der Nähe des Be hälterbodens, beispielsweise ein Zwischenboden, sein, der im bestimmungsgemäßen Betrieb der Beschichtungsvorrichtung bzw. dem bestimmungsgemäßen Einsatz des Pulveraustragsmoduls dem Baufeld bzw. der Arbeitsebene im Wesentlichen zuge wandt ist. Der bestimmungsgemäße Einsatz des Pulveraustragsmoduls meint dabei vorzugsweise einen Zustand und/oder eine Anordnung bzw. Ausrichtung des Pul veraustragsmoduls in der additiven Herstellvorrichtung bzw. in der Beschichtungsvor richtung, in dem bzw. der das Pulveraustragsmodul dazu geeignet ist, pulverförmiges Aufbaumaterial zum Aufbringen einer Schicht auszugeben, d. h. insbesondere mit der Beschichtungsvorrichtung über das Baufeld bzw. die Arbeitsebene verfahren wird.

Ein bestimmungsgemäßer Betrieb der Beschichtungsvorrichtung bezeichnet vorzugs weise einen Zustand der Beschichtungsvorrichtung, in dem diese so in der additiven Herstellvorrichtung angeordnet und/oder ausgerichtet ist und/oder angesteuert wird, dass sie zumindest dazu geeignet ist, zumindest eine Schicht des pulverförmigen Auf baumaterials in der Arbeitsebene bzw. auf dem Baufeld aufzubringen, insbesondere gemäß einem weiter unten näher beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren. Der bestimmungsgemäße Einsatz des Pulveraustragsmoduls bezeichnet vorzugsweise ei nen Zustand, in dem das Pulveraustragsmodul geeignet an der Beschichtungsvorrich tung angebracht bzw. integral mit dieser bereitgestellt ist und die Beschichtungsvor richtung in ihrem bestimmungsgemäßen Betrieb ist.

Die zumindest eine Austragseinrichtung ist dazu ausgebildet, das in dem Pulverbehäl ter bevorratete Aufbaumaterial auszutragen, insbesondere nach unten, d. h. in Rich tung der Arbeitsebene bzw. des Baufelds. Das so ausgetragene Aufbaumaterial kann dann beispielsweise zu einer gleichmäßigen Schicht ausgezogen werden. Die Aus tragseinrichtung kann beispielsweise als eine Ausnehmung in dem Ausgabebereich ausgebildet sein. Weiter können an der Ausnehmung ein oder mehrere Beschich terelemente, z. B. ein Schieber und/oder eine Dosierwalze, zum teilweisen und/oder vollständigen Verschließen der Ausnehmung vorgesehen sein. Mit derartigen Be schichterelementen ist es beispielsweise möglich, die ausgetragene Pulvermenge bzw. einen Volumenstrom des ausgetragenen Pulvers zu steuern.

Die Zufuhröffnung ist in Bezug auf die Bewegungsrichtung der Beschichtungsvorrich tung vorzugsweise in einem Abstand zu einer seitlichen Wandung des Pulverbehälters bereitgestellt, insbesondere in einem mittleren Bereich des Pulverbehälters in Bezug auf die Bewegungsrichtung. An der Zufuhröffnung ist vorzugsweise weiter ein Ver schließelement, beispielsweise ein Deckel, vorgesehen, mittels dem die Zufuhröffnung verschließbar ist.

Die zumindest eine Fluidisierungszone kann beispielsweise durch einen Hohlraum in oder außerhalb des Ausgabebereichs gebildet sein, der mit einer Zuleitung zum Zu führen des Gases in Verbindung steht und durch ein Gaseinleitelement, beispiels weise ein Lochblech und/oder eine poröse Platte, von dem Innenraum des Pulverbe hälters getrennt ist. Die Löcher bzw. Poren des Gaseinleitelements sind vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie das Gas passieren lassen, jedoch keine Pulverkörner des pulverförmigen Aufbaumaterials hindurch lassen. Beispielsweise kann durch das Ein leiten eines Gases in den Pulverbehälter das darin bevorratete Pulver fluidisert wer- den, d. h. in einen wirbelbettähnlichen bzw. fließbettähnlichen bzw. fluidähnlichen Zu stand versetzt werden. Vorzugsweise dient die zumindest eine Fluidisierungszone zum Einleiten eines Gases in den Pulverbehälter.

Vorzugsweise wird hier und im Folgenden als Strömungsverminderungselement ein strukturelles Element verstanden, welches eine Strömung in dem Pulverbehälter, ins besondere eine Strömung des fluidisierten Aufbaumaterials in dem Pulverbehälter, im Mittel verringert. Das Strömungsverminderungselement kann zumindest eine Pulver öffnung (z.B. ein Loch) aufweisen, wobei das Strömungsverminderungselement so aufzufassen ist, dass die Strömung im Zentrum des Lochdurchtritts anfänglich aber unter Umständen nicht beeinflusst wird. Als Strömung des fluidisierten Aufbaumateri als kann allgemein eine Bewegung des fluidisierten, d. h. in einen wirbelbettähnlichen bzw. fließbettähnlichen Zustand versetzten, Aufbaumaterials verstanden werden. Eine solche Bewegung kann insbesondere durch eine Geschwindigkeitserhöhung und/oder -Verringerung, d. h. eine Beschleunigung, der Beschichtungsvorrichtung im Rahmen eines Schichtauftrags verursacht werden und wird, sobald sie chaotische Qualität im Sinne einer Eigendynamik erreicht hat, also nicht mehr durch einfaches Gegensteuern regulierbar ist, als "Schwappen" des fluidisierten Aufbaumaterials bezeichnet. Ohne Beschleunigung, d. h. wenn die Beschichtungsvorrichtung ruht oder sich mit konstan ter Geschwindigkeit bewegt, ist das Strömungsverminderungselement vorzugsweise zumindest abschnittsweise durchlässig für das pulverförmige Aufbaumaterial. Dadurch kann beispielsweise beim Befüllen des Pulverbehälters mit Aufbaumaterial und/oder nach einem Schichtauftrag ein Verteilen des Aufbaumaterials in dem Behälter ermög licht bzw. verbessert werden. Das zumindest eine Strömungsverminderungselement ist vorzugsweise separat von und in einem Abstand zu einer Wandung des Pulverbe hälters bereitgestellt und/oder ragt in den Innenraum des Pulverbehälters vor. Es er streckt sich vorzugsweise in der Bewegungsrichtung der Beschichtungsvorrichtung über eine Dicke, die um ein Mehrfaches kleiner ist als eine Längserstreckung und eine Höhenerstreckung des Strömungsverminderungselements, d. h. das Strömungsver minderungselement ist als ein flächiger Körper mit einer geringen Tiefenerstreckung ausgebildet. Beispielsweise kann es als eine dünne Platte oder ein dünnes Blech aus gebildet sein. Durch das Bereitstellen zumindest eines Strömungsverminderungselements in dem Pulverbehälter kann beispielsweise ein Schwappen des fluidisierten Aufbaumaterials verhindert bzw. zumindest verringert werden. Dadurch kann die Verteilung des Auf baumaterials in dem Pulverbehälter verbessert werden und/oder auf den Pulverbehäl ter wirkende Kräfte, welche durch schwappendes Aufbaumaterial verursacht wer den/würden, können verringert werden.

Vorzugsweise weist der Pulverbehälter das erste Strömungsverminderungselement an zumindest einem oberen Behälterbereich auf, wobei es sich im Wesentlichen von dem zumindest einen oberen Behälterbereich in Richtung des Ausgabebereichs er streckt. Alternativ oder zusätzlich erstreckt sich das erste Strömungsverminderungs element vorzugsweise zumindest über 50%, weiter bevorzugt über zumindest 70%, noch weiter bevorzugt über mindestens 90% eines Abstands eines oberen Behälter bereichs von dem Ausgabebereich. Alternativ oder zusätzlich ist das erste Strömungs verminderungselement vorzugsweise von dem Ausgabebereich beabstandet in dem Pulverbehälter vorgesehen.

Der obere Behälterbereich des Pulverbehälters ist vorzugsweise definiert durch eine oberseitige Begrenzung des Pulverbehälters, beispielsweise eine Behälterdecke oder eine Behälterzwischendecke. Der Abstand des oberen Behälterbereichs von dem Ausgabebereich kann auch als Höhe des Innenraums des Pulverbehälters bezeichnet werden. Der Abstand muss nicht in allen Bereichen des Pulverbehälters gleich groß sein, sondern kann beispielsweise über Bereiche des Pulverbehälters hinweg variie ren. Daher kann der Abstand des oberen Behälterbereichs von dem Ausgabebereich beispielsweise auch ein lokaler Abstand sein. Alternativ kann sich das Strömungsver minderungselement über den gesamten Abstand des oberen Behälterbereichs von dem Ausgabebereich erstrecken. In diesem Fall grenzt es sowohl an den oberen Be hälterbereich als auch an den Ausgabebereich, d. h. es erstreckt sich über die ge samte Höhe des Innenraums des Pulverbehälters. Der Begriff "oberer Behälterbe reich" bzw. "oberseitige Begrenzung" meint dabei eine(n) von der Arbeitsebene bzw. dem Baufeld abgewandten Bereich bzw. Begrenzung des Pulverbehälters. Vorzugs- weise ist zwischen dem Ausgabebereich und dem oberen Behälterbereich des Pulver behälters ein Innenraum des Pulverbehälters lokalisiert und wird zumindest teilweise von diesen begrenzt.

Durch die Höhenerstreckung des Strömungsverminderungselements über zumindest 50% des Abstands des oberen Behälterbereichs von dem Ausgabebereich kann bei spielsweise eine ausreichende Wirkung des Strömungsverminderungselements auch bei geringeren Füllstandshöhen erzielt werden.

Vorzugsweise erstreckt sich das erste Strömungsverminderungselement im Wesentli chen in eine Längsrichtung quer, weiter bevorzugt senkrecht, zur bestimmungsgemä ßen Bewegungsrichtung der Beschichtungsvorrichtung und erstreckt sich weiter be vorzugt in der Längsrichtung im Wesentlichen über eine gesamte Abmessung eines Innenraums des Pulverbehälters.

Analog erstreckt sich vorzugsweise die erste und/oder zweite Austragseinrichtung, welche weiter unten näher beschrieben ist, und/oder die Zufuhröffnung und/oder die zumindest eine Fluidisierungszone im Wesentlichen in eine Längsrichtung quer, vor zugsweise senkrecht, zur bestimmungsgemäßen Bewegungsrichtung der Beschich tungsvorrichtung. Weiter bevorzugt erstreckt sich vorzugsweise die erste und/oder zweite Austragseinrichtung (s.u.) und/oder die Zufuhröffnung und/oder die zumindest eine Fluidisierungszone in der Längsrichtung im Wesentlichen über die gesamte Ab messung des Innenraums des Pulverbehälters. Mit dem Begriff "im Wesentlichen" wird zum Ausdruck gebracht, dass sich das jeweilige Element über mindestens 80% der Abmessung des Innenraums des Pulverbehälters in der Längsrichtung erstreckt. Damit ist es beispielsweise möglich, einen möglichst großen Bereich des Pulverbehäl ters für die Pulverzuführung bzw. den Pulveraustrag bzw. die Pulverfluidisierung zu nutzen bzw. bei Ausbildung des Strömungsverminderungselements über im Wesentli chen die gesamte Länge des Innenraums des Pulverbehälters kann beispielsweise eine gute Verminderung der Strömung erzielt werden.

Vorzugsweise weist das erste Strömungsverminderungselement zumindest eine, vor zugsweise eine Mehrzahl von Strukturen auf, wobei die Struktur(en) weiter bevorzugt eine bzw. eine Mehrzahl von das Strömungsverminderungselement durchdringende Pulveröffnung(en) aufweist.

Mit einer "das Strömungsverminderungselement durchdringenden Pulveröffnung" ist vorzugsweise gemeint, dass das pulverförmige Aufbaumaterial durch die Pulveröff nung von einer Seite des Strömungsverminderungselements auf die gegenüberlie gende Seite gelangen kann, insbesondere, wenn das fluidisierte Aufbaumaterial im Wesentlichen keiner Beschleunigung ausgesetzt ist. Damit kann beispielsweise eine gute Verteilung des pulverförmigen Aufbaumaterials in dem Pulverbehälter ermöglicht werden.

Das Strömungsverminderungselement kann beispielsweise auch andere Strukturen als Löcher bzw. Pulveröffnungen aufweisen, z. B. kann es eine oder mehrere Rippen und/oder Lamellen aufweisen. Allgemein ist bzw. sind die Struktur(en) vorzugsweise dazu ausgebildet, wie oben beschrieben, eine Strömung in dem Pulverbehälter im Mit tel zu verringern. Damit sind beispielsweise verschiedene Möglichkeiten zur Ausbil dung des Strömungsverminderungselements bereitgestellt.

Weiter bevorzugt ist die zumindest eine Pulveröffnung des Strömungsverminderungs elements als einstellbare und/oder veränderbare Pulveröffnung ausgebildet, d. h. die geometrische Form und/oder die Öffnungsfläche der Pulveröffnung(en) ist einstellbar bzw. veränderbar. Dies kann beispielsweise durch eine oder mehrere an der Pulver öffnung vorgesehene Blenden realisiert sein, wobei die Blende(n) dazu ausgebildet ist bzw. sind, die zumindest eine Pulveröffnung teilweise und/oder vollständig zu ver schließen. Durch derartige einstellbare bzw. veränderbare Pulveröffnung(en) des Strö mungsverminderungselements ist es beispielsweise möglich, den Pulverbehälter bzw. das Strömungsverminderungselement für verschiedene pulverförmige Aufbaumateria lien, insbesondere Aufbaumaterialien mit unterschiedlichen Korngrößenverteilungen, zu verwenden. Alternativ oder zusätzlich sind die Pulveröffnungen weiter bevorzugt voneinander be- abstandet, noch weiter bevorzugt regelmäßig voneinander beabstandet, in dem Strö mungsverminderungselement vorgesehen, wobei die Pulveröffnungen vorzugsweise in zueinander versetzten Reihen angeordnet sind.

Die Pulveröffnungen können in einer Längsrichtung und/oder einer Höhenrichtung des Strömungsverminderungselements und/oder diagonal voneinander beabstandet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Anordnung der Pulveröffnungen symmetrisch aus gebildet sein, beispielsweise in der Längsrichtung und/oder der Höhenrichtung. Weiter bevorzugt sind die Pulveröffnungen in Reihen und/oder in Spalten angeordnet, insbe sondere in zueinander versetzten Reihen und/oder Spalten.

Vorzugsweise sind die Pulveröffnungen im Wesentlichen über die gesamte Erstre ckung des Strömungsverminderungselements entlang dessen Höhenerstreckung und/oder im Wesentlichen über die gesamte Erstreckung des Strömungsverminde rungselements entlang dessen Längserstreckung vorgesehen, wobei die Höhenerstre ckung und die Längserstreckung des Strömungsverminderungselements jeweils quer, vorzugsweise senkrecht, zur Bewegungsrichtung der Beschichtungsvorrichtung ver laufen.

Die Pulveröffnungen sind vorzugsweise so ausgebildet und angeordnet, dass pulver förmiges Aufbaumaterial zumindest bei Stillstand der Beschichtungsvorrichtung und/o der einer Bewegung der Beschichtungsvorrichtung mit konstanter Geschwindigkeit die Pulveröffnungen passieren kann. Beispielsweise können die Pulveröffnungen einen Öffnungsdurchmesser oder eine maximale Erstreckung der Öffnung aufweisen, der bzw. die mindestens das Hundertfache eines den Pulverkörnern des Aufbaumaterials zugeordneten Korndurchmessers, beispielsweise eines maximalen Korndurchmessers oder eines Korndurchmessers eines definierten Kennwerts der Pulvergrößenvertei lung, beträgt. Ein Öffnungsdurchmesser der Pulveröffnungen kann beispielsweise im Bereich zwischen 5 mm und 10 mm liegen. Ein mittlerer Korndurchmesser des pulver förmigen Aufbaumaterials kann beispielsweise im Bereich von 50 pm +/- 20% Abwei chung liegen. Die geschlossenen, d. h. nicht von Pulveröffnungen durchdrungenen, Bereiche des Strömungsverminderungselements sind vorzugsweise so dimensioniert, dass eine Strömung in dem Pulverbehälter zumindest verringert wird. Beispielsweise kann ein Verhältnis der Gesamtöffnungsfläche aller Pulveröffnungen zur verbleibenden ge schlossenen Fläche des Strömungsverminderungselements bei mindestens 30 % und/oder höchstens 40%, vorzugsweise zwischen 30% und 40%, liegen.

Durch das so ausgebildete Strömungsverminderungselement, welches auch als Schwallblech oder Schwallplatte bezeichnet wird, kann beispielsweise eine Bewegung (Schwappen) des fluidisierten Aufbaumaterials in dem Pulverbehälter besonders gut verringert werden.

Vorzugsweise ist in dem Pulverbehälter zumindest ein zweites Strömungsverminde rungselement vorgesehen, das weiter bevorzugt eine Ausrichtung entsprechend des ersten Strömungsverminderungselements im Pulverbehälter aufweist, noch weiter be vorzugt parallel zu diesem ersten Strömungsverminderungselement angeordnet ist. Das erste und das zweite Strömungsverminderungselement sind vorzugsweise so ausgebildet und/oder in dem Pulverbehälter angeordnet, dass in einer Projektion des ersten Strömungsverminderungselements auf das zweite Strömungsverminderungs element die Pulveröffnungen des ersten und des zweiten Strömungsverminderungs elements zumindest abschnittsweise zueinander versetzt sind. Alternativ oder zusätz lich sind vorzugsweise das erste Strömungsverminderungselement und das zweite Strömungsverminderungselement in der Bewegungsrichtung der Beschichtungsvor richtung voneinander beabstandet in dem Pulverbehälter angeordnet und die Zufuhr öffnung des Pulverbehälters ist in der Bewegungsrichtung der Beschichtungsvorrich tung zwischen den Strömungsverminderungselementen vorgesehen.

Damit ist es beispielsweise möglich, die Strömung in dem Pulverbehälter besonders gut zu verringern. Durch das Bereitstellen eines zweiten Strömungsverminderungsele ments in dem Pulverbehälter, wobei die Zufuhröffnung in einem Bereich zwischen den beiden Strömungsverminderungselementen vorgesehen ist, ist es zudem beispiels weise möglich, eine funktionelle Trennung des Behälterinnenraums zu bewirken, wel- che durch das im Folgenden beschriebene Bereitstellen verschiedener Fluidisierungs zonen weiter begünstigt wird. Die versetzte Lochung der beiden Strömungsverminde rungselemente zueinander kann beispielsweise eine Bildung von Pulverwellen wäh rend der Beschleunigungsphasen der Beschichtungsvorrichtung verringern bzw. ver hindern und/oder eine schnelle und/oder homogene Pulververteilung im Innenraum des Pulverbehälters ermöglichen.

Vorzugsweise ist in einem ersten Bereich des Ausgabebereichs, welcher ein an die erste Austragseinrichtung angrenzender Bereich des Ausgabebereichs ist, eine erste Austragsfluidisierungszone zum Fluidisieren des pulverförmigen Aufbaumaterials un ter Verwendung eines Gases in dem Pulverbehälter vorgesehen und/oder in einem zweiten Bereich des Ausgabebereichs, welcher ein von der ersten Austragseinrich tung beabstandeter Bereich des Ausgabebereichs ist, ist eine zentrale Fluidisierungs zone zum Fluidisieren des pulverförmigen Aufbaumaterials unter Verwendung eines Gases in dem Pulverbehälter vorgesehen.

Durch die Bereitstellung unterschiedlicher Fluidisierungszonen ist es beispielsweise möglich, das pulverförmige Aufbaumaterial in dem Pulverbehälter lokal, d. h. entspre chend dem ersten und zweiten Bereich des Ausgabebereichs, unterschiedlich zu flui disieren oder nur in einem der Bereiche zu fluidisieren. Im Gegensatz zu einer großflä chigen Fluidisierung des Aufbaumaterials wird somit insgesamt weniger Aufbaumate rial fluidisiert, was zu einem geringeren Austrag von Pulverfein(st)anteilen führen kann und/oder eine Strömung bzw. ein Schwappen des fluidisierten Aufbaumaterials in dem Pulverbehälter verringern oder verhindern kann. Hierzu sind die Austragsfluidisie rungszone und die zentrale Fluidisierungszone vorzugsweise als zwei unabhängig voneinander ansteuerbare Zonen ausgebildet. Unter zwei unabhängig voneinander ansteuerbaren Fluidisierungszonen ist insbesondere zu verstehen, dass ein Volumen strom des durch die jeweilige Fluidisierungszone in den Pulverbehälter eingeleiteten Gases unabhängig von der anderen Fluidisierungszone einstellbar ist. Ein Volumen strom des eingeleiteten Gases kann auch Null sein. Weiter ermöglicht es die Bereit stellung unterschiedlicher Fluidisierungszonen beispielsweise den unterschiedlichen Fluidisierungszonen unterschiedliche Aufgaben bzw. Funktionen zuzuordnen. Die Flu idisierungszonen können beispielsweise in einer bestimmten Reihenfolge aktiviert werden und/oder eine unterschiedliche Durchflussrate und/oder eine unterschiedliche Aktivierungsfrequenz und/oder eine unterschiedliche Aktivierungsdauer aufweisen. Dadurch kann beispielsweise die Flexibilität des Pulveraustragsmoduls bzw. eines da mit durchführbaren Verfahrens zum Aufbringen zumindest einer Pulverschicht erhöht werden.

Weiter bevorzugt weist der Pulverbehälter zumindest einen oberen Behälterbereich auf, an dem die Zufuhröffnung vorgesehen ist, wobei die Zufuhröffnung in einer Pro jektion des zumindest einen oberen Behälterbereichs auf den Ausgabebereich noch weiter bevorzugt im Wesentlichen in einem Bereich der zentralen Fluidisierungszone vorgesehen ist.

Damit ist es beispielsweise möglich, das Aufbaumaterial in dem Pulverbehälter gezielt bereichsweise zu fluidisieren, entsprechend unterschiedlicher Verfahrensschritte wie z. B. einem Befüllschritt, in dem dem Pulverbehälter durch die Zufuhröffnung Aufbau material zugeführt wird, und/oder einem Auftragsschritt, in dem eine Schicht des pul verförmigen Aufbaumaterials auf dem Baufeld bzw. in der Arbeitsebene aufgebracht wird.

Alternativ oder zusätzlich weist der Ausgabebereich weiter bevorzugt weiter eine zweite Austragseinrichtung auf, wobei in einem dritten Bereich des Ausgabebereichs, welcher ein an die zweite Austragseinrichtung angrenzender Bereich des Ausgabebe reichs ist, eine zweite Austragsfluidisierungszone zum Fluidisieren des pulverförmigen Aufbaumaterials unter Verwendung eines Gases in dem Pulverbehälter vorgesehen ist. Noch weiter bevorzugt sind der erste und der zweite Ausgabebereich in der Bewe gungsrichtung voneinander beabstandet und die erste und die zweite Austragsfluidi sierungszone sind zwischen den beiden Ausgabebereichen vorgesehen. Noch weiter bevorzugt ist alternativ oder zusätzlich die zentrale Fluidisierungszone zwischen der ersten und der zweiten Austragsfluidisierungszone vorgesehen.

Durch das Bereitstellen einer zweiten Austragseinrichtung ist es beispielweise mög lich, aufeinanderfolgende (Teil-)Schichten des Aufbaumaterials in der Beschichtungs richtung und deren Gegenrichtung aufzubringen, wobei zum Aufbringen einer ersten (Teil-)Schicht das pulverförmige Aufbaumaterial durch eine der beiden Austragsein richtungen ausgetragen wird und zum Aufbringen einer zweiten (Teil-)Schicht das pul verförmige Aufbaumaterial durch die andere der beiden Austragseinrichtungen ausge tragen wird.

Vorzugsweise umfasst die erste und/oder zweite Austragseinrichtung eine Ausgabe öffnung, insbesondere eine spaltförmige Ausgabeöffnung, die sich in Richtung des Baufelds bzw. der Arbeitsebene über eine Dicke des Ausgabebereichs erstreckt, wo bei die Ausgabeöffnung zumindest abschnittsweise trichterförmig ausgebildet ist und/oder zumindest eine Ausgabeöffnungsfluidisierungszone aufweist. Weiter bevor zugt erstreckt sich eine Längsrichtung der spaltförmigen Ausgabeöffnung quer, insbe sondere senkrecht, zur Bewegungsrichtung der Beschichtungsvorrichtung. Mit einer derartigen, insbesondere spaltförmigen, Ausgabeöffnung ist beispielsweise eine ein fach zu realisierende Austragseinrichtung bereitgestellt. Durch das Bereitstellen zu mindest einer Ausgabeöffnungsfluidisierungszone an der Ausgabeöffnung kann bei spielsweise der Pulveraustrag weiter verbessert werden, insbesondere kann dadurch eine Brückenbildung, d. h. ein Verstopfen der Ausgabeöffnung, verhindert werden. Durch das Bereitstellen eines zumindest abschnittsweise trichterförmigen Abschnitts kann beispielsweise der Pulveraustrag verbessert werden.

Vorzugsweise umfasst zumindest eine der Fluidisierungszonen eine poröse Platte und/oder eine Lochplatte mit einer Mehrzahl von Gasauslassöffnungen, wobei die Gasauslassöffnungen für das Gas durchlässig, für Pulver jedoch nicht durchlässig ausgebildet sind, wobei die poröse Platte bzw. die Lochplatte weiter bevorzugt aus ei nem Metall gebildet ist und/oder in einem additiven Herstellverfahren durch schicht weises selektives Verfestigen eines Aufbaumaterials gefertigt wurde. Weiter bevorzugt ist die poröse Platte und/oder Lochplatte, besonders bevorzugt als Einheit mit einer Kammer, als ein auswechselbarer Einsatz ausgebildet. Die Kammer dient der Auf nahme eines zugeführten Gases, bevor dieses durch die poröse Platte und/oder Loch platte in den Innenraum des Pulverbehälters einströmt. Der Einsatz ist vorzugsweise mittels eines oder mehrerer Dichtelemente gegenüber dem Ausgabebereich und/oder weiteren Fluidisierungszonen abgedichtet. Damit ist es beispielsweise möglich, den Einsatz zu Reinigungszwecken und/oder bei Verwendung eines anderen Aufbaumate rials zu entnehmen und/oder auszuwechseln.

Vorzugsweise umfasst zumindest eine der Fluidisierungszonen eine Regeleinrichtung zum Einstellen eines Volumenstroms durch die zumindest eine Fluidisierungszone.

Mit anderen Worten ist die Regeleinrichtung vorzugsweise zum Einstellen eines Volu menstroms des im Betrieb durch die Fluidisierungszone in den Pulverbehälter einströ menden Gases ausgebildet. Damit ist es beispielsweise möglich, den Volumenstrom des Gases durch die Fluidisierungszone in den Pulverbehälter unabhängig von weite ren Fluidisierungszonen des Pulverbehälters einzustellen und somit eine lokale Fluidi sierung des Aufbaumaterials zu erzeugen, welche durch die Regeleinrichtung steuer bar ist. Die Regeleinrichtung kann beispielsweise als Massendurchflussregler (Mass flow Controller, MFC) und/oder als zumindest ein schaltbares Ventil ausgebildet sein.

Ein Pulveraustragsmodul gemäß einem weiteren Aspekt dient für eine Beschichtungs vorrichtung einer Vorrichtung zum additiven Fierstellen eines dreidimensionalen Ob jekts durch schichtweises Aufbringen von pulverförmigem Aufbaumaterial und selekti ves Verfestigen der aufgebrachten Schicht an Stellen, entsprechend dem jeweiligen Querschnitt des dreidimensionalen Objekts in der jeweiligen Schicht, wobei die Be schichtungsvorrichtung zum schichtweisen Aufbringen des Aufbaumaterials in zumin dest einer Bewegungsrichtung über eine Arbeitsebene der Vorrichtung bewegbar in der Vorrichtung vorgesehen ist. Das Pulveraustragsmodul weist einen Pulverbehälter zur Aufnahme des pulverförmigen Aufbaumaterials auf und der Pulverbehälter um fasst eine Zufuhröffnung zum Zuführen von pulverförmigem Aufbaumaterial zu dem Pulverbehälter und einen im bestimmungsgemäßen Betrieb der Beschichtungsvorrich tung der Arbeitsebene zugewandten Ausgabebereich, der zumindest eine erste Aus tragseinrichtung zum Austragen von pulverförmigem Aufbaumaterial aufweist, wobei in einem ersten Bereich des Ausgabebereichs, welcher ein an die erste Austragsein richtung angrenzender Bereich des Ausgabebereichs ist, eine Austragsfluidisierungs zone zum Fluidisieren des pulverförmigen Aufbaumaterials unter Verwendung eines Gases in dem Pulverbehälter vorgesehen ist und/oder in einem zweiten Bereich des Ausgabebereichs, welcher ein von der ersten Austragseinrichtung beabstandeter Be reich des Ausgabebereichs ist, eine zentrale Fluidisierungszone zum Fluidisieren des pulverförmigen Aufbaumaterials unter Verwendung eines Gases in dem Pulverbehäl ter vorgesehen ist. Vorzugsweise umfasst das Pulveraustragsmodul weiter zumindest ein erstes in dem Pulverbehälter vorgesehenes Strömungsverminderungselement, wobei der Pulverbehälter das Strömungsverminderungselement weiter bevorzugt an zumindest einem oberen Behälterbereich aufweist und/oder wobei sich das Strö mungsverminderungselement im Wesentlichen von dem zumindest einen oberen Be hälterbereich in Richtung des Ausgabebereichs erstreckt und/oder wobei das Strö mungsverminderungselement zumindest eine, vorzugsweise eine Mehrzahl von strö mungsvermindernden Strukturen, bevorzugt das Strömungsverminderungselement durchdringenden Pulveröffnungen, aufweist.

Mit einem derartigen Pulveraustragsmodul ist es beispielsweise möglich, das pulver förmige Aufbaumaterial in dem Pulverbehälter in verschiedenen Bereichen insbeson dere unabhängig voneinander zu fluidisieren. Das Pulveraustragsmodul gemäß dem weiteren Aspekt kann durch die oben beschriebenen bzw. in den in den Unteransprü chen angeführten Merkmale des erfindungsgemäßen Pulveraustragsmoduls weiterge bildet sein.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung dient zum additiven Herstellen eines dreidimensi onalen Objekts durch schichtweises Aufbringen von pulverförmigem Aufbaumaterial und selektives Verfestigen der aufgebrachten Schicht an Stellen, die dem jeweiligen Querschnitt des dreidimensionalen Objekts in der jeweiligen Schicht entsprechen, und umfasst eine Beschichtungsvorrichtung, die zum schichtweisen Aufbringen des Auf baumaterials in zumindest einer Bewegungsrichtung über eine Arbeitsebene der Vor richtung bewegbar in der Vorrichtung vorgesehen ist, wobei die Beschichtungsvorrich tung ein oben beschriebenes erfindungsgemäßes Pulveraustragsmodul und/oder ein Pulveraustragsmodul gemäß dem oben beschriebenen weiteren Aspekt umfasst. Da mit ist es beispielsweise möglich, die oben in Bezug auf das Pulveraustragsmodul be schriebenen Wirkungen auch in einer additiven Herstellvorrichtung zu erzielen.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Aufbringen zumindest einer Schicht eines pul verförmigen Aufbaumaterials ist durchführbar bzw. wird durchgeführt in einer Vorrich tung zur additiven Herstellung eines dreidimensionalen Objekts durch schichtweises Aufbringen von pulverförmigem Aufbaumaterial und selektives Verfestigen der aufge brachten Schichten an Stellen, entsprechend dem jeweiligen Querschnitt des dreidi mensionalen Objekts in der jeweiligen Schicht, wobei eine Beschichtungsvorrichtung zum Aufbringen einer Schicht des pulverförmigen Aufbaumaterials in zumindest einer Bewegungsrichtung über eine Arbeitsebene der Vorrichtung bewegt wird, wobei die Beschichtungsvorrichtung ein Pulveraustragsmodul umfasst und wobei das Pul- veraustragsmodul einen Pulverbehälter aufweist, der pulverförmiges Aufbaumaterials aufnimmt. Der Pulverbehälter umfasst eine Zufuhröffnung zum Zuführen des pulver förmigen Aufbaumaterials zu dem Pulverbehälter, einen im bestimmungsgemäßen Betrieb der Beschichtungsvorrichtung der Arbeitsebene zugewandten Ausgabebe reich, wobei der Ausgabebereich zumindest eine erste Austragseinrichtung zum Aus tragen von pulverförmigem Aufbaumaterial und zumindest eine Fluidisierungszone zum Fluidisieren des pulverförmigen Aufbaumaterials unter Verwendung eines Gases in dem Pulverbehälter aufweist, und zumindest ein erstes in dem Pulverbehälter vor gesehenes Strömungsverminderungselement. Vorzugsweise umfasst das Pulveraus tragsmodul in einem ersten Bereich des Ausgabebereichs, welcher ein an die erste Austragseinrichtung angrenzender Bereich des Ausgabebereichs ist, eine Austragsflu idisierungszone zum Fluidisieren des pulverförmigen Aufbaumaterials unter Verwen dung eines Gases in dem Pulverbehälter und in einem zweiten Bereich des Ausgabe bereichs, welcher ein von der ersten Austragseinrichtung beabstandeter Bereich des Ausgabebereichs ist, eine zentrale Fluidisierungszone zum Fluidisieren des pulverför migen Aufbaumaterials unter Verwendung eines Gases in dem Pulverbehälter, wobei Gas zumindest zeitweise durch die Austragsfluidisierungszone und/oder die zentrale Fluidisierungszone in den Pulverbehälter eingeleitet wird. Vorzugsweise wird in dem Verfahren zumindest zeitweise pulverförmiges Aufbaumaterial von der ersten Aus tragseinrichtung ausgetragen und zumindest zeitweise Gas durch zumindest eine der oben beschriebenen Fluidisierungszonen in den Pulverbehälter eingeleitet. Damit ist es beispielsweise möglich, die oben in Bezug auf das Pulveraustragsmodul beschrie benen Wirkungen auch in einem Verfahren zum Aufbringen zumindest einer Pulver schicht zu erzielen. Vorzugsweise wird vor dem Bewegen der Beschichtungsvorrichtung über die Arbeits ebene und/oder über das Baufeld ein Befüllschritt durchgeführt, in dem dem Pulverbe hälter durch die Zufuhröffnung pulverförmiges Aufbaumaterial zugeführt wird und in dem Gas zumindest durch die zentrale Fluidisierungszone, vorzugsweise durch die zentrale Fluidisierungszone und die Austragsfluidisierungszone, in den Pulverbehälter eingeleitet wird, wobei in dem Befüllschritt pulverförmiges Aufbaumaterial bis zu einer vorab festgelegten Füllstandshöhe in dem Pulverbehälter zugeführt wird, die vorzugs weise mittels einer Lichtschranke erfasst wird. Durch das Einleiten eines Gases durch die zentrale Fluidisierungszone kann das Aufbaumaterial in einem mittleren Bereich des Pulverbehälters in Bezug auf die Beschichtungsrichtung, in dem vorzugsweise die Zufuhröffnung vorgesehen ist, fluidisiert werden, um somit beispielsweise eine bes sere Verteilung des Aufbaumaterials in dem Pulverbehälter zu ermöglichen. Die Ver teilung des Aufbaumaterials in dem Pulverbehälter kann zudem durch das Einleiten des Gases durch die Austragsfluidisierungszone(n) zum Fluidisieren des Aufbaumate rials in diesen Bereichen weiter verbessert werden.

Durch das Festlegen einer in dem Pulverbehälter zu erzielenden Füllstandshöhe des pulverförmigen Aufbaumaterials ist es beispielsweise möglich, dem Pulverbehälter eine reproduzierbare Pulvermenge zuzuführen bzw. eine reproduzierbare Pulver menge in dem Pulverbehälter zu erzielen. Alternativ oder zusätzlich kann, unabhängig von dem Befüllschritt, ein Füllstandshöhe-Erfassungsschritt durchgeführt werden, in dem eine aktuelle Füllstandshöhe des pulverförmigen Aufbaumaterials in dem Pulver behälter beispielsweise durch die Lichtschranke erfasst wird.

Vorzugsweise wird während des Bewegens der Beschichtungsvorrichtung über die Ar beitsebene bzw. über das Baufeld Gas zumindest durch die Austragsfluidisierungs zone in den Pulverbehälter eingeleitet, wobei durch die zentrale Fluidisierungszone Gas mit einem geringeren Volumenstrom als durch die Austragsfluidisierungszone und/oder im Wesentlichen kein Gas durch die zentrale Fluidisierungszone in den Pul verbehälter eingeleitet wird. Dadurch, dass das Aufbaumaterial im Bereich der Aus tragseinrichtung fluidisiert wird, d. h. das Gas durch die Austragsfluidisierungszone in den Pulverbehälter eingeleitet wird, kann beispielsweise ein homogener Pulveraustrag erzielt werden. Im Gegensatz zu einer maximalen Fluidisierung, bei der Gas auch durch die zentrale Fluidisierungszone mit einem großen Volumenstrom eingeleitet wird, z. B. in dem oben beschriebenen Befüllschritt, wird durch die Verringerung des Volumenstroms der zentralen Fluidisierungszone insgesamt weniger Aufbaumaterial fluidisiert, was den Anteil von Pulverfein(st)austrag und/oder ein Schwappen des Auf baumaterials, insbesondere in einem nachfolgenden Schritt der Verlangsamung (Ab bremsen) der Beschichtungsvorrichtung, verringern kann.

Wie nachfolgend beschrieben, sind die Fluidisierungszonen bzw. die Volumenströme des durch die jeweiligen Fluidisierungszonen strömenden Gases vorzugsweise unab hängig voneinander schaltbar bzw. steuerbar. Eine derartige Steuerung kann bei spielsweise abhängig von einer aktuell ausgeführten Funktion der Beschichtungsvor richtung (z. B. Befüllen oder Schichtauftrag) durchgeführt werden und/oder abhängig von einer Beschleunigung der Beschichtungsvorrichtung (z. B. keine Beschleunigung, d. h. die Beschichtungsvorrichtung ruht oder bewegt sich mit im Wesentlichen kon stanter Geschwindigkeit, oder die Beschichtungsvorrichtung wird beschleunigt (posi tive Beschleunigung, d. h. Geschwindigkeitserhöhung, oder negative Beschleunigung, d. h. Geschwindigkeitsverringerung)).

Durch das nachfolgend beschriebene gezielte Ansteuern der Fluidisierungszonen ist es beispielsweise möglich, einen Zeitraum der maximalen Fluidisierung (durch alle Fluidisierungszonen) möglichst kurz zu halten, beispielsweise lediglich während des Befüllens des Pulverbehälters, und somit den Austrag von Pulverfein(st)austrag zu verringern bzw. zu minimieren. Ein Befüllvorgang kann beispielsweise lediglich einen Bruchteil der Zeitspanne eines Beschichtungs- und/oder Belichtungsvorgangs dauern.

Allgemein sei noch bemerkt, dass bei der Ansteuerung der einzelnen Fluidisierungs zonen zumindest eine Fluidisierungszone deaktiviert sein kann, d. h. kein Gas durch diese Fluidisierungszone eingeleitet wird (Volumenstrom ist Null), oder dass die zu mindest eine Fluidisierungszone nur reduziert betrieben wird, d. h. dass so wenig Gas (kleiner Volumenstrom) durch die Fluidisierungszone eingeleitet wird, dass das Auf baumaterial nur in sehr geringem Umfang fluidisiert wird, insbesondere falls (material abhängig) eine Deaktivierung zum erschwerten Wiederherstellen eines Wirbelbettes führen sollte. Die Deaktivierung kann beispielsweise das Ausbilden eines kompaktier- ten Festbettes (auch als Pulverpfropfen bezeichnet) bewirken.

Vorzugsweise wird während einer Verringerung und/oder einer Erhöhung der Ge schwindigkeit der Beschichtungsvorrichtung der Volumenstrom des durch die Aus tragsfluidisierungszone und/oder die zentrale Fluidisierungszone in den Pulverbehälter eingeleiteten Gases verringert. Alternativ oder zusätzlich wird vorzugsweise zu Beginn des Austragens des pulverförmigen Aufbaumaterials durch die Austragseinrichtung der Volumenstrom des durch die Austragsfluidisierungszone und/oder die zentrale Fluidisierungszone in den Pulverbehälter eingeleiteten Gases erhöht. Durch das Ver ringern des Volumenstroms bei einer Verringerung und/oder Erhöhung der Geschwin digkeit, d. h. allgemein einer Beschleunigung, der Beschichtungsvorrichtung kann bei spielsweise ein Schwappen des pulverförmigen Aufbaumaterials in dem Pulverbehäl ter verringert oder verhindert werden. Durch das Erhöhen des Volumenstroms zu Be ginn des Pulveraustrags kann beispielsweise ein verbesserter (anfänglicher) Pul- veraustrag erzielt werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Aufbringen zumindest einer Schicht eines pulverförmigen Aufbaumaterials bereitgestellt, das durchführbar ist bzw. durchgeführt wird in einer Vorrichtung zur additiven Fierstellung eines dreidimensiona len Objekts durch schichtweises Aufbringen von pulverförmigem Aufbaumaterial und selektives Verfestigen der aufgebrachten Schichten an Stellen, entsprechend dem je weiligen Querschnitt des dreidimensionalen Objekts in der jeweiligen Schicht, wobei eine Beschichtungsvorrichtung zum Aufbringen einer Schicht des pulverförmigen Auf baumaterials in zumindest einer Bewegungsrichtung über eine Arbeitsebene der Vor richtung bewegt wird. Die Beschichtungsvorrichtung umfasst ein Pulveraustragsmodul und das Pulveraustragsmodul weist einen Pulverbehälter auf, der pulverförmiges Auf baumaterial aufnimmt. Der Pulverbehälter umfasst eine Zufuhröffnung zum Zuführen von pulverförmigem Aufbaumaterial zu dem Pulverbehälter und einen im bestim mungsgemäßen Betrieb der Beschichtungsvorrichtung der Arbeitsebene zugewandten Ausgabebereich, wobei der Ausgabebereich zumindest eine erste Austragseinrichtung zum Austragen von pulverförmigem Aufbaumaterial aufweist. In einem ersten Bereich des Ausgabebereich, welcher ein an die erste Austragseinrichtung angrenzender Be reich des Ausgabebereichs ist, ist eine Austragsfluidisierungszone zum Fluidisieren des pulverförmigen Aufbaumaterials unter Verwendung eines Gases in dem Pulverbe hälter vorgesehen und/oder in einem zweiten Bereich des Ausgabebereichs, welcher ein von der ersten Austragseinrichtung beabstandeter Bereich des Ausgabebereichs ist, ist eine zentrale Fluidisierungszone zum Fluidisieren des pulverförmigen Aufbau materials unter Verwendung eines Gases in dem Pulverbehälter vorgesehen und Gas wird zumindest zeitweise durch die Austragsfluidisierungszone und/oder die zentrale Fluidisierungszone in den Pulverbehälter eingeleitet. Vorzugsweise umfasst das Pul- veraustragsmodul weiter zumindest ein erstes in dem Pulverbehälter vorgesehenes Strömungsverminderungselement, wobei der Pulverbehälter das Strömungsverminde rungselement weiter bevorzugt an zumindest einem oberen Behälterbereich aufweist und/oder wobei sich das Strömungsverminderungselement im Wesentlichen von dem zumindest einen oberen Behälterbereich in Richtung des Ausgabebereichs erstreckt und/oder wobei das Strömungsverminderungselement zumindest eine, vorzugsweise eine Mehrzahl von strömungsvermindernden Strukturen, bevorzugt das Strömungs verminderungselement durchdringenden Pulveröffnungen, aufweist.

Damit ist es beispielsweise möglich, die oben in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren zum Aufbringen zumindest einer Schicht beschriebenen Wirkungen oder ähnliche Wirkungen auch bei Verwendung eines Pulveraustragsmoduls ohne Strö mungsverminderungselement zu erzielen. Das Verfahren zum Aufbringen zumindest einer Pulverschicht gemäß dem weiteren Aspekt kann durch die oben beschriebenen bzw. in den in den Unteransprüchen angeführten Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Aufbringen zumindest einer Pulverschicht weitergebildet sein.

Ein erfindungsgemäßes Fierstellungsverfahren dient zur additiven Fierstellung eines dreidimensionalen Objekts in einer Vorrichtung durch schichtweises Aufbringen von pulverförmigem Aufbaumaterial und selektives Verfestigen der aufgebrachten Schicht an Stellen, die dem jeweiligen Querschnitt des dreidimensionalen Objekts in der jewei ligen Schicht entsprechen, wobei zum Aufbringen zumindest einer Schicht des Auf baumaterials ein oben beschriebenes erfindungsgemäßes Verfahren und/oder ein oben beschriebenes Verfahren gemäß dem weiteren Aspekt durchgeführt wird. Damit ist es beispielsweise möglich, die oben in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren zum Aufbringen zumindest einer Schicht des pulverförmigen Aufbaumateri als und/oder das Verfahren zum Aufbringen zumindest einer Schicht des pulverförmi gen Aufbaumaterials gemäß dem weiteren Aspekt beschriebenen Wirkungen auch in einem additiven Herstellverfahren zu erzielen.

Ein weiteres Verfahren dient zur Ansteuerung einer Beschichtungsvorrichtung und ist durchführbar bzw. wird durchgeführt in einer Vorrichtung zur additiven Herstellung ei nes dreidimensionalen Objekts durch schichtweises Aufbringen von pulverförmigem Aufbaumaterial und selektives Verfestigen der aufgebrachten Schichten an Stellen entsprechend dem jeweiligen Querschnitt des dreidimensionalen Objekts in der jewei ligen Schicht, wobei die Beschichtungsvorrichtung zum Aufbringen einer Schicht des pulverförmigen Aufbaumaterials so angesteuert wird, dass sie in zumindest einer Be wegungsrichtung über eine Arbeitsebene der Vorrichtung bewegt wird. Die Beschich tungsvorrichtung umfasst ein Pulveraustragsmodul, wobei das Pulveraustragsmodul einen Pulverbehälter aufweist, der pulverförmiges Aufbaumaterials aufnimmt. Der Pul verbehälter umfasst eine Zufuhröffnung zum Zuführen des pulverförmigen Aufbauma terials zu dem Pulverbehälter und einen im bestimmungsgemäßen Betrieb der Be schichtungsvorrichtung der Arbeitsebene zugewandten Ausgabebereich. Der Ausgab ebereich weist zumindest eine erste Austragseinrichtung auf, die so angesteuert wird, dass sie zumindest zeitweise pulverförmiges Aufbaumaterial austrägt. Weiter weist der Ausgabebereich zumindest eine Fluidisierungszone auf, die so angesteuert wird, dass sie zumindest zeitweise pulverförmige Aufbaumaterial unter Verwendung eines Gases in dem Pulverbehälter fluidisiert. Weiter umfasst der Pulverbehälter zumindest ein erstes in dem Pulverbehälter vorgesehenes Strömungsverminderungselement und/oder in einem ersten Bereich des Ausgabebereichs, welcher ein an die erste Aus tragseinrichtung angrenzender Bereich des Ausgabebereichs ist, ist eine Austragsflui disierungszone zum Fluidisieren des pulverförmigen Aufbaumaterials unter Verwen dung eines Gases in dem Pulverbehälter vorgesehen und/oder in einem zweiten Be reich des Ausgabebereichs, welcher ein von der ersten Austragseinrichtung beabstan- deter Bereich des Ausgabebereichs ist, ist eine zentrale Fluidisierungszone zum Flui disieren des pulverförmigen Aufbaumaterials unter Verwendung eines Gases in dem Pulverbehälter vorgesehen und wobei Gas zumindest zeitweise durch die Austragsflu idisierungszone und/oder die zentrale Fluidisierungszone in den Pulverbehälter einge leitet wird. Insbesondere kann die Beschichtungsvorrichtung derart angesteuert sein bzw. werden, dass sie ein oben beschriebenes Verfahren zum Aufbringen zumindest einer Pulverschicht durchführt.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Be schreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen.

Fig. 1 ist eine schematische, teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht einer Vor richtung zum generativen Fierstellen eines dreidimensionalen Objekts ge mäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 ist eine schematische, im Schnitt dargestellte Ansicht eines Pulveraustrags- moduls der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung.

Fig. 3 ist eine schematische Draufsicht auf einen Ausgabebereich des in Fig. 2 gezeigten Pulveraustragsmoduls von oben.

Fig. 4a ist eine schematische Ansicht eines in dem in Fig. 2 und Fig. 3 gezeigten

Pulveraustragsmoduls vorgesehenen Strömungsverminderungselements und Fig. 4b zeigt die Ausrichtung zweier Strömungsverminderungsele mente in dem in Fig. 2 und Fig. 3 gezeigten Pulveraustragsmodul in Bezug aufeinander.

Fig. 5 ist ein schematisches Blockdiagramm, das die Schritte eines Verfahrens zum Aufbringen einer Pulverschicht in der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung unter Verwendung des in Fig. 2 und 3 gezeigten Pulveraustragsmoduls zeigt.

Im Folgenden wird mit Bezug auf Fig. 1 eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung ist eine Lasersinter- oder Laserschmelzvorrichtung 1. Zum Aufbauen eines Objekts 2 enthält sie eine Prozess kammer 3 mit einer Kammerwandung 4.

In der Prozesskammer 3 ist ein nach oben offener Behälter 5 mit einer Behälterwan dung 6 angeordnet. Durch die obere Öffnung des Behälters 5 ist eine Arbeitsebene 7 definiert, wobei der innerhalb der Öffnung liegende Bereich der Arbeitsebene 7, der zum Aufbau des Objekts 2 verwendet werden kann, als Baufeld 8 bezeichnet wird.

In dem Behälter 5 ist ein in einer vertikalen Richtung V bewegbarer T räger 10 ange ordnet, an dem eine Grundplatte 11 angebracht ist, die den Behälter 5 nach unten ab schließt und damit dessen Boden bildet. Die Grundplatte 11 kann eine getrennt von dem Träger 10 gebildete Platte sein, die an dem Träger 10 befestigt ist, oder sie kann integral mit dem Träger 10 gebildet sein. Je nach verwendetem Pulver und Prozess kann auf der Grundplatte 11 noch eine Bauplattform 12 als Bauunterlage angebracht sein, auf der das Objekt 2 aufgebaut wird. Das Objekt 2 kann aber auch auf der Grundplatte 11 selber aufgebaut werden, die dann als Bauunterlage dient. In Fig. 1 ist das in dem Behälter 5 auf der Bauplattform 12 zu bildende Objekt 2 unterhalb der Ar beitsebene 7 in einem Zwischenzustand dargestellt mit mehreren verfestigten Schich ten, umgeben von unverfestigt gebliebenem Aufbaumaterial 13. Die vertikale Richtung V definiert die z-Richtung eines kartesischen Koordinatensystems.

Die Lasersintervorrichtung 1 enthält weiter einen Vorratsbehälter 14 für ein durch elektromagnetische Strahlung verfestigbares pulverförmiges Aufbaumaterial 15 und eine in zumindest einer Bewegungsrichtung B, welche auch als Beschichtungsrich tung bezeichnet wird, bewegbare Beschichtungsvorrichtung 16 zum Aufbringen des Aufbaumaterials 15 innerhalb des Baufelds 8. Die Bewegungsrichtung B ist in Fig. 1 eine horizontale Richtung und definiert die x-Achse des kartesischen Koordinatensys tems, dessen z-Richtung durch die vertikale Richtung V des Trägers 10 festgelegt ist. Vorzugsweise erstreckt sich die Beschichtungsvorrichtung 16 quer zu ihrer Bewe gungsrichtung B, d. h. in y-Richtung bzw. in Fig. 1 in die Zeichenebene hinein, über den ganzen zu beschichtenden Bereich. Die Beschichtungsvorrichtung 16 umfasst ein Pulveraustragsmodul 18, welches weiter unten in Bezug auf die Figuren 2, 3, 4a und 4b näher beschrieben wird und in Fig. 1 nicht gezeigt ist. Weiter umfasst die Beschich tungsvorrichtung 16 zumindest ein in den Figuren nicht gezeigtes Beschichterelement, beispielsweise eine Auftragswalze und/oder eine Auftragsklinge und/oder ein flexibles Auftragselement, z.B. eine flexible Gummilippe oder eine Bürste, zum Ausziehen des pulverförmigen Aufbaumaterials 15 zu einer gleichmäßigen Schicht und/oder Verdich ten einer aufgebrachten Schicht. Das zumindest eine Beschichterelement kann auch an dem Pulveraustragsmodul vorgesehen sein.

Als Aufbaumaterial können verschiedene Arten von Pulver verwendet werden, insbe sondere Metallpulver, Kunststoffpulver, Keramikpulver, Sand, gefüllte, beschichtete oder gemischte Pulver.

Optional ist in der Prozesskammer 3 eine Strahlungsheizung 17 angeordnet, die zum Beheizen des aufgebrachten Aufbaumaterials 15 dient. Als Strahlungsheizung 17 kann beispielsweise ein Infrarotstrahler vorgesehen sein.

Die Lasersintervorrichtung 1 enthält ferner eine Belichtungsvorrichtung 20 mit einem Laser 21 , der einen Laserstrahl 22 erzeugt, der über eine Umlenkvorrichtung 23 um gelenkt und durch eine Fokussiervorrichtung 24 über ein Einkoppelfenster 25, das an der Oberseite der Prozesskammer 3 in der Kammerwandung 4 angebracht ist, auf die Arbeitsebene 7 fokussiert wird.

Weiter enthält die Lasersintervorrichtung 1 eine Steuereinheit 29, über die die einzel nen Bestandteile der Vorrichtung 1 in koordinierter Weise zum Durchführen des Bau prozesses gesteuert werden. Alternativ kann die Steuereinheit auch teilweise oder ganz außerhalb der Vorrichtung angebracht sein. Die Steuereinheit kann eine CPU enthalten, deren Betrieb durch ein Computerprogramm (Software) gesteuert wird. Das Computerprogramm kann getrennt von der Vorrichtung auf einem Speichermedium gespeichert sein, von dem aus es in die Vorrichtung, insbesondere in die Steuerein heit geladen werden kann. Im Betrieb wird zum Aufbringen einer Pulverschicht zunächst der Träger 10 um eine Höhe abgesenkt, die der gewünschten Schichtdicke entspricht. Die Beschichtungsvor richtung 16 fährt zunächst zu dem Vorratsbehälter 14 und nimmt aus ihm eine zum Aufbringen zumindest einer Schicht ausreichende Menge des Aufbaumaterials 15 in das Pulveraustragsmodul 18 (in Fig. 1 nicht gezeigt; s. hierzu z. B. Fig. 2) auf. Dann fährt die Beschichtungsvorrichtung 16 über das Baufeld 8, bringt dort pulverförmiges Aufbaumaterials 15 auf die Bauunterlage oder eine bereits vorher vorhandene Pulver schicht auf und zieht es zu einer Pulverschicht aus. Das Aufbringen erfolgt zumindest über den gesamten Querschnitt des herzustellenden Objekts 2, vorzugsweise über das gesamte Baufeld 8, also den durch die Behälterwandung 6 begrenzten Bereich. Optional wird das pulverförmige Aufbaumaterial 15 mittels einer Strahlungsheizung 17 auf eine Arbeitstemperatur aufgeheizt.

Anschließend wird der Querschnitt des herzustellenden Objekts 2 von dem Laser strahl 22 abgetastet, sodass das pulverförmige Aufbaumaterial 15 an den Stellen ver festigt wird, die dem Querschnitt des herzustellenden Objekts 2 entsprechen. Dabei werden die Pulverkörner an diesen Stellen mittels der durch die Strahlung einge- brachte Energie teilweise oder vollständig aufgeschmolzen, so dass sie nach einer Abkühlung miteinander verbunden als Festkörper vorliegen. Diese Schritte werden so lange wiederholt, bis das Objekt 2 fertiggestellt ist und der Prozesskammer 3 entnom men werden kann.

Im Folgenden wir mit Bezug auf Fig. 2 und Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel des Pul- veraustragsmoduls 18 der Beschichtungsvorrichtung 16 beschrieben. Das Pulveraus tragsmodul umfasst einen Pulverbehälter 30 zur Aufnahme des pulverförmigen Auf baumaterials. Fig. 2 zeigt eine Ansicht des Pulveraustragsmoduls 18 bzw. des Pulver behälters 30 im Schnitt, wobei die Schnittebene im Wesentlichen senkrecht zur Ar beitsebene 7 und parallel zur Bewegungsrichtung B der Beschichtungsvorrichtung 16, d. h. parallel zur x-z-Ebene, verläuft. Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf einen Ausgabebe reich bzw. Behälterboden 31 des Pulverbehälters 30 von oben (parallel zur x-y-Ebene, also parallel zur Bewegungsrichtung B). Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, umfasst der Pulverbehälter 30 als oberen (d. h. der Ar beitsebene 7 (s. Fig. 1 ) im bestimmungsgemäßen Betrieb abgewandten) Behälterbe reich eine Behälterdecke 32, die den Pulverbehälter 30 nach oben begrenzt und in der eine Zufuhröffnung 33 zum Zuführen des pulverförmigen Aufbaumaterials 15 zu dem Pulverbehälter 30 vorgesehen ist. Als unteren (d. h. der Arbeitsebene 7 (s. Fig. 1 ) im bestimmungsgemäßen Betrieb zugewandten) Behälterbereich umfasst der Pulverbe hälter 30 einen Ausgabebereich, welcher als Behälterboden 31 ausgebildet ist und den Pulverbehälter 30 nach unten begrenzt. Seitlich wird der Pulverbehälter 30 von einer Behälterwandung begrenzt, von der in Fig. 2 lediglich die in Bewegungsrichtung B vorne liegende Seitenwand 34b und die in Bewegungsrichtung B hinten liegende Seitenwand 34a gezeigt sind. An der Zuführöffnung 33 kann ein in den Figuren nicht gezeigter Deckel zum Verschließen der Zufuhröffnung 33 vorgesehen sein.

Der Innenraum des Pulverbehälters 30 erstreckt sich zwischen der Behälterdecke 32 und dem Behälterboden 31 , d. h. in z-Richtung, über eine Flöhe Fl und entlang der Be wegungsrichtung B, d. h. in x-Richtung, über eine Breite A. Senkrecht zu seiner Flöhe Fl und der Breite A, d. h. in y-Richtung, erstreckt sich der Innenraum des Pulverbehäl ters 30 über eine Länge L (s. Fig. 3).

Der Behälterboden 31 weist, wie aus Fig. 2 ersichtlich, in z-Richtung, d. h. parallel zur Flöhe Fl des Innenraums des Pulverbehälters 31 , eine Dicke d auf. Die Dicke d ist vor zugsweise kleiner als die Flöhe Fl des Innenraums des Pulverbehälters 30. Weiter um fasst der Behälterboden 31 zwei als Ausgabespalte 36a, 36b ausgebildete spaltför mige Ausgabeöffnungen bzw. Austragseinrichtungen, die sich in z-Richtung jeweils über die gesamte Dicke d des Ausgabebereichs erstrecken. Sie bilden jeweils eine Ausgabeöffnung zum Austragen von in dem Pulverbehälter 30 vorgesehenen pulver förmigen Aufbaumaterial nach unten, d. h. in Richtung der Arbeitsebene 7 (in Fig. 2 nicht gezeigt; s. hierzu Fig. 1 ). Weiter kann an zumindest einem der Ausgabespalte 36a, 36b ein in den Figuren nicht näher gezeigtes Austragselement zum Regulieren der durch den Ausgabespalt 36a, 36b ausgetragenen Pulvermenge und/oder zum zu mindest teilweisen Öffnen und/oder Verschließen des Ausgabespaltes 36a, 36b vor gesehen sein. Das Austragselement (in den Figuren nicht gezeigt) kann beispiels- weise als ein Schieber und/oder eine (Dosier-)Walze ausgebildet sein. Die zwei Aus gabespalte 36a, 36b sind in der Bewegungsrichtung B, d. h. in x-Richtung, voneinan der beabstandet an dem Behälterboden 31 vorgesehen. In Fig. 2 ist der rechte Ausga bespalt 36b der in der (aktuellen) Bewegungsrichtung B vorne liegende Ausgabespalt und der linke Ausgabespalt 36a der in der (aktuellen) Bewegungsrichtung B hinten lie gende Ausgabespalt. Vorzugsweise sind die Ausgabespalte 36b, 36a an einer in Be wegungsrichtung B vorne bzw. hinten liegenden Begrenzung des Behälterbodens 31 vorgesehen.

In ihren an den Behälterboden 31 angrenzenden Bereichen weisen die Seitenwände 34a und 34b optional jeweils einen schrägen Abschnitt 35a bzw. 35b auf, der als Rampe ausgebildet ist und schräg zu dem jeweiligen Ausgabespalt 36a bzw. 36b hin abfällt, d. h. zumindest abschnittsweise trichterförmig ausgebildet ist. Der schräge Ab schnitt 35a, 35b der Seitenwand 34a, 34b geht vorzugsweise jeweils in einen im We sentlichen senkrechten Wandabschnitt 37a bzw. 37b des Behälterbodens 31 über, welcher den jeweiligen Ausgabespalt 36a bzw. 36b in der Bewegungsrichtung B, d. h. in x-Richtung, oder deren Gegenrichtung begrenzt. Alternativ kann auch der schräge Abschnitt 35a, 35b selbst den jeweiligen Ausgabespalt 36a bzw. 36b in der Bewe gungsrichtung B, d. h. in x-Richtung, oder deren Gegenrichtung zumindest teilweise begrenzen, d. h. der Behälterboden 31 kann auch ohne die senkrechten Wandab schnitt 37a bzw. 37b bereitgestellt sein.

Weiter umfasst der Behälterboden 31 einen an den in Bewegungsrichtung B vorne lie genden Ausgabespalt 36b angrenzenden ersten Bereich, an dem eine erste Austrags fluidisierungszone 41 b vorgesehen ist. Weiter umfasst der Behälterboden 31 einen an den in Bewegungsrichtung B hinten liegenden Ausgabespalt 36a angrenzenden drit ten Bereich, an dem eine zweite Austragsfluidisierungszone 41 a vorgesehen ist. Zwi schen dem ersten und dem dritten Bereich des Behälterbodens 31 ist ein zweiter Be reich des Behälterbodens 31 vorgesehen, welcher von den Ausgabespalten 36a, 36b jeweils beabstandet ist und an dem eine zentrale Fluidisierungszone 40 vorgesehen ist. Die erste und zweite Austragsfluidisierungszone 41 b, 41 a können von dem jeweili gen Ausgabespalt 36b, 36a beabstandet vorgesehen sein oder jeweils an diesen an- grenzen (wie in Fig. 2 gezeigt). Die zentrale Fluidisierungszone 40 kann von der ers ten und/oder der zweiten Austragsfluidisierungszone 41 b, 41 a beabstandet vorgese hen sein (wie in Fig. 2 gezeigt) oder an diese angrenzen.

Die erste Austragsfluidisierungszone 41 b umfasst einen in dem Behälterboden 31 ausgebildeten Flohlraum 44b, welcher durch eine poröse Platte und/oder Lochplatte 45b von dem Innenraum des Pulverbehälters 30 getrennt ist. Ebenso umfassen die zweite Austragsfluidisierungszone 41 a und die zentrale Fluidisierungszone 40 jeweils einen in dem Behälterboden 31 ausgebildeten Hohlraum 44a bzw. 42, welcher jeweils durch eine poröse Platte und/oder Lochplatte 45a bzw. 43 von dem Innenraum des Pulverbehälters 30 getrennt ist. Die Hohlräume 42, 44a, 44b stehen jeweils mit einer in Fig. 2 nicht gezeigten Gaszufuhrleitung zum Zuführen eines Gases in Verbindung. Die Gaszufuhrleitungen umfassen vorzugsweise jeweils eine Regeleinrichtung zum Einstellen des Volumenstroms des durch die Gaszufuhrleitungen strömenden Gases. Weiter bevorzugt sind die Volumenströme des in die Hohlräume 42, 44a, 44b einströ menden Gases unabhängig voneinander durch die jeweiligen Regeleinrichtungen ein stellbar.

Die porösen Platten und/oder Lochplatten 43, 45a, 45b weisen jeweils eine Mehrzahl von Gasauslassöffnungen auf, die so ausgebildet bzw. bemessen sind, dass sie durchlässig für das Gas, jedoch nicht für das pulverförmige Aufbaumaterial sind. Die Öffnungsquerschnitte der Gasauslassöffnungen sind also kleiner als die Querschnitts flächen der Pulverkörner des Aufbaumaterials, vorzugsweise kleiner, weiter bevorzugt um ein Mehrfaches kleiner, als eine minimale Querschnittsfläche der Pulverkörner.

Optional können an zumindest einem der schrägen Abschnitte 35a, 35b der Seiten wände 34a, 34b und/oder an zumindest einem der im Wesentlichen senkrechten Wandabschnitte 37a bzw. 37b des Behälterbodens 31 eine oder mehrere Ausgabeöff nungsfluidisierungszonen (in Fig. 2 nicht gezeigt) vorgesehen sein. Eine Ausgabeöff nungsfluidisierungszone umfasst vorzugsweise, analog zu den Austragsfluidisierungs zonen 41 a, 41 b und der zentralen Fluidisierungszone 40, einen in dem schrägen Ab schnitt 35a, 35b bzw. dem Wandabschnitt 34a, 34b ausgebildeten Hohlraum (in Fig. 2 nicht gezeigt), welcher durch eine poröse Platte und/oder Lochplatte (in Fig. 2 nicht gezeigt) von dem Innenraum des Pulverbehälters 30 getrennt ist.

Im Betrieb einer Fluidisierungszone 40, 41 a, 41 b (hierbei sind auch die in den Figuren nicht näher gezeigten Ausgabeöffnungsfluidisierungszonen mit umfasst) strömt Gas durch die jeweilige Gaszufuhrleitung (in Fig. 2 nicht gezeigt) in den jeweiligen Hohl raum 42, 44a, 44b und strömt dann durch die jeweilige poröse Platte und/oder Loch platte 43, 45a, 45b in den Innenraum des Pulverbehälters 30. Bei einem ausreichend großen in den Pulverbehälter 30 einströmenden Gasvolumen bzw. einem ausreichend großen Volumenstrom des einströmenden Gases wird das pulverförmige Aufbaumate rial zumindest lokal in einen fließbett- bzw. wirbelbettähnlichen Zustand versetzt d. h. fluidisiert. Der Volumenstrom des in den Pulverbehälter einströmenden Gases ist vor zugsweise durch die entsprechende Regeleinrichtung einstellbar.

Weiter sind in dem in Fig. 2 gezeigten Pulverbehälter 30 zwei als Schwallplatten oder Schwallbleche 50a, 50b ausgebildete Strömungsverminderungselemente vorgesehen, welche im Folgenden als Schwallbleche bezeichnet werden. Die Schwallbleche 50a, 50b sind in dem Pulverbehälter 30, vorzugsweise an der Behälterdecke 32, ange bracht, beispielsweise mittels jeweils eines Befestigungsabschnitts 51 a, 51 b, der im Wesentlichen parallel zu der Behälterdecke 32 verläuft. Die Schwallbleche 50a, 50b erstrecken sich jeweils von der Behälterdecke 32 im Wesentlichen senkrecht nach un ten, d. h. in Richtung des Behälterbodens 31 . Bei dem in Fig. 2 gezeigten Pulverbe hälter 30 sind die Schwallbleche 50a, 50b jeweils in einem Abstand zu dem Behäl terboden 31 vorgesehen, d. h. die erstrecken sich lediglich über einen Abschnitt der Höhe H, beispielsweise über 70% der Höhe H des Innenraums des Pulverbehälters 30. Alternativ dazu kann sich zumindest eines der Schwallbleche 50a, 50b über die gesamte Höhe H des Innenraums des Pulverbehälters 30 erstrecken, also von der Be hälterdecke 32 bis zu dem Behälterboden 31.

Die Schwallbleche 50a, 50b sind in der Bewegungsrichtung B voneinander beab- standet in dem Pulverbehälter 30 angeordnet. In Fig. 2 ist das rechte Schwallblech 50b das in der (aktuellen) Bewegungsrichtung B vorne liegende Schwallblech und das linke Schwallblech 50a das in der (aktuellen) Bewegungsrichtung B hinten liegende Schwallblech. Die Zufuhröffnung 33 des Pulverbehälters 30 ist in der Bewegungsrich tung B zwischen den Schwallblechen 50a, 50b vorgesehen. Die Schwallbleche 50a, 50b werden weitere unten in Bezug auf Fig. 4a und Fig. 4b näher beschrieben.

Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf den Behälterboden 31 von oben. Wie aus Fig. 3 er sichtlich, erstrecken sich die Ausgabespalte 36a, 36b, die Austragsfluidisierungszonen 41 a, 41 b und die zentrale Fluidisierungszone 40 jeweils im Wesentlichen in eine Längsrichtung senkrecht zur Bewegungsrichtung B, d. h. parallel zur Länge L des In nenraums des Pulverbehälters 30, und im Wesentlichen über die gesamte Länge L des Innenraums des Pulverbehälters 30, zumindest jedoch über 80% der Länge L.

In einer Projektion der Behälterdecke 32 auf den Behälterboden 31 ist die Zuführöff nung 33, in Fig. 3 durch den zwischen den gestrichelten Linien liegenden Bereich dar gestellt, innerhalb der zentralen Fluidisierungszone 40 vorgesehen. Die Schwallbleche 50a, 50b sind in einer Projektion auf den Behälterboden 31 , in Fig. 3 durch die strich punktierten Linien dargestellt, ebenfalls innerhalb der zentralen Fluidisierungszone 40 vorgesehen. In der Projektion kann zumindest eines der Schwallbleche 50a, 50b je doch auch außerhalb der zentralen Fluidisierungszone 40 vorgesehen sein und/oder an einem Rand der zentralen Fluidisierungszone 40. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, erstre cken sich die Zuführöffnung 33 und die Schwallbleche 50a, 50b ebenfalls jeweils im Wesentlichen in eine Längsrichtung senkrecht zur Bewegungsrichtung B, d. h. parallel zur Länge L des Innenraums des Pulverbehälters 30, und im Wesentlichen über die gesamte Länge L des Innenraums des Pulverbehälters 30, zumindest jedoch über 80% der Länge L.

Im Folgenden werden die Schwallbleche 50a, 50b mit Bezug auf Fig. 4a und Fig. 4b näher beschrieben. Wie am besten aus Fig. 4a ersichtlich, weist das vordere Schwall blech 50b eine Mehrzahl von das Schwallblech 50b durchdringenden Pulveröffnungen 52b auf und das hintere Schwallblech 50a weist eine Mehrzahl von das Schwallblech 50a durchdringenden Pulveröffnungen 52a auf (Fig. 4a zeigt optional das vordere Schwallblech 50b oder das hintere Schwallblech 50a). Die Pulveröffnungen 52a, 52b des jeweiligen Schwallblechs 50a, 50b sind dabei jeweils regelmäßig voneinander be- abstandet in dem Schwallblech 50a, 50b vorgesehen. In Fig. 4a, 4b sind die Pulveröff nungen 52a, 52b in zwei zueinander versetzten Reihen von je vier Pulveröffnungen angeordnet, es können jedoch auch mehr als zwei Reihen und/oder Reihen von mehr als vier Pulveröffnungen, beispielsweise von 15 Öffnungen, vorgesehen sein. Auch müssen die Reihen nicht zueinander versetzt sein oder die Pulveröffnungen können anders als in Reihen oder Spalten angeordnet sein. Vorzugsweise sind die Pulveröff nungen 52a, 52b jeweils im Wesentlichen über die gesamte Erstreckung des Schwall blechs 50a, 50b in Richtung der Höhe H des Pulverbehälters 30 (s. Fig. 2) und im We sentlichen über die gesamte Erstreckung des Schwallblechs 50a, 50b in Richtung der Länge L des Pulverbehälters 30 (s. Fig. 2, 3) vorgesehen.

Die Pulveröffnungen 52a, 52b sind so ausgebildet bzw. bemessen und in dem

Schwallblech 50a, 50b angeordnet, dass pulverförmiges Aufbaumaterial zumindest bei Stillstand der Beschichtungsvorrichtung 16 bzw. des Pulveraustragsmoduls 18 die Pulveröffnungen 52a, 52b passieren kann. Beispielsweise können die Pulveröffnun gen 52a, 52b einen Öffnungsdurchmesser oder eine maximale Erstreckung der Öff nung aufweisen, der bzw. die mindestens das Hundertfache eines den Pulverkörnern des Aufbaumaterials zugeordneten Korndurchmessers, beispielsweise eines maxima len Korndurchmessers oder eines Korndurchmessers eines definierten Kennwerts der Pulvergrößenverteilung, beträgt. Beispielsweise kann ein mittlerer Korndurchmesser des pulverförmigen Aufbaumaterials im Bereich von 50 pm liegen und der Öffnungs durchmesser bzw. die maximale Erstreckung der Pulveröffnungen im Bereich von 5 mm oder 10 mm. Die Querschnittsform der Pulveröffnungen kann beliebig ausgebildet sein, vorzugsweise weisen die Pulveröffnungen eine regelmäßige Querschnittsform, beispielsweise kreisförmig, wie in Fig. 4a und 4b gezeigt, oder viereckig, dreieckig o- der schlitzförmig, auf.

Weiter sind die Schwallbleche 50a, 50b dazu ausgebildet, ein Schwappen des fluidi sierten Aufbaumaterials bei einer Bewegung der Beschichtungsvorrichtung 16 bzw. des Pulveraustragsmoduls 18 zumindest zu verringern oder zu vermeiden. Hierzu sind die geschlossenen Bereiche der Schwallbleche 50a, 50b zwischen den Pulveröffnun gen 52a, 52b ausreichend dimensioniert um eine Bremswirkung der durch die Be- schleunigung der Beschichtungsvorrichtung 16 bzw. des Pulveraustragsmoduls 18 be wegten fluidisierten Aufbaumaterials zu bewirken. Beispielsweise kann ein Verhältnis der Gesamtöffnungsfläche aller Pulveröffnungen 52a, 52b eines Schwallblechs 50a, 50b zur verbleibenden geschlossenen Fläche des Schwallblechs 50a, 50b zwischen 30% und 40% liegen, beispielsweise bei 36%.

In der Bewegungsrichtung B (s. Fig. 2) weisen die Schwallbleche 50a, 50b eine Dicke auf, die um ein Mehrfaches kleiner ist als die Erstreckung der Schwallbleche in y-Rich- tung, d. h. der Längsrichtung, und der z-Richtung, d. h. entlang der Höhe.

Wie am besten aus Fig. 2, 3 und 4b ersichtlich, sind die Schwallbleche 50a, 50b im Wesentlichen parallel zueinander in dem Pulverbehälter 30 angeordnet. Des Weiteren sind die Schwallbelche 50a, 50b so ausgebildet und in dem Pulverbehälter 30 ange ordnet, dass sie ihre Pulveröffnungen 52a bzw. 52b in einer Projektion aufeinander o- der auf eine gemeinsame Ebene zumindest abschnittsweise zueinander versetzt sind. In Fig. 4b ist eine Ansicht des in der Bewegungsrichtung hinten liegenden Schwall blechs 50a gezeigt, wobei durch jede der Pulveröffnungen 52a ein Abschnitt einer Pul veröffnung 52b des in der Ansicht der Fig. 4b dahinter liegenden (bzw. in der Bewe gungsrichtung davor liegenden) vorderen Schwallblechs 50b sichtbar ist.

In den Figuren sind Schwallbleche 50a, 50b mit einer Mehrzahl von Pulveröffnungen 52a, 52b gezeigt. Alternativ kann zumindest eines der Schwallbleche 50a, 50b auch nur eine einzige Pulveröffnung aufweisen (in den Figuren nicht gezeigt). Beispiels weise kann die eine Pulveröffnung als schlangenlinienförmiger Schlitz ausgebildet sein, der sich z.B. in die Längsrichtung erstreckt.

Optional sind die Pulveröffnungen bzw. die zumindest eine Pulveröffnung zumindest eines Schwallblechs 50a, 50b als einstellbare und/oder veränderbare Pulveröff- nung(en) ausgebildet, d. h. die geometrische Form und/oder die Öffnungsfläche der Pulveröffnung(en) ist einstellbar bzw. veränderbar. Das Aufbringen einer Schicht des pulverförmigen Aufbaumaterials wird im Folgenden anhand von Fig. 5 beschrieben, wobei Bezug auf die vorherigen Figuren 1 bis 4b ge nommen wird. Wie bereits oben in Bezug auf Fig. 1 erwähnt, nimmt die Beschich tungsvorrichtung 16 zunächst in einem ersten Schritt S1 , welcher auch als Befüllschritt bezeichnet wird, aus dem Vorratsbehälter 14 eine zum Aufbringen zumindest einer Schicht ausreichende Menge des Aufbaumaterials 15 in das Pulveraustragsmodul 18 auf. Flierzu wird der Deckel der Zufuhröffnung 33 (in den Figuren nicht gezeigt) geöff net und das pulverförmige Material 15 aus dem Vorratsbehälter 14 durch die Zufuhr öffnung 33 zu dem Pulverbehälter 30 zugeführt. Der Pulverbehälter 30 befindet sich während des Zuführens des pulverförmigen Aufbaumaterials im Wesentlichen in der selben Position unterhalb des Vorratsbehälters 14, welche auch als Befüllposition der Beschichtungsvorrichtung 16 bezeichnet wird, d. h. er bzw. die Beschichtungsvorrich tung 16 bewegt sich nicht. Die Pulveröffnungen 52a, 52b der Schwallbleche 50a, 50b sind für das pulverförmige Aufbaumaterial durchlässig, sodass sich das pulverförmige Aufbaumaterial ausgehend von dem Bereich der Zufuhröffnung 33 in dem Pulverbe hälter 30 verteilt. Während des Zuführens des pulverförmigen Aufbaumaterials wird zumindest durch die zentrale Fluidisierungszone 40, vorzugsweise zumindest durch die zentrale Fluidisierungszone 40 und die Austragsfluidisierungszonen 41 a, 41 b, wei ter bevorzugt auch durch die Ausgabeöffnungsfluidisierungszonen, ein Gas in den Pulverbehälter 30 eingeleitet und das pulverförmige Aufbaumaterial in dem Pulverbe hälter 30 somit fluidisiert, wodurch die Ausbildung eines Schüttkegels zumindest ver mindert wird und eine Verteilung des pulverförmigen Aufbaumaterials über im Wesent lichen die gesamte Breite A des Pulverbehälters 30 begünstigt wird.

Vorzugsweise wird dem Pulverbehälter 30 pulverförmiges Aufbaumaterial zugeführt, bis eine vorab festgelegte Füllstandshöhe des Aufbaumaterials in dem Pulverbehälter 30 erreicht ist. Die Füllstandshöhe kann beispielsweise mittels einer in dem Pulverbe hälter angeordneten Lichtschranke (in den Figuren nicht gezeigt) erfasst werden.

Nach diesem Befüllschritt bringt die Beschichtungsvorrichtung 16 eine Pulverschicht auf. Hierzu wird die Beschichtungsvorrichtung 16 in einem zweiten Schritt S2 aus der Befüllposition heraus in der Bewegungsrichtung B auf eine, vorzugsweise vorab fest- gelegte, Verfahrgeschwindigkeit beschleunigt. In einem dritten Schritt S3 fährt die Be schichtungsvorrichtung 16 mit im Wesentlichen konstanter Geschwindigkeit, nämlich der am Ende des zweiten Schrittes S2 erreichten, vorzugsweise vorab festgelegten, Verfahrgeschwindigkeit, über das Baufeld 8, bringt dort pulverförmiges Aufbaumaterial 15 auf die Bauunterlage oder eine bereits vorher vorhandene Pulverschicht auf und zieht es zu einer Pulverschicht aus. Das Aufbringen des pulverförmigen Aufbaumateri als erfolgt durch Austragen des Aufbaumaterials aus dem Pulverbehälter 30 des Pul- veraustragsmoduls 18 durch zumindest einen der Ausgabespalte 36a, 36b. Anschlie ßend wird die Beschichtungsvorrichtung 16 in einem vierten Schritt S4 abgebremst, d. h. beschleunigt (negative Beschleunigung).

Während des Bewegens der Beschichtungsvorrichtung über das Baufeld im dritten Schritt S3 wird Gas durch zumindest eine der Austragsfluidisierungszonen 41 a, 41 b in den Pulverbehälter 30 eingeleitet. Vorzugsweise handelt es sich dabei um diejenige Austragsfluidisierungszone 41 a, 41 b, die dem Ausgabespalt 36a, 36b, durch den im dritten Schritt Aufbaumaterial ausgetragen wird, näher liegt. Vorzugsweise wird Gas auch durch die Ausgabeöffnungsfluidisierungszonen, welche an dem schrägen Ab schnitt 35a, 35b der Seitenwand 34a, 34b und an dem im Wesentlichen senkrechten Wandabschnitte 37a, 37b des Behälterbodens 31 vorgesehen sind, des Ausgabespal tes 36a, 36b eingeleitet, durch den Aufbaumaterial ausgetragen wird. Das durch die Austragsfluidisierungszone und optional durch die Ausgabeöffnungsfluidisierungszo nen eingeleitete Gas kann beispielsweise einen im Wesentlichen gleich großen Volu menstrom aufweisen wie in dem Befüllschritt S1 . Durch die zentrale Fluidisierungs zone 40 wird in dem Schritt S3 vorzugsweise Gas mit einem geringeren Volumen strom eingeleitet als durch die Austragsfluidisierungszone 41 a, 41 b und/oder als in dem Befüllschritt S1 oder es wird im Wesentlichen kein Gas durch die zentrale Fluidi sierungszone 40 in den Pulverbehälter 30 eingeleitet. Dadurch wird das in dem Pul verbehälter 30 vorgesehene pulverförmige Aufbaumaterial im Wesentlichen nur in dem Bereich des zum Austragen des Aufbaumaterials verwendeten Ausgabespaltes 36a, 36b fluidisiert oder in diesem Bereich zumindest stärker fluidisiert. Somit wird we niger Aufbaumaterial fluidisiert, was den Feinstanteilaustrag aus dem pulverförmigen Aufbaumaterial in dem Pulverbehälter 30 verringert. Zu Beginn des Pulveraustrags durch den zumindest einen Austragsspalt 36a, 36b in dem dritten Schritt S3 wird vorzugsweise der Volumenstrom des durch die Austrags fluidisierungszone 41 a, 41 b und die Ausgabeöffnungsfluidisierungszonen, vorzugs weise auch des durch die zentrale Fluidisierungszone 40, in den Pulverbehälter einge leiteten Gases erhöht, um einen verbesserten Austrag des pulverförmigen Aufbauma terials zu erzielen.

In dem zweiten Schritt S2, in dem die Geschwindigkeit der Beschichtungsvorrichtung 16 erhöht wird, und/oder in dem vierten Schritt S4, in dem die Geschwindigkeit der Beschichtungsvorrichtung 16 verringert wird, wird der Volumenstrom des durch die zu mindest eine Austragsfluidisierungszone 41 a, 41 b und optional durch die Ausgabeöff nungsfluidisierungszonen, gegebenenfalls auch durch die zentrale Fluidisierungszone 40, in den Pulverbehälter 30 eingeleiteten Gases verringert, um ein Schwappen des pulverförmigen Aufbaumaterials in dem Pulverbehälter 30 während des Beschleuni gungsvorganges zu verhindern oder zumindest zu verringern.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Pulveraustragsmodul 18 ist die erste Austragsfluidisie rungszone 41 b in Bewegungsrichtung B hinter dem in der Bewegungsrichtung vorde ren Ausgabespalt 36b vorgesehen und die zweite Austragsfluidisierungszone 41 a ist in Bewegungsrichtung B vor dem in der Bewegungsrichtung hinteren Ausgabespalt 36b vorgesehen, sodass die Austragsfluidisierungszonen 41 a, 41 b sowie die zentrale Fluidisierungszone 40 in der Bewegungsrichtung B zwischen den Ausgabespalten 36a, 36b vorgesehen sind. Die optionale(n) Ausgabeöffnungsfluidisierungszone(n), welche an zumindest einem schrägen Abschnitt 35a, 35b einer Seitenwand 34a, 34b und/oder an zumindest einem der im Wesentlichen senkrechten Wandabschnitte 37a bzw. 37b des Behälterbodens 31 vorgesehen ist bzw. sind, sind in Bewegungsrich tung B jeweils vor dem vorderen Ausgabespalt 36b bzw. hinter dem hinteren Ausga bespalt 36a vorgesehen, also auf der der jeweiligen Austragsfluidisierungszone 41 a, 41 b gegenüberliegenden Seite des jeweiligen Ausgabespaltes 36a, 36b.

Alternativ dazu kann zumindest eine der Austragsfluidisierungszonen 41 a, 41 b auch in der Bewegungsrichtung B vor dem vorderen Ausgabespalt 36b bzw. hinter dem hinte ren Ausgabespalt 36a vorgesehen sein, insbesondere, wenn an dem Ausgabespalt 36a, 36b keine Ausgabeöffnungsfluidisierungszone(n) vorgesehen ist bzw. sind. Auch können weitere Fluidisierungszonen im Bereich des Behälterbodens 31 vorgesehen sein, beispielsweise kann zumindest eine der Fluidisierungszonen durch mehrere se parat voneinander ausgebildete Fluidisierungszonen ausgebildet sein.

Allgemein kann die Anzahl der Fluidisierungszonen, Ausgabespalte, Schwallbleche und/oder der Zufuhröffnung von der jeweils hier beschriebenen Anzahl abweichen. Beispielsweise kann der Pulverbehälter nur mit der zentralen Fluidisierungszone 40 und den Austragsfluidisierungszonen 41 a, 41 b bereitgestellt sein. Alternativ oder zu sätzlich kann der Pulverbehälter nur eine Austragsöffnung umfassen und/oder nur ein Schwallblech oder mehr als zwei Schwallbleche und/oder mehr als eine, beispiels weise zwei, Zufuhröffnungen aufweisen. Der Pulverbehälter kann auch ohne Schwall bleche bereitgestellt sein.

Die oben in Bezug auf Fig. 2 beschriebenen schrägen Abschnitt 35a bzw. 35b der Sei tenwände 34a und 34b, welche jeweils eine Ausgabeöffnungsfluidisierungszone um fassen können, können alternativ oder zusätzlich als schräge Abschnitte des jeweili gen Ausgabespaltes 36a, 36b selbst ausgebildet sein. Auch können weitere schräge bzw. zumindest abschnittsweise trichterförmig ausgebildete Bereiche vorgesehen sein. Der Behälterboden 31 , welcher in Fig. 1 eine dem Innenraum des Pulverbehälter 31 zugewandte im Wesentlichen ebene Fläche aufweist, kann beispielsweise auch zu den Ausgabespalten 36a, 36b abfallend, d. h. als schräger Abschnitt, ausgebildet sein. Entsprechend können die porösen Platten und/oder Lochplatten 45a, 45b in Fig.

2 beispielsweise einen zudem jeweiligen Ausgabespalt 36a, 36b schräg abfallenden Abschnitt aufweisen. Allgemein sind derartige schräge Abschnitte vorzugsweise ohne Kanten zu etwaigen nicht schrägen bzw. ebenen Abschnitten ausgebildet, z. B. mittels einer geeigneten Abrundung.

Das bzw. die Strömungsverminderungselement(e) sind in der oben beschriebenen Ausführungsform als Schwallbleche bzw. Schwallplatten ausgebildet, d. h. als flächi ges, von zumindest einer Pulveröffnung durchdrungene Elemente. Alternativ oder zu- sätzlich können auch andere strömungsvermindernde Strukturen als die oben be schriebenen Pulveröffnungen an dem bzw. den Strömungsverminderungselement(en) vorgesehen sein, z. B. eine oder mehrere Rippen und/oder Lamellen.

Auch wenn die vorliegende Erfindung anhand einer Lasersinter- bzw. Laserschmelz vorrichtung beschrieben wurde, ist sie nicht auf das Lasersintern oder Laserschmel zen eingeschränkt. Sie kann auf beliebige Verfahren zum generativen Herstellen ei nes dreidimensionalen Objektes durch schichtweises Aufbringen und selektives Ver festigen eines pulverförmigen Aufbaumaterials angewendet werden.

Der Belichter kann beispielsweise einen oder mehrere Gas- oder Festkörperlaser oder jede andere Art von Laser wie z.B. Laserdioden, insbesondere VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) oder VECSEL (Vertical External Cavity Surface Emitting La ser), oder eine Zeile dieser Laser umfassen. Allgemein kann als Belichter jede Einrich tung verwendet werden, mit der Energie als Wellen- oder Teilchenstrahlung selektiv auf eine Schicht des Aufbaumaterials aufgebracht werden kann. Anstelle eines Lasers können beispielsweise eine andere Lichtquelle, ein Elektronenstrahl oder jede andere Energie- bzw. Strahlenquelle verwendet werden, die geeignet ist, das Aufbaumaterial zu verfestigen. Statt des Ablenkens eines Strahls kann auch das Belichten mit einem verfahrbaren Zeilenbelichter angewendet werden. Auch auf das selektive Maskensin tern, bei dem eine ausgedehnte Lichtquelle und eine Maske verwendet werden, oder auf das High-Speed-Sintern (HSS), bei dem auf dem Aufbaumaterial selektiv ein Ma terial aufgebracht wird, das die Strahlungsabsorption an den entsprechenden Stellen erhöht (Absorptionssintern) oder verringert (Inhibitionssintern), und dann unselektiv großflächig oder mit einem verfahrbaren Zeilenbelichter belichtet wird, kann die Erfin dung angewendet werden.

Anstelle des Einbringens von Energie kann das selektive Verfestigen des aufgetrage nen Aufbaumaterials auch durch 3D-Drucken erfolgen, beispielsweise durch Aufbrin gen eines Klebers. Allgemein bezieht sich die Erfindung auf das additive Herstellen ei nes Objekts mittels schichtweisen Auftragens und selektiven Verfestigens eines pul verförmigen Aufbaumaterials unabhängig von der Art und Weise, in der das Aufbau material verfestigt wird.

Claims

Patentansprüche

1 . Pulveraustragsmodul für eine Beschichtungsvorrichtung (16) einer Vorrichtung (1 ) zum additiven Herstellen eines dreidimensionalen Objekts (2) durch schichtweises Aufbringen von pulverförmigem Aufbaumaterial und selektives Verfestigen der aufge brachten Schichten an Stellen, entsprechend dem jeweiligen Querschnitt des dreidi mensionalen Objekts (2) in der jeweiligen Schicht, wobei die Beschichtungsvorrich tung (16) zum schichtweisen Aufbringen des Aufbaumaterials in zumindest einer Be wegungsrichtung (B) über eine Arbeitsebene (7) der Vorrichtung (1 ) bewegbar in der Vorrichtung vorgesehen ist und

wobei das Pulveraustragsmodul (18) einen Pulverbehälter (30) zur Aufnahme des pulverförmigen Aufbaumaterials aufweist und der Pulverbehälter (30) umfasst: eine Zufuhröffnung (33) zum Zuführen des pulverförmigen Aufbaumaterials zu dem Pulverbehälter (30),

einen im bestimmungsgemäßen Betrieb der Beschichtungsvorrichtung (16) der Arbeitsebene (7) zugewandten Ausgabebereich (31 ), wobei der Ausgabebereich (31 ) zumindest eine erste Austragseinrichtung (36a, 36b) zum Austragen von pulverförmi gem Aufbaumaterial und zumindest eine Fluidisierungszone (40, 41 a, 41 b) zum Fluidi sieren des pulverförmigen Aufbaumaterials unter Verwendung eines Gases in dem Pulverbehälter (30) aufweist, und

zumindest ein erstes in dem Pulverbehälter (30) vorgesehenes Strömungsver minderungselement (50a, 50b).

2. Pulveraustragsmodul nach Anspruch 1 , wobei der Pulverbehälter (30) das erste Strömungsverminderungselement (50a, 50b) an zumindest einem oberen Behälterbe reich (32) aufweist, wobei es sich im Wesentlichen von dem zumindest einen oberen Behälterbereich (32) in Richtung des Ausgabebereichs (31 ) erstreckt und/oder

wobei sich das erste Strömungsverminderungselement zumindest über 50%, vorzugsweise über zumindest 70%, weiter bevorzugt über mindestens 90% eines Ab stands (H) eines oberen Behälterbereichs (32) von dem Ausgabebereich (31 ) er streckt und/oder

wobei das erste Strömungsverminderungselement (50a, 50b) von dem Ausgab ebereich (31 ) beabstandet in dem Pulverbehälter (30) vorgesehen ist.

3. Pulveraustragsmodul nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich das erste Strö mungsverminderungselement (50a, 50b) im Wesentlichen in eine Längsrichtung quer, vorzugsweise senkrecht, zur bestimmungsgemäßen Bewegungsrichtung (B) der Be schichtungsvorrichtung (16) erstreckt und sich vorzugsweise in der Längsrichtung im Wesentlichen über eine gesamte Abmessung (L) eines Innenraums des Pulverbehäl ters (30) erstreckt.

4. Pulveraustragsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das erste Strö mungsverminderungselement (50a, 50b) zumindest eine, vorzugsweise eine Mehrzahl von Strukturen aufweist, wobei die Struktur(en) vorzugsweise eine bzw. eine Mehrzahl von das Strömungsverminderungselement (50a, 50b) durchdringende Pulveröff- nung(en) (52a, 52b) aufweist.

5. Pulveraustragsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei in dem Pulver behälter (30) zumindest ein zweites Strömungsverminderungselement (50a, 50b) vor gesehen ist, das vorzugsweise eine Ausrichtung entsprechend des ersten Strömungs verminderungselements (50a, 50b) im Pulverbehälter (30) aufweist, weiter bevorzugt parallel zu diesem ersten Strömungsverminderungselement (50a, 50b) angeordnet ist.

6. Pulveraustragsmodul nach Anspruch 5, wobei das erste und das zweite Strö mungsverminderungselement (50a, 50b) so ausgebildet und/oder in dem Pulverbehäl ter (30) angeordnet sind, dass in einer Projektion des ersten Strömungsverminde rungselements (50a, 50b) auf das zweite Strömungsverminderungselement (50a, 50b) die Pulveröffnungen (52a, 52b) des ersten und des zweiten Strömungsverminderungs elements (50a, 50b) zumindest abschnittsweise zueinander versetzt sind.

7. Pulveraustragsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei in einem ersten Bereich des Ausgabebereichs (31 ), welcher ein an die erste Austragseinrichtung (36a, 36b) angrenzender Bereich des Ausgabebereichs (31 ) ist, eine erste Austragsfluidisie rungszone (41 a, 41 b) zum Fluidisieren des pulverförmigen Aufbaumaterials unter Ver wendung eines Gases in dem Pulverbehälter (30) vorgesehen ist und/oder in einem zweiten Bereich des Ausgabebereichs (31 ), welcher ein von der ersten Austragsein richtung (36a, 36b) beabstandeter Bereich des Ausgabebereichs (31 ) ist, eine zentrale Fluidisierungszone (40) zum Fluidisieren des pulverförmigen Aufbaumaterials unter Verwendung eines Gases in dem Pulverbehälter (30) vorgesehen ist.

8. Pulveraustragsmodul nach Anspruch 7, wobei der Pulverbehälter (30) zumin dest einen oberen Behälterbereich (32) aufweist, an dem die Zufuhröffnung (33) vor gesehen ist, und wobei die Zufuhröffnung (33) in einer Projektion des zumindest einen oberen Behälterbereichs (32) auf den Ausgabebereich (31 ) vorzugsweise im Wesentli chen in einem Bereich der zentralen Fluidisierungszone (40) vorgesehen ist.

9. Pulveraustragsmodul nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Ausgabebereich (31 ) weiter eine zweite Austragseinrichtung (36a, 36b) aufweist und wobei in einem dritten Bereich des Ausgabebereichs (31 ), welcher ein an die zweite Austragseinrichtung (36a, 36b) angrenzender Bereich des Ausgabebereichs (31 ) ist, eine zweite Austrags fluidisierungszone (41 a, 41 b) zum Fluidisieren des pulverförmigen Aufbaumaterials unter Verwendung eines Gases in dem Pulverbehälter (30) vorgesehen ist.

10. Pulveraustragsmodul nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei zumindest eine der Fluidisierungszonen (40, 41 a, 41 b) eine Regeleinrichtung umfasst zum Einstellen eines Volumenstroms durch die zumindest eine Fluidisierungszone.

1 1 . Vorrichtung zum additiven Fierstellen eines dreidimensionalen Objekts (2) durch schichtweises Aufbringen von pulverförmigem Aufbaumaterial und selektives Verfestigen der aufgebrachten Schicht an Stellen, die dem jeweiligen Querschnitt des dreidimensionalen Objekts (2) in der jeweiligen Schicht entsprechen, umfassend eine Beschichtungsvorrichtung (16), die zum schichtweisen Aufbringen des Aufbaumateri als in zumindest einer Bewegungsrichtung (8) über eine Arbeitsebene (7) der Vorrich tung (1 ) bewegbar in der Vorrichtung (1 ) vorgesehen ist, wobei die Beschichtungsvor richtung (16) ein Pulveraustragsmodul (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 um fasst.

12. Verfahren zum Aufbringen zumindest einer Schicht eines pulverförmigen Auf baumaterials, durchführbar in einer Vorrichtung (1 ) zur additiven Herstellung eines dreidimensionalen Objekts (2) durch schichtweises Aufbringen von pulverförmigem Aufbaumaterial und selektives Verfestigen der aufgebrachten Schichten an Stellen, entsprechend dem jeweiligen Querschnitt des dreidimensionalen Objekts (2) in der je weiligen Schicht, wobei

eine Beschichtungsvorrichtung (16) zum Aufbringen einer Schicht des pulver förmigen Aufbaumaterials in zumindest einer Bewegungsrichtung (B) über eine Ar beitsebene (7) der Vorrichtung (1 ) bewegt wird, wobei die Beschichtungsvorrichtung (16) ein Pulveraustragsmodul (18) umfasst und

wobei das Pulveraustragsmodul (18) einen Pulverbehälter (30) aufweist, der pulverförmiges Aufbaumaterials aufnimmt, wobei der Pulverbehälter (30) umfasst: eine Zufuhröffnung (33) zum Zuführen des pulverförmigen Aufbaumaterials zu dem Pulverbehälter (30),

13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Pulveraustragsmodul (18) in einem ersten Bereich des Ausgabebereichs (31 ), welcher ein an die erste Austragseinrich tung (36a, 36b) angrenzender Bereich des Ausgabebereichs (31 ) ist, eine Austragsflu idisierungszone (41 a, 41 b) zum Fluidisieren des pulverförmigen Aufbaumaterials unter Verwendung eines Gases in dem Pulverbehälter (30) umfasst und in einem zweiten Bereich des Ausgabebereichs (31 ), welcher ein von der ersten Austragseinrichtung (36a, 36b) beabstandeter Bereich des Ausgabebereichs (31 ) ist, eine zentrale Fluidi sierungszone (40) zum Fluidisieren des pulverförmigen Aufbaumaterials unter Ver wendung eines Gases in dem Pulverbehälter (30) umfasst und wobei Gas zumindest zeitweise durch die Austragsfluidisierungszone (41 a, 41 b) und/oder die zentrale Fluidi sierungszone (40) in den Pulverbehälter (30) eingeleitet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei während des Bewegens (S3) der Be- Schichtungsvorrichtung (16) über die Arbeitsebene (7) Gas zumindest durch die Aus tragsfluidisierungszone (41 a, 41 b) in den Pulverbehälter (30) eingeleitet wird und wo bei durch die zentrale Fluidisierungszone (40) Gas mit einem geringeren Volumen strom als durch die Austragsfluidisierungszone (41 a, 41 b) und/oder im Wesentlichen kein Gas durch die zentrale Fluidisierungszone (40) in den Pulverbehälter (30) einge- leitet wird.

15. Fierstellungsverfahren zur additiven Fierstellung eines dreidimensionalen Ob jekts (2) in einer Vorrichtung (1 ) durch schichtweises Aufbringen von pulverförmigem Aufbaumaterial und selektives Verfestigen der aufgebrachten Schicht an Stellen, die dem jeweiligen Querschnitt des dreidimensionalen Objekts (2) in der jeweiligen Schicht entsprechen, wobei

zum Aufbringen zumindest einer Schicht des Aufbaumaterials ein Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14 durchgeführt wird.