EP4313453A1 - Vorrichtung zur additiven fertigung von fertigungsprodukten - Google Patents

Vorrichtung zur additiven fertigung von fertigungsprodukten

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Publication number
EP4313453A1
EP4313453A1 EP22714400.3A EP22714400A EP4313453A1 EP 4313453 A1 EP4313453 A1 EP 4313453A1 EP 22714400 A EP22714400 A EP 22714400A EP 4313453 A1 EP4313453 A1 EP 4313453A1
Authority
EP
European Patent Office
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construction
flow
receiving opening
coater
area
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP22714400.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Julia Schmidt-Petersen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EOS GmbH
Original Assignee
EOS GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by EOS GmbH filed Critical EOS GmbH
Publication of EP4313453A1 publication Critical patent/EP4313453A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20—Direct sintering or melting
    • B22F10/28—Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29C64/307—Handling of material to be used in additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • the invention relates to a device for the additive manufacturing of manufactured products and a method for producing such a device. Furthermore, the inventions relate to a covering element for using such a device for the additive manufacturing of manufactured products, as well as a method for producing and using such a covering element and a method for the additive manufacturing of manufactured products in such a device.
  • Additive manufacturing describes a process in which additive manufacturing products or components (hereinafter also referred to as objects) are manufactured directly or indirectly on the basis of digital 3D design data, for example from amorphous, in particular powdered, construction materials.
  • objects additive manufacturing products or components
  • 3D printing is therefore often used as a synonym for additive manufacturing.
  • a key feature of additive manufacturing is the selective, i. H. spatially limited, in particular in layers, hardening of at least one construction material. If the construction material is in powder form, it is usually first introduced in the form of a thin layer, for example on a construction platform or construction platform for short, in a process space or a process chamber of a device for the additive manufacturing of manufactured products.
  • the powder particles of the building material are partially or completely melted or partially or completely sintered in predetermined areas of the layer by means of locally introduced radiant energy - usually by means of a laser beam - and then cool down to such an extent that they combine with each other to form a solid body.
  • the area of the layer in which the current hardening of the building material takes place is also referred to as the "hardening area”.
  • the building material can also be solidified using other physical or chemical methods, for example by applying a binder.
  • SLS selective laser sintering
  • SLM selective laser melting
  • the construction platform is moved down one layer thickness so that the surface of the selectively hardened layer is again level with the surroundings. Then a coater applies another layer of building material to the previous, lower layer. In doing so, the coater shifts the powdery build-up material to a flat surface. Thus, the powdered building material again forms a substantially flat work surface.
  • residual powder is then collected in one or more overflows or residual powder chambers, which are arranged laterally to the working plane in the direction of displacement of the coater next to the area of the construction platform.
  • residual powder is often accumulated in the residual powder chambers. The reason for this is that for each component layer to be produced, the coater puts a layer of build-up material on the working level, which in turn is shifted to a not inconsiderable part into the residual powder chambers during coating.
  • the desired manufactured products or components are produced by successive selective hardening of layers of a powdered construction material that can be hardened by means of irradiation.
  • the hardening takes place in each case at points that correspond to a cross section of the component in the respective layer.
  • a preferred example of this is a laser sintering device, as already mentioned, even if the invention is not limited thereto.
  • the device comprises at least one construction container with at least one height-adjustable construction platform.
  • the construction container and the construction platform define a construction space inside.
  • the upper opening of the construction container forms a construction field, which is arranged above the construction platform.
  • the construction area is located on the working level, the construction area being the area of the working level in which the component is manufactured and the construction area being arranged essentially congruently above the construction platform.
  • the device comprises at least one solidification device.
  • the solidification device is preferably a beam source, preferably a laser, for solidification, ie preferably for irradiation, of the uppermost layer of the powdery building material to be solidified in the construction area of the current working level (with an energy beam).
  • the device can also—as usual—have a beam deflection device (e.g. a scanner) for deflecting the energy beam onto the respective layer to be solidified, or for moving the energy beam in the desired manner on the current layer and for selective solidification to reach.
  • the selective solidification of the building material can take place by means of electromagnetic radiation, in particular light and/or heat radiation.
  • the construction material can also be irradiated with particle radiation, such as electron radiation, for solidification.
  • the device also includes at least one coater which is designed, as already described above, to apply layers of the construction material to the construction platform and/or a previously applied layer in order to bring the construction material into the current working plane with the construction field.
  • the device also includes at least one residual powder chamber.
  • the residual powder chamber has at least one receiving opening in order to receive excess powdery material displaced by the coater.
  • the receiving opening is designed in such a way that, as already described above, the (excess) powdery building material displaced by the coater from the working plane in the direction of the residual powder chamber can be received by the residual powder chamber.
  • the device is designed in such a way that an area between the construction field and the receiving opening has at least one flow-inhibiting device for the powdery material.
  • the area between the construction area and the receiving opening is to be understood as an area that lies on the working level or at the height of the working level between the relevant receiving opening and the construction area, or the area between the construction platform and the receiving opening if the Build platform is in the up position at the start of the build process.
  • a “flow-inhibiting device” is understood to mean a device that slows down or “inhibits” the flow of the powdery building material.
  • a surface can be modified in an area between the construction area and the receiving opening and z. B. have coarser structures, whereby the flow movement of the powder on the surface is slowed down or stopped completely. Concrete examples of how such a flow-inhibiting device can be implemented will be explained in detail later.
  • the (residual) powder consumption during the additive manufacturing process can be significantly reduced with such a flow-inhibiting device.
  • the area between the construction site and the receiving opening of the production devices used on the market is equipped with a flat and relatively smooth surface pointing in the direction of the working level.
  • This surface is so smooth that the powdered building material can be easily moved on this surface (for example during coating).
  • the mean roughness value R a of a surface indicates the mean distance of a measuring point on the surface to a specific center line.
  • the center line intersects the actual profile within the reference section in such a way that the sum of the profile deviations in a plane parallel to the center line is distributed over the length of the measurement section.
  • the mean roughness value indicates the arithmetic average of the roughness profile.
  • the area between the construction site and the receiving opening is now specifically and consciously designed with the flow-inhibiting device according to the invention in such a way that the material, at least in the area of the flow-inhibiting barrier, cannot flow so easily in the direction of the residual powder chamber.
  • the inventor has found that as a result less powdery build-up material (hereinafter also referred to as “powder” for short) is shifted into the at least one residual powder chamber without the coating process itself being impeded or resulting in a more uneven coating. Due to the lower material consumption, even large components can be additively manufactured in a continuous process without the residual powder chamber having to be emptied. As a result, less residual powder has to be “recycled” and the entire additive manufacturing process can be made more cost-efficient.
  • the area between the construction site and the residual powder chamber and/or at least part of the residual powder chamber is preferably covered by at least one cover element, leaving the receiving opening intact, with the surface of the cover element having at least one flow-inhibiting device for the powdery material.
  • the receiving opening is particularly preferably implemented in the form of an opening within the cover element.
  • such a cover element with a flow-inhibiting device allows the flow-inhibiting device to be implemented in a simple manufacturing process on the flexible and easy-to-handle cover element itself.
  • existing production devices can also be made easily and inexpensively in this way be retrofitted, for example by replacing existing cover elements (with smooth surfaces) with cover elements with integrated anti-flow devices.
  • the already existing cover elements could also be subsequently provided with a flow-inhibiting device.
  • a region between the building site and the receiving opening is provided with at least one flow-inhibiting device for the powdery material.
  • the device is preferably provided with the cover element described below.
  • a cover element according to the invention for an above-described device for the additive manufacturing of manufactured products is designed to cover an area between the construction field and the residual powder chamber and/or at least part of the residual powder chamber while leaving a receiving opening.
  • the surface of the covering element has at least one flow-inhibiting device for the powdered material.
  • the cover element is formed with at least one depression, with at least one insert plate preferably being arranged in the depression.
  • the covering element is also provided with at least one flow-inhibiting device for the powdered construction material.
  • the insert plate is provided with a flow-inhibiting device, because this allows the cover element to be produced in a particularly cost-efficient manner. Since only the (smaller) insert plate has to be provided with a flow retardant barrier, the manufacturing process is simpler and less complex.
  • a cover element in the production device according to the invention allows the powder consumption in the additive manufacturing process to be significantly reduced using relatively inexpensive means (equipping the cover element with a flow-inhibiting barrier), with the already existing production devices as already mentioned, can advantageously be retrofitted with a sol Chen cover.
  • powdered building material is hardened by irradiation.
  • the solidified powdered building material corresponds to a cross-section of the manufactured product.
  • the selective solidification is carried out in a device which comprises a construction container, a solidification device (for example a beam source), a coater and a residual powder chamber.
  • the construction container has at least one height-adjustable construction platform.
  • the solidification device serves to solidify building material to be solidified on the building platform.
  • the coater applies layers of build material to the build platform or a previously applied layer. Through a receiving opening in the rest of the powder chamber, displaced, excess powdered material can be taken from it.
  • a flow of the powdery material is mechanically impeded by means of a flow-inhibiting device in an area between the build-up platform and the receiving opening.
  • the flow-inhibiting device of the production device preferably has a rough or roughened surface pointing in the direction of the working plane or is formed by this.
  • the roughness should be chosen so that it is at least a factor of 2 higher than in a surrounding area.
  • the surrounding area can be the covering element.
  • the roughened surface is then only part of the covering element.
  • the entire covering element can also be provided with the rough surface.
  • the assembly platform can also be seen as at least part of the "surrounding area” if no layer of the assembly material has been applied, or areas or strips on the side next to the cover element and/or the assembly platform.
  • the roughness of the surface between the construction space and the receiving opening pointing to the working plane denotes the unevenness of this surface.
  • the exact configuration of the flow-inhibiting device can preferably also be selected depending on the grain size of the powdered construction material currently being used. For example, depending on the grain size of the particles of the powdered construction material used, surfaces with different surface roughnesses can be used as flow-inhibiting devices. A surface is therefore rough in the sense of this invention if the powder currently used during coating is restricted in its flow movement.
  • the surface can be roughened, for example, by means of compressed air blasting with a solid blasting medium (e.g. by means of sandblasting).
  • the sand grains of the sandblasting have a grain size of preferably at least 50 ⁇ m and at most 500 ⁇ m.
  • a preferred blasting medium is, for example, corundum or garnet sand.
  • the irradiation can preferably take place in such a way that the surface roughness of the roughened surface is higher than a surrounding area by a factor of at least 2, as explained above.
  • the surface can also be roughened using other mechanical methods such as milling. If the surface is roughened in a specific direction during the roughening, it is preferable for the direction of the indentations or elevations caused by the roughening to be aligned transversely, particularly preferably essentially orthogonally, to the intended coating direction of the coater. This can ensure that the flow-inhibiting effect of the roughening comes into play more clearly.
  • the flow-inhibiting device is formed from a rough, suitable coating material.
  • the coating material can also be a thin layer, such as a foil or the like, applied to the surface, e.g. B. is glued.
  • crepe paper which is attached to an area between the space and the receiving opening.
  • the flow restricting device in the form of a roughened surface can also comprise a purposefully provided local accumulation of the powdered material. In other words, it may be sufficient to ensure that a very thin “base layer” of material (possibly just one grain level) remains on the surface that is to have the desired roughness requirements.
  • the surface of this thin layer of powder can also be regarded as rough to a certain extent.
  • This base layer of material which provides the roughness of the surface, can be held on the surface with the help of suitable adhesives, for example.
  • the flow-inhibiting device can therefore preferably also have at least one edge.
  • the edge is formed on the surface of the covering element pointing in the direction of the working plane.
  • the edge can have a variety of shapes, but the edge is preferably in the form of a ramp, nose, pyramid or cuboid.
  • the edge can also correspond to a concave or circular shape.
  • the edge can preferably also be applied to the surface of the cover element in any embodiment.
  • the edge can be realized by an applied strip and/or rail. Materials that are particularly suitable for such strips or rails are those that have a lower degree of hardness than the coater, so that they do not cause injuries to the coater when they come into contact with the latter. For example, plastics in the form of strips or foils are suitable for this.
  • the edge can have a certain orientation to the coating direction of the coater. It is preferred that the edge is aligned transversely, in particular preferably essentially orthogonally, to the intended coating direction of the coater. This can ensure that the flow-inhibiting effect of the edge comes into play more clearly.
  • the height of the edge is preferably at least 0.1 mm, particularly preferably at least 0.5 mm and very preferably at least 1 mm, and preferably at most 50 mm, particularly preferably at most 5 mm and very particularly preferably at most 2 mm. With the values given here, the height of the edge is greater than the distance between the coater and the assembly platform. This means that within the scope of these specified values, it is preferred that the traverse path of the coater is limited at most to just before the edge.
  • the height of the edge is at most the same as the distance between the coater and the construction platform or the construction platform, preferably at most 3/4, particularly preferably at most half of the distance between the coater and the construction platform or the construction platform.
  • an edge like the previously described roughened surface of the covering element, reduces the flow movement of the powdered construction material. As a result, there is less residual powder in the residual powder chambers, which has to be “recycled” or disposed of in a complex manner.
  • the edge can advantageously be attached between the construction platform and the receiving opening with very simple means. The attachment of the edge can thus also be carried out particularly easily, for example, in the course of a “retrofitting” of the device for the additive manufacturing of manufactured products.
  • the flow-inhibiting device and in particular the edge are particularly preferably formed directly on or at a short distance, preferably of no more than 50 mm and preferably no more than 20 mm, particularly preferably no more than 5 mm, from the receiving opening. In particular, this makes it easier to avoid unnecessarily limiting the coater's travel path due to the positioning of the edge.
  • the flow-inhibiting device can, for example, also have both a roughened surface and an edge, with the edge preferably pointing in the direction of the working plane roughened surface just before the receiving opening and the edge is formed at the receiving opening.
  • the flow-inhibiting device comprises only the roughened surface or only the edge.
  • the flow movement of the powdery construction material on the working level is only inhibited or significantly reduced in the immediate vicinity of the residual powder chambers, while the flow behavior of the powder on the construction area is not restricted. This allows the coater to quickly and efficiently apply an even layer of build material to the build area.
  • the production device preferably has at least one cover element.
  • the cover element particularly preferably has the flow-inhibiting device, with the flow-inhibiting device being particularly preferably implemented by a roughened surface and/or an edge.
  • a manufacturing device as already mentioned, can be retrofitted particularly easily with a flow retardation device, for example by simply replacing a cover element without a flow retardation device with a cover element with a flow retardation device.
  • the cover element particularly preferably has a cover frame, the cover frame having at least one opening which forms the receiving opening in order to feed the excess powdery material displaced by the coater to the residual powder chamber.
  • a cover element which is preferably in the form of a cover frame, can be produced particularly easily and cost-effectively and can be arranged stably during operation in the process space in an area between the construction area and the receiving opening of the production device.
  • At least one depression is preferably formed in an area between the construction platform and the receiving opening, and particularly preferably in the cover element itself.
  • At least one insert plate is most preferably at least net angeord, the recess and the insert plate being designed in such a way that the working plane facing or lying in a working plane surface at a transition of Surface of the cover to the surface of the insert plate is arranged substantially flush tend.
  • the insert plate thus forms an essentially planar, even surface around the surrounding area or with the cover element.
  • such an aligned or precisely fitting arrangement of the insert plate allows the fine powdery building material not to be unintentionally collected in depressions or gaps that would otherwise arise in the areas of the outer edges of the insert plate.
  • the insert plate described above preferably has the flow-inhibiting device and it is particularly preferably arranged in a direct connection in front of the receiving opening (below the working plane) pointing in the direction of the construction space or as seen from the construction field.
  • the insert plate can also form the receiving opening in the form of an opening.
  • a flow control device using such an insert plate is particularly practical and cost-effective to manufacture. This is because it is sufficient that z. B. only the insert plate - must be provided with an anti-flow device - as a relatively small and compact and easy-to-work single piece.
  • FIG. 1 shows a partially sectioned view of an embodiment of a device according to the invention for the additive manufacturing of manufactured products
  • FIG. 2 shows a sectional representation of an exemplary embodiment of a process chamber of a device for the additive manufacturing of a manufactured product without a flow-inhibiting device according to the prior art
  • FIG. 3 shows a sectional representation of an exemplary embodiment of a process chamber of a device according to the invention for the additive manufacturing of a manufactured product with a flow-inhibiting device
  • FIG. 4 shows a detailed view, shown in section, of an exemplary embodiment of a cover frame with a roughened surface as a flow-inhibiting device
  • FIG. 5 shows a detailed view, shown in section, of a further exemplary embodiment of a cover frame with an edge as a flow-inhibiting device
  • FIG. 6 shows a top view of an embodiment of a cover frame with an insert plate with a roughened surface.
  • laser sintering device 1 for the additive manufacturing of manufactured products 2 (also referred to below as objects 2) in the form of a laser sintering or laser melting device 1, with explicit reference being made to the fact that the invention does not relate to laser sintering or laser melting devices gene is limited.
  • the device 1 is therefore briefly referred to as “laser sintering device” 1 in the following—without limiting the generality.
  • Such a laser sintering device 1 is shown schematically in FIG.
  • the device has a process space 3 or a process chamber 3 with a chamber wall 4 in which the manufacturing process essentially takes place.
  • a construction container 5 which is open at the top and has a container wall 6.
  • the upper opening of the container 5 forms the respective current working level 7.
  • the area of this working level 7 lying within the opening of the container 5 is known as the building field 8 or building space 8 and can be used to build object 2.
  • the construction material 15 is first applied from a storage container 14 to the working plane 7 by a coater 16 .
  • the coater 16 is then moved to a predetermined height in the working plane 7, so that the layer S of the powdered building material 13 located on the working plane 7 is at a defined height above the last solidified layer.
  • the container 5 has a base plate 11 which can be moved in a vertical direction V and which is arranged on a carrier 10 .
  • the base plate 11 closes off the container 5 at the bottom and thus forms its bottom.
  • the base plate 11 may be formed integrally with the carrier 10, but it may also be a plate formed separately from the carrier 10 and fixed to the carrier 10 or simply overlaid on it.
  • a construction platform 12 or, for short, a construction platform 12 can be attached as a construction base, on which the object 2 is constructed. In principle, however, the object 2 can also be built on the base plate 11 itself, which then itself forms the construction base or the construction platform 12 or, for short, the construction platform 12 (as shown in FIGS. 2 and 3, for example).
  • the basic construction of the object 2 is such that a layer S of construction material 13 is first applied to the construction platform 12, then - as explained later - with a beam source, here specifically with a laser, 21 at the points which are parts of the to be manufactured Object 2 are to form, the construction material 13 is selectively solidified, then the base plate 11 and thus the construction platform 12 is lowered by one layer thickness with the aid of the carrier 10 and a new layer S of the construction material 15 is applied and then selectively solidified, etc.
  • the invention is not limited to laser sintering/laser melting devices.
  • the laser 21 can therefore also be a solidification device of a different type, although this is not always explained explicitly below.
  • construction material 15 can be used as the construction material 15 .
  • Preferred uses are metallic construction materials and self-conducting or intrinsically conducting plastics, but also those plastics that acquire electrical conductivity through the addition of electrically conductive fillers.
  • Fresh construction material 15 is located in a reservoir 14 of the laser sintering device 1. With the aid of the coater 16, which can be moved in a horizontal direction H, the construction material 15 can be applied to the working plane 7 in the form of a thin layer S, as mentioned.
  • a radiant heater 17 is optionally located in the process chamber 3 . This can be used to heat the freshly applied construction material 13 , with the construction material 13 essentially being heated in the entire construction field 8 .
  • the amount of basic energy introduced into the building material 13 by the heating device 17 is below the necessary energy at which the building material 13 sinters or even fuses.
  • the laser sintering device 1 has a solidification device 20, which is realized here in the form of an irradiation device 20 with a laser 21.
  • the laser 21 generates a laser beam 22, which is guided via a deflection device 23 (Scanner 23) is deflected in order to selectively introduce energy into the regions of the layer S to be selectively solidified in each case according to a predetermined irradiation strategy.
  • this laser beam 22 is suitably focused on the working plane 7 by a focusing device 24 .
  • the irradiation device 20 is located here preferably outside of the process chamber 3 and the laser beam 22 is guided into the process chamber 3 via a coupling window 25 attached to the upper side of the process chamber 3 in the chamber wall 4 and strikes the working plane 7 at a specific point, ie the layer S currently to be consolidated.
  • the solidification device 20 can, for example, comprise not only one but several lasers 21 .
  • this can be gas or solid-state lasers or any other type of laser such.
  • the laser sintering device 1 also includes a control device 30 which can be operated by a terminal 40 .
  • the control device 30 can have a large number of interfaces (not shown) described further below and, for example, can also receive and process information from a sensor arrangement 35 in the process room 3 .
  • the control device 30 includes a calculation module 34 here, which calculates and optimizes an irradiation strategy for the layer-by-layer production of the additive component.
  • Process control data PS e.g. 3D design data
  • the laser sintering device 1 also contains here (optionally, also in the following) a sensor arrangement 35 which is suitable for detecting process radiation emitted during the impingement of the laser beam 22 on the building material 13 in the working plane 7 .
  • This sensor arrangement 35 works in a spatially resolved manner, ie it is able to capture a type of emission image of the respective layer.
  • An image sensor or a camera is preferably used as the sensor arrangement 35, which is sufficiently sensitive in the area of the emitted radiation.
  • one or more sensors could be used to detect optical and/or thermal process radiation, e.g. B.
  • the signals detected by the sensor arrangement 35 are transferred here as a process space sensor data set SDS to a control device 30 of the laser sintering device 1, which also serves to control the various components of the laser sintering device 1 for overall control of the additive manufacturing process.
  • the control device 30 is constructed in such a way that the laser sintering device 1 , in particular the irradiation device 20 , is controlled by a control unit 29 according to the irradiation strategy previously calculated or optimized by means of the calculation module 34 .
  • the control unit 29 controls the components of the irradiation device 20 in the usual way, namely here the laser 21, the deflection device 23 and the focussing device 24, and transmits corresponding irradiation control data BS to them for this purpose.
  • the control unit 29 also controls the radiant heater 17 by means of suitable heating control data HS, the coater 16 by means of coating control data ST and the movement of the carrier 10 by means of carrier control data TS.
  • control device 30 can include a further control device 31, which determines quality data QD using process control data PS and the process space sensor data set SDS or other suitable process data, which can be transferred to the control unit 29 in one variant, for example, in order to regulate in to be taken into account in the irradiation strategy and thus to be able to intervene in the additive manufacturing process.
  • a further control device 31 which determines quality data QD using process control data PS and the process space sensor data set SDS or other suitable process data, which can be transferred to the control unit 29 in one variant, for example, in order to regulate in to be taken into account in the irradiation strategy and thus to be able to intervene in the additive manufacturing process.
  • the control device 30 is here z. B. via a bus 36 or other data connec tion coupled to the terminal 40 with a display or the like. An operator can control the control device 30 and thus the entire laser sintering device 1 via the terminal 40 .
  • the display of the terminal 40 can also be used during the ongoing production process to visualize the irradiation strategy for the production of the component 2 and/or the process space sensor data set SDS and/or the quality data QD.
  • the present invention is not limited to a laser sintering device 1, as shown in FIG. 1, for example. It can be applied to any other device for the generative or additive manufacture of a three-dimensional object by applying and selectively solidifying a construction material, in particular in layers. Accordingly, a cover element 54 provided with a flow-inhibiting device 61 can also be used in any comparable device.
  • a flow-inhibiting barrier 61 in each case in an area B between the construction site 8 and the respective receiving openings 55 of the residual powder chambers 50, 51, here in the form of an edge 61 or strip, which is arranged directly in front of the receiving opening 55 and extends slightly upwards from the work plane.
  • the edge 61 is exaggerated. In reality, a very small edge is sufficient, for example, to prevent a first thin layer of powder on the edge from immediately slipping into the receiving opening 55 .
  • Possible configurations of such anti-flow barriers 60, 61 will be explained in more detail later with reference to FIGS.
  • FIG. 2 first shows a rough, schematic illustration of an exemplary embodiment of a process chamber of a device for additive manufacturing of a manufactured product from the prior art and thus without a flow-inhibiting device according to the invention.
  • the device 1 from the prior art according to FIG. 2 has no flow-inhibiting device.
  • the surface of the covering element 54 in the area B between the construction platform 12 and the receiving opening 55 therefore has, as mentioned, a flat and smooth surface on which the powdered construction material 13 naturally slides or can be displaced very easily, since it its flow movement is only impeded to an insignificant extent by the smooth subsoil.
  • a great deal of powdery building material 13 is shifted from the working plane 7 into the residual powder chambers 50 (shown here by an arrow) and the residual powder 13 has to be recycled at great expense.
  • FIG. 3 shows a flow-inhibiting device 60, 61 according to the invention, which is designed in the form of a roughened surface 60 and, in addition, an edge 61 in each case.
  • FIG. 4 shows a schematic detailed view of a flow-inhibiting device 60 designed as a roughened surface 60 .
  • FIG. 5 shows a schematic detailed view of a flow-inhibiting device 61 designed as an edge 61, and a top view of a cover frame 54 with an insert plate 53 is shown in FIG. In this case, the insert plate 53 has the anti-flow device 60 in the form of a roughened surface 60 .
  • the laser sintering device 1 shown in FIGS. 2 to 6 has two cover frames 54 which are each arranged on the outer boundaries of the construction platform 12 above the construction container wall 6 and the residual powder chambers 50 .
  • the cover frame 54 comprises a larger plate 52 and a smaller plate 53, with the larger plate 52 resting on the residual powder chamber 50 and on the container wall 6 of the construction container 5 in order to bridge or close a gap between the construction container 5 and the residual powder chamber 50 cover.
  • the smaller plate 53 (hereinafter also insert plate 53) is let into a recess 56 of the larger plate 52 with an essentially precise fit. That is, the insert plate 53, together with the larger plate 52, forms a substantially planar surface and insert plate 53 is flush with the surface of larger plate 53 in recess 56 of larger plate 52 (see, e.g., Figure 4).
  • the cover frame 54 also has an opening 55 through which powder 13 displaced from the work surface 7 can be collected in the residual powder chamber 50 (see also FIG. 6).
  • the breakthrough 55 is realized in this embodiment by a respective recess within the larger plate 52 and the insert plate 53 .
  • Ideally--as shown in FIGS. 2 to 5--the cutouts of both plates 52, 53 are congruent cutouts which together form the opening 55 of the cover frame 54.
  • the surface of the cover frame 54 of the laser sintering device 1 has a flow inhibition threshold 60 , 61 in order to at least reduce the shifting of powder 13 into the residual powder chambers 50 .
  • FIGs 3, 4 and 6 show an embodiment of a cover frame 54 with an insert plate 53 with the flow-inhibiting device 60 in the form of a roughened surface 60.
  • the entire upward-facing surface of the insert plate 53 is roughened - also in one Area C behind the receiving opening 55 (see Figure 4).
  • the insert plate is only roughened in the area B between the construction container 5 and the receiving opening 55, but a completely roughened surface of the insert plate 53 can simply simplify the production process of one of the insert plates 53 with the roughened surface 60 Since in this case only the light and easy-to-use insert plate 53 must be roughened - e.g. B. by irradiation with sandblasting.
  • the anti-flow barrier 61 is implemented by a type of edge 61, as shown enlarged in FIGS. 1, 3 and 5 for purposes of illustration.
  • This edge 61 can already be integrated into a plate 52, 53 of the cover frame 54 located under the work surface 7 during operation during the manufacturing process will.
  • it is also conceivable that such an edge 61 is attached or placed on the cover frame 54 after the manufacturing process, for example in the course of retrofitting the laser sintering device 1.
  • the powder consumption is reduced by the flow control device 60, 61 according to the invention. so that only a little residual powder 13 is left in the residual powder chambers 50 (FIGS. 3 to 5).
  • the device 1 according to the invention with a flow-inhibiting device 60, 61 leads to a much more cost-effective and less complex manufacturing process for additive manufacturing products 2, since far less residual powder 13 has to be reprocessed and more powder 13 is processed directly during the manufacturing process.
  • the device 1 for additive manufacturing described in detail above and the flow-inhibiting devices 60, 61 described are merely exemplary embodiments which can be modified in a wide variety of ways by a person skilled in the art without falling within the scope of the invention to leave.
  • the flow-inhibiting devices 60, 61 shown in the respective exemplary embodiments can be exchanged and/or combined with one another as desired.
  • the residual powder chambers 50 can be covered by other suitable cover elements 54 that are not described in the exemplary embodiments shown above.
  • the use of the indefinite article "a” or “an” does not rule out the possibility that the characteristics in question can also be present more than once.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur additiven Fertigung von Fertigungsprodukten (2) durch aufeinanderfolgendes selektives Verfestigen von Schichten (S) eines mittels Bestrahlung verfestigbaren pulverförmigen Aufbaumaterials (15) an Stellen, die einem Querschnitt des Fertigungsprodukts (2) entsprechen. Die Vorrichtung (1) umfasst zumindest einen Baubehälter (5) umfassend zumindest eine höhenverstellbare Aufbauplattform (12), sowie zumindest eine Strahlquelle (21) zur Bestrahlung von zu verfestigendem Aufbaumaterial (13) in einem Baufeld (8) oberhalb der Aufbauplattform (12). Weiterhin umfasst die Vorrichtung (1) zumindest einen Beschichter (16), wobei der Beschichter (16) ausgebildet ist, Schichten (S) des Aufbaumaterials (15) auf die Aufbauplattform (12) und/oder eine zuvor aufgetragene Schicht aufzutragen. Auch umfasst die Vorrichtung (1) zumindest eine Restpulverkammer (50) mit einer Aufnahmeöffnung (55), um von dem Beschichter (16) verschobenes überschüssiges pulverförmiges Material (13) aufzunehmen, wobei ein Bereich (B) zwischen dem Baufeld (8) und der Aufnahmeöffnung (55) zumindest eine Fließhemmvorrichtung (60, 61) für das pulverförmige Aufbaumaterial (13) aufweist. Vorzugsweise ist zudem ein Bereich zwischen dem Baufeld (8) und der Restpulverkammer (50) und/oder zumindest ein Teil der Restpulverkammer (50) von zumindest einem Abdeckelement (54) unter Belassung der Aufnahmeöffnung (55) abgedeckt, wobei die Oberfläche des Abdeckelements (54) zumindest eine Fließhemmvorrichtung (60, 61) für das pulverförmige Auf- baumaterial (13) aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Abdeckelement (54) für eine solche Vorrichtung (1), sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung (1) und eines solchen Abdeckelements (54) und die Verwendung des Abdeckelements (54) für die Vorrichtung (1).

Description

Vorrichtung zur additiven Fertigung von Fertigungsprodukten
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur additiven Fertigung von Fertigungsprodukten, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung. Weiterhin betrifft die Erfin dung ein Abdeckelement zur Nutzung einer solchen Vorrichtung zur additiven Fertigung von Fertigungsprodukten, sowie ein Verfahren zur Herstellung und die Verwendung eines solchen Abdeckelements und ein Verfahren zur additiven Fertigung von Fertigungsproduk ten in einer solchen Vorrichtung.
Die additive Fertigung beschreibt einen Prozess, bei dem additive Fertigungsprodukte bzw. Bauteile (im Nachfolgenden auch Objekte genannt) direkt oder indirekt auf Basis von digi talen 3D-Konstruktionsdaten, beispielsweise aus formlosen, insbesondere pulverförmigen, Aufbaumaterialien hergestellt werden. Als ein Synonym für die additive Fertigung wird da her häufig auch der Begriff „3D-Druck“ verwendet.
Ein wesentliches Kennzeichen der additiven Fertigung ist das selektive, d. h. räumlich be grenzte, insbesondere schichtweise, Verfestigen zumindest eines Aufbaumaterials. Ist das Aufbaumaterial pulverförmig, wird es meist zunächst in Form einer dünnen Schicht bei spielsweise auf eine Aufbauplattform oder kurz Bauplattform in einem Prozessraum bzw. eine Prozesskammer einer Vorrichtung zur additiven Fertigung von Fertigungsprodukten eingebracht.
Durch eine lokal eingebrachte Strahlungsenergie - in der Regel mittels eines Laserstrahls - werden die Pulverpartikel des Aufbaumaterials in vorbestimmten Bereichen der Schicht teilweise oder vollständig aufgeschmolzen bzw. teilweise oder vollständig versintert und kühlen anschließend soweit ab, dass sie sich miteinander zu einem Festkörper verbinden. Der Bereich der Schicht, in dem sich die aktuelle Verfestigung des Aufbaumaterials voll zieht, wird auch als „Verfestigungsbereich“ bezeichnet. Statt Einbringung einer Strahlungs energie kann auch eine Verfestigung des Aufbaumaterials mit anderen physikalischen oder chemischen Methoden erfolgen, beispielweise durch Auftrag eines Bindemittels.
Zwei kommerziell bedeutsame Verfahren, bei denen das Verfestigen des Aufbaumaterials durch Bestrahlung mit Strahlungsenergie erfolgt, sind das „selektive Lasersintern“ (SLS) und das „selektive Laserschmelzen“ (SLM). Die Bestrahlung der Schicht des pulverförmigen Aufbaumaterials erfolgt dabei - wie er wähnt - auf Basis von vorgebbaren 3D-Konstruktionsdaten des herzustellenden Bauteils, so dass nur solche Bereiche der Schicht bestrahlt werden, die Bestandteil des herzustel lenden Bauteils werden sollen. Zur Herstellung eines vollständigen Bauteils werden also wiederholt dünne Schichten des pulverförmigen Aufbaumaterials in den Prozessraum ein gebracht und selektiv verfestigt, wobei sich die einzelnen verfestigten Bauteilschichten zu einem gemeinsamen Bauteil verbinden.
Nachdem die selektive Verfestigung des Aufbaumaterials in einer bestimmten Schicht ab geschlossen ist, wird die Bauplattform um eine Schichtdicke nach unten verfahren, so dass die Oberfläche der selektiv verfestigten Schicht mit der Umgebung wieder eine Ebene bil det. Dann trägt ein Beschichter eine weitere Schicht Aufbaumaterial auf die vorherige, un tere Schicht auf. Dabei verschiebt der Beschichter das pulverförmige Aufbaumaterial zu einer planen Fläche. Somit bildet das pulverförmige Aufbaumaterial wieder eine im Wesent lichen ebene Arbeitsfläche.
Während des Beschichtens und im Zuge des Verschiebens des pulverförmigen Aufbauma terials zu einer Arbeitsebene wird immer auch pulverförmiges Aufbaumaterial über die äu ßeren Begrenzungen, bzw. den Rand der Arbeitsebene hinaus verschoben. Dieses über die Arbeitsebene hinaus verschobene Pulver, im Folgenden Restpulver genannt, wird dann in einem oder mehreren Überläufen bzw. Restpulverkammern gesammelt, welche seitlich zur Arbeitsebene in Verschiebungsrichtung des Beschichters neben dem Bereich der Bau plattform angeordnet sind. Gerade wenn große Bauteile angefertigt werden, wird oft auch sehr viel Restpulver in den Restpulverkammern angesammelt. Dies liegt darin begründet, dass für jede zu fertigende Bauteilschicht eine Schicht Aufbaumaterial durch den Beschich ter auf die Arbeitsebene gegeben wird, welches während des Beschichtens wiederum zu einem nicht unerheblichen Teil in die Restpulverkammern verschoben wird. Dabei entsteht oft so viel Restpulver, dass die Restpulverkammer(n) bereits vollständig gefüllt sind, bevor das Objekt fertig gestellt werden kann. Dann muss der Bauprozess unterbrochen werden und die Restpulverkammern müssen entleert werden. Dabei muss das Pulver in den Rest pulverkammern aus den vollen Restpulverkammern entfernt werden und in einem aufwän digen Verfahren gereinigt (z. B. gesiebt) werden, bevor das Pulver erneut zur additiven Fertigung eines Objekts verwendet werden kann. Dies führt zu einem kostspieligen und langwierigen Fertigungsprozess. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbes sertes Verfahren zur additiven Fertigung von Fertigungsprodukten bereitzustellen, wobei bevorzugt der Pulververbrauch gesenkt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 und ein Abdeckele ment gemäß Patentanspruch 13, sowie durch ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrich tung und eines Abdeckelements gemäß der Patentansprüche 14 bzw. 15 und der Verwen dung eines Abdeckelements gemäß Patentanspruch 16, sowie durch ein Verfahren zur ad ditiven Fertigung von Fertigungsprodukten gemäß Anspruch 17gelöst.
In einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur additiven Fertigung von Fertigungsprodukten bzw. Bauteilen (im Folgenden auch kurz „Fertigungsvorrichtung“ genannt) werden durch aufeinanderfolgendes selektives Verfestigen von Schichten eines mittels Bestrahlung ver festigbaren pulverförmigen Aufbaumaterials die gewünschten Fertigungsprodukte bzw. Bauteile erzeugt. Die Verfestigung erfolgt dabei jeweils an Stellen, die in der jeweiligen Schicht einem Querschnitt des Bauteils entsprechen. Ein bevorzugtes Beispiel ist hierfür eine bereits erwähnte Lasersintervorrichtung, auch wenn die Erfindung nicht darauf be schränkt ist.
Die Vorrichtung umfasst dabei zumindest einen Baubehälter mit zumindest einer höhenver stellbaren Aufbauplattform. Dabei definieren der Baubehälter und die Aufbauplattform in ihrem Inneren einen Bauraum. Die obere Öffnung des Baubehälters bildet dabei ein Bau feld, welches oberhalb der Aufbauplattform angeordnet ist. Das Baufeld befindet sich in der Arbeitsebene, wobei das Baufeld der Bereich der Arbeitsebene ist, in dem das Bauteil ge fertigt wird und wobei das Baufeld im Wesentlichen deckungsgleich oberhalb der Aufbau plattform angeordnet ist.
Des Weiteren umfasst die Vorrichtung zumindest eine Verfestigungsvorrichtung. Bevorzugt handelt es sich bei der Verfestigungsvorrichtung um eine Strahlquelle, vorzugsweise einen Laser, zur Verfestigung, also bevorzugt zur Bestrahlung, der obersten Schicht des zu ver festigenden pulverförmigen Aufbaumaterials in dem Baufeld der aktuellen Arbeitsebene (mit einem Energiestrahl). Die Vorrichtung kann dabei auch - wie üblich - eine Strahlum- lenkvorrichtung (z. B. einen Scanner) zum Umlenken des Energiestrahls auf die jeweils zu verfestigende Schicht aufweisen, bzw. um den Energiestrahl in gewünschterWeise auf der aktuellen Schicht zu verfahren und die selektive Verfestigung zu erreichen. Die selektive Verfestigung des Aufbaumaterials kann dabei mittels elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Licht- und/oder Wärmestrahlung erfolgen. Alternativ kann das Auf baumaterial zur Verfestigung aber auch mit Teilchenstrahlung, wie beispielsweise Elektro nenstrahlung, bestrahlt werden.
Die Vorrichtung umfasst auch zumindest einen Beschichter, welcher ausgebildet ist, um wie oben schon beschrieben, Schichten des Aufbaumaterials auf die Aufbauplattform und/oder eine zuvor aufgetragene Schicht aufzutragen, um das Aufbaumaterial in die aktu elle Arbeitsebene mit dem Baufeld einzubringen.
Schließlich umfasst die Vorrichtung auch zumindest eine Restpulverkammer. Dabei verfügt die Restpulverkammer über zumindest eine Aufnahmeöffnung, um von dem Beschichter verschobenes, überschüssiges, pulverförmiges Material aufzunehmen. Die Aufnahmeöff nung ist dabei so ausgebildet, dass, wie auch schon oben beschrieben, das von dem Be schichter von der Arbeitsebene in Richtung Restpulverkammer verschobene (überschüs sige) pulverförmige Aufbaumaterial von der Restpulverkammer aufgenommen werden kann.
Die Vorrichtung ist erfindungsgemäß so ausgebildet, dass ein Bereich zwischen dem Bau feld und der Aufnahmeöffnung zumindest eine Fließhemmvorrichtung für das pulverförmige Material aufweist. Als der Bereich zwischen dem Baufeld und der Aufnahmeöffnung ist da bei ein Bereich zu verstehen, der in der Arbeitsebene bzw. in Höhe der Arbeitsebene zwi schen der betreffenden Aufnahmeöffnung und dem Baufeld liegt, bzw. der Bereich zwi schen Aufbauplattform und Aufnahmeöffnung, wenn sich die Aufbauplattform zu Beginn des Bauprozesses in der oberen Stellung befindet.
Unter einer „Fließhemmvorrichtung“ wird im Sinne der Erfindung eine Vorrichtung verstan den, die das Fließen des pulverförmigen Aufbaumaterials verlangsamt bzw. „hemmt“. Hier für kann beispielsweise eine Oberfläche in einem Bereich zwischen dem Baufeld und der Aufnahmeöffnung modifiziert werden und z. B. gröbere Strukturen aufweisen, wodurch die Fließbewegung des Pulvers auf der Oberfläche verlangsamt oder komplett gestoppt wird. Konkrete Beispiele, wie eine solche Fließhemmvorrichtung realisiert werden kann, werden später noch ausführlich erläutert.
Vorteilhafterweise kann also mit solch einer Fließhemmvorrichtung der (Rest-)pulverver- brauch während des additiven Fertigungsprozesses signifikant gesenkt werden. Bisher ist der Bereich zwischen Baufeld und Aufnahmeöffnung der auf dem Markt genutzten Ferti gungsvorrichtungen mit einer in Richtung Arbeitsebene weisenden ebenen und relativ glat ten Oberfläche ausgestattet. Dabei ist diese Oberfläche so glatt, dass das pulverförmige Aufbaumaterial auf dieser Oberfläche leicht verschiebbar ist (beispielsweise während des Beschichtens). Die Rauheit dieser Flächen liegt bei bekannten Systemen bei einem Mitten rauwert von Ra = 0,4 pm. Der Mittenrauwert Ra einer Oberfläche gibt den mittleren Abstand eines Messpunktes auf der Oberfläche zu einer bestimmten Mittellinie an. Die Mittellinie schneidet innerhalb der Bezugsstrecke das wirkliche Profil so, dass die Summe der Profil abweichungen in einer parallelen Ebene zur Mittellinie auf die Länge der Messstrecke ver teilt wird. Anschaulicher gesagt, gibt der Mittenrauwert den arithmetischen Durchschnitt des Rauheitsprofils an.
Durch die erfindungsgemäße Fließhemmvorrichtung wird der Bereich zwischen Baufeld und Aufnahmeöffnung nun aber gezielt und bewusst so ausgestaltet, dass das Material zumindest im Bereich der Fließhemmsperre nicht so leicht in Richtung Restpulverkammer fließen kann. Die Erfinderin hat festgestellt, dass dadurch weniger pulverförmiges Aufbau material (im Nachfolgenden auch kurz „Pulver“ genannt) in die zumindest eine Restpulver kammer verschoben wird, ohne dass der Beschichtungsprozess selbst dadurch behindert wird bzw. zu einer ungleichmäßigeren Beschichtung führt. Durch den geringeren Material verbrauch können auch große Bauteile in einem durchgängigen Prozess additiv hergestellt werden, ohne dass die Restpulverkammer geleert werden müsste. Somit muss weniger Restpulver „recycelt“ werden und der gesamte additive Fertigungsprozess kann kosteneffi zienter gestaltet werden.
Vorzugsweise sind der Bereich zwischen dem Baufeld und der Restpulverkammer und/oder zumindest ein Teil der Restpulverkammer von zumindest einem Abdeckelement unter Be- lassung der Aufnahmeöffnung abgedeckt, wobei die Oberfläche des Abdeckelements zu mindest eine Fließhemmvorrichtung für das pulverförmige Material aufweist. Besonders be vorzugt ist die Aufnahmeöffnung in Form eines Durchbruchs innerhalb des Abdeckelements realisiert.
Vorteilhafterweise erlaubt ein solches Abdeckelement mit einer Fließhemmvorrichtung, dass die Fließhemmvorrichtung in einem einfachen Herstellungsprozess auf dem flexiblen und einfach handhabbaren Abdeckelement selber realisiert werden kann. Insbesondere können so auch bereits existierende Fertigungsvorrichtungen einfach und kostengünstig nachgerüstet werden, indem beispielsweise bereits existierende Abdeckelemente (mit glat ten Oberflächen) durch Abdeckelemente mit integrierten Fließhemmvorrichtungen ersetzt werden. Alternativ könnten auch die bereits existierenden Abdeckelemente nachträglich mit einer Fließhemmvorrichtung versehen werden.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung der oben beschriebenen Vorrich tung wird ein Bereich zwischen dem Baufeld und der Aufnahmeöffnung mit zumindest einer Fließhemmvorrichtung für das pulverförmige Material versehen. Vorzugsweise wird bei die sem Verfahren die Vorrichtung mit dem nachfolgend beschriebenen Abdeckelement verse hen.
Ein erfindungsgemäßes Abdeckelement für eine oben beschriebene Vorrichtung zur addi tiven Fertigung von Fertigungsprodukten ist ausgebildet, einen Bereich zwischen dem Bau feld und der Restpulverkammer und/oder zumindest einen T eil der Restpulverkammer unter Belassung einer Aufnahmeöffnung abzudecken. Dabei weist die Oberfläche des Abde ckelements zumindest eine Fließhemmvorrichtung für das pulverförmige Material auf.
Bei einem bevorzugt erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des Abdeckelements wird das Abdeckelement mit zumindest einer Vertiefung ausgebildet, wobei vorzugsweise zumindest eine Einlageplatte in der Vertiefung angeordnet wird. Das Abdeckelement wird zudem mit zumindest einer Fließhemmvorrichtung für das pulverförmige Aufbaumaterial versehen. Vorzugsweise wird dabei nur die Einlageplatte mit einer Fließhemmvorrichtung versehen, denn dies erlaubt, dass die Herstellung des Abdeckelements besonders kosten effizient erfolgen kann. Da nur die (kleinere) Einlageplatte mit einer Fließhemmsperre ver sehen werden muss, ist der Herstellungsprozess somit einfacher und weniger aufwändig.
Vorteilhafterweise erlaubt eine erfindungsgemäße Verwendung eines solchen Abdeckele ments in der Fertigungsvorrichtung, dass schon mit relativ kostengünstigen Mitteln (Aus statten des Abdeckelements mit einer Fließhemmsperre) der Pulververbrauch bei dem ad ditiven Fertigungsprozess signifikant gesenkt werden kann, wobei die bereits schon exis tierenden Fertigungsvorrichtungen, wie bereits erwähnt, vorteilhafterweise mit einem sol chen Abdeckelement nachgerüstet werden können.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur additiven Fertigung von Fertigungsprodukten durch aufeinanderfolgendes selektives Verfestigen von Schichten wird durch Bestrahlung pulverförmiges Aufbaumaterial verfestigt. Das verfestigte pulverförmige Aufbaumaterial entspricht einem Querschnitt des Fertigungsproduktes. Das selektive Verfestigen wird wie erwähnt in einer Vorrichtung durchgeführt, die einen Baubehälter, eine Verfestigungsvor richtung (beispielweise eine Strahlquelle), einen Beschichter und eine Restpulverkammer umfasst. Der Baubehälter hat zumindest eine höhenverstellbare Aufbauplattform. Die Ver- festigungsvorrichtung dient zur Verfestigung von zu verfestigendem Aufbaumaterial auf der Aufbauplattform. Der Beschichter trägt Schichten des Aufbaumaterials auf die Aufbauplatt form oder eine zuvor aufgetragene Schicht auf. Durch eine Aufnahmeöffnung in der Rest pulverkammer kann verschobenes, überschüssiges pulverförmiges Material von dieser auf genommen werden. In einem Bereich zwischen der Aufbauplattform und der Aufnahmeöff- nung wird erfindungsgemäß einem Fluss des pulverförmigen Materials mittels einer Fließ hemmvorrichtung mechanisch gehemmt.
Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung erge ben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, wobei die unabhängigen Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den abhängigen Ansprüchen und Ausführungsbeispielen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein können und insbesondere auch einzelne Merkmale verschiedener Ausführungsbei spiele bzw. Varianten zu neuen Ausführungsbeispielen bzw. Varianten kombiniert werden können.
Bevorzugt weist die Fließhemmvorrichtung der Fertigungsvorrichtung eine raue, bzw. an geraute, in Richtung Arbeitsebene weisende Oberfläche auf oder wird durch diese gebildet. Die Rauheit ist so zu wählen, dass sie um mindestens einen Faktor 2 höher ist als in einem umgebenden Bereich. Bei dem umgebenden Bereich kann es sich um das Abdeckelement handeln. Die angeraute Oberfläche ist dann nur ein Teilbereich des Abdeckelements. Es kann aber auch das gesamte Abdeckelement mit der rauen Oberfläche versehen sein. In diesem Fall kann auch die Aufbauplattform zumindest als ein Teil des „umgebenden Be reichs“ gesehen werden, wenn noch keine Schicht des Aufbaumaterials aufgetragen ist, oder Bereiche bzw. Streifen seitlich neben dem Abdeckelement und/oder der Aufbauplatt- form.
Die Rauheit der zur Arbeitsebene weisenden Oberfläche zwischen Bauraum und Aufnah meöffnung bezeichnet hier die Unebenheit dieser Oberfläche. Die genaue Ausgestaltung der Fließhemmvorrichtung kann vorzugsweise auch in Abhän gigkeit von der Korngröße des aktuell verwendeten pulverförmigen Aufbaumaterials ge wählt werden. Beispielsweise können je nach Korngröße der Partikel des verwendeten pul verförmigen Aufbaumaterials Oberflächen mit verschiedenen Oberflächenrauheiten als Fließhemmvorrichtung genutzt werden. Eine Oberfläche ist somit dann rau im Sinne dieser Erfindung, wenn das aktuell verwendete Pulver beim Beschichten in seiner Fließbewegung gehemmt wird.
Die Oberflächen der im Stand der Technik gebräuchlichen Abdeckrahmen aus Edelstahl mit einer Oberflächenrauheit von Ra = 0,4 pm sind im Sinne der Erfindung als „glatte“ Ober flächen anzusehen, da pulverförmiges Aufbaumaterial auf einer solchen Oberfläche relativ ungehindert „gleitet“ bzw. fließt.
Das Anrauen der Oberfläche kann beispielsweise durch Druckluftstrahlen mit einem festen Strahlmittel (z. B. mittels Sandstrahlen) erfolgen. Die Sandkörner der Sandstrahlen weisen dabei eine Korngröße von bevorzugt mindestens 50 pm und höchstens 500 pm auf. Ein bevorzugtes Strahlmittel ist beispielsweise Korund bzw. Granatsand. Hier kann das Be strahlen vorzugsweise so erfolgen, dass die Oberflächenrauheit der angerauten Oberfläche dabei wie oben erläutert um mindestens den Faktor 2 höher als ein umgebender Bereich ist.
Alternativ oder ergänzend kann das Aufrauen der Oberfläche auch mit anderen mechani schen Methoden wie beispielweise dem Anfräsen erfolgen. Wird bei dem Aufrauen die Oberfläche in einer bestimmten Richtung aufgeraut, so ist bevorzugt, dass die Verlaufsrich tung der durch das Aufrauen verursachten Vertiefungen bzw. Erhöhungen quer, insbeson dere bevorzugt im Wesentlichen orthogonal, zur bestimmungsgemäßen Beschichtungsrich tung des Beschichters ausgerichtet ist. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass der fließhemmende Effekt der Anrauung deutlicher zum Tragen kommt.
Natürlich ist es auch denkbar, dass die Fließhemmvorrichtung aus einem rauen geeigneten Beschichtungsmaterial gebildet wird. Das Beschichtungsmaterial kann auch eine dünne Schicht sein, wie eine Folie oder dergleichen, die auf die Fläche aufgebracht, z. B. aufge klebt, wird. Als einfache Variante wäre z. B. bereits Krepppapier denkbar, welches auf einen Bereich zwischen Bauraum und Aufnahmeöffnung angebracht wird. Es hat sich überraschend gezeigt, dass durch eine Fließhemmvorrichtung in Form einer angerauten Oberfläche die Menge an Pulver, welche ungenutzt in einen Überlauf gescho ben wird, um bis zu 90% verringert werden kann. Vorteilhafterweise ist zudem das Anrauen einer Oberfläche während des Herstellungsprozesses relativ einfach und kosteneffizient realisierbar.
Die Fließhemmvorrichtung in Form einer angerauten Fläche kann auch eine gezielt bereit gestellte lokale Ansammlung des pulverförmigen Materials umfassen. D. h., es reicht gege benenfalls aus, dafür zu sorgen, dass in irgendeiner Weise eine sehr dünne „Grundschicht“ an Material (ggf. nur eine Kornebene) auf der Oberfläche liegen bleibt, welche die ge wünschten Rauhigkeitserfordernisse aufweisen soll. Die Oberfläche dieser dünnen Pulver schicht ist in gewisser Weise auch als rau anzusehen.
Diese für die Rauheit der Oberfläche sorgende Grundschicht an Material kann beispiels- weise mithilfe von geeigneten Haftmitteln auf der Oberfläche gehalten werden.
Um dafür zu sorgen, dass die erste Schicht liegen bleibt, kann aber auch ein sehr geringes Hemmnis ausreichen, wie zum Beispiel eine kleine Kante. Vorzugsweise kann die Fließhemmvorrichtung daher auch zumindest eine Kante aufwei sen.
Die Kante ist dabei auf der in Richtung Arbeitsebene weisenden Oberfläche des Abdeckele ments ausgebildet. Die Kante kann eine Vielzahl an Formen aufweisen, bevorzugt ist die Kante aber in Form einer Rampe, Nase, Pyramide oder eines Quaders ausgebildet. Die Kante kann auch einer konkaven bzw. kreisförmigen Form entsprechen. Die Kante kann bevorzugt auch in beliebigen Ausführungsformen auf der Oberfläche des Abdeckelements aufgebracht sein. Beispielsweise kann die Kante durch eine aufgebrachte Leiste und/oder Schiene realisiert sein. Als Materialien für derartigen Leisten bzw. Schienen eignen sich insbesondere solche Materialien, die einen geringeren Härtegrad aufweisen als der Be schichter, damit sie beim Kontakt mit dem Beschichter keine Verletzungen bei letzterem verursachen. Beispielsweise eignen sich Kunststoffe in Form von Leisten oder Folien hier für. Alternativ oder ergänzend kann die Kante eine bestimmte Orientierung zur Beschichtungs richtung des Beschichters aufweisen. Dabei ist bevorzugt, dass die Kante quer, insbeson dere bevorzugt im Wesentlichen orthogonal, zur bestimmungsgemäßen Beschichtungsrich tung des Beschichters ausgerichtet ist. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass der fließhemmende Effekt der Kante deutlicher zum Tragen kommt.
Die Höhe der Kante beträgt bevorzugt zumindest 0,1 mm, besonders bevorzugt zumindest 0,5 mm und ganz bevorzugt zumindest 1 mm, sowie bevorzugt maximal 50 mm, besonders bevorzugt maximal 5 mm und ganz besonders bevorzugt maximal 2 mm. Bei den hier ge nannten Werten ist die Höhe der Kante größer bemessen als der Abstand zwischen dem Beschichter und der Aufbauplattform. Dies bedeutet, dass im Rahmen dieser angegebenen Werte bevorzugt ist, dass der Verfahrweg des Beschichters höchstens bis kurz vor die Kante limitiert ist. Soll im Umkehrschluss der Verfahrweg des Beschichters über die Kante hinweg erfolgen, so ist bevorzugt, dass die Höhe der Kante höchstens gleich bemessen ist wie der Abstand des Beschichters von der Aufbauplattform bzw. der Bauplattform, bevor zugt höchstens 3/4, besonders bevorzugt höchstens die Hälfte vom Abstand des Beschich ters von der Aufbauplattform bzw. der Bauplattform misst.
Vorteilhafterweise verringert eine Kante, wie auch schon die vorherig beschriebene ange raute Oberfläche des Abdeckelements, die Fließbewegung des pulverförmigen Aufbauma terials. Dadurch fällt weniger Restpulver in den Restpulverkammern an, welches aufwändig „recycelt“ bzw. entsorgt werden muss. Zudem kann die Kante vorteilhafterweise mit sehr einfachen Mitteln zwischen der Aufbauplattform und der Aufnahmeöffnung angebracht wer den. Das Anbringen der Kante kann somit beispielsweise ebenfalls noch im Zuge eines „Nachrüstens“ der Vorrichtung zur additiven Fertigung von Fertigungsprodukten besonders einfach erfolgen.
Besonders bevorzugt sind die Fließhemmvorrichtung und insbesondere die Kante direkt an oder in einem kurzen Abstand, vorzugsweise von max. 50 mm und bevorzugt max. 20 mm, besonders bevorzugt max. 5 mm zu der Aufnahmeöffnung ausgebildet. Dies vereinfacht insbesondere, den Verfahrweg des Beschichters nicht unnötig aufgrund der Positionierung der Kante zu limitieren.
Die Fließhemmvorrichtung kann beispielsweise auch sowohl eine angeraute Oberfläche, als auch eine Kante aufweisen, wobei bevorzugt die in Richtung Arbeitsebene weisende angeraute Oberfläche kurz vor der Aufnahmeöffnung und die Kante an der Aufnahmeöff nung ausgebildet ist. Natürlich ist es auch denkbar, dass die Fließhemmvorrichtung nur die angeraute Oberfläche oder nur die Kante umfasst.
Vorteilhafterweise wird durch das Anbringen der Fließhemmvorrichtung vor der Aufnahme öffnung, die Fließbewegung des pulverförmigen Aufbaumaterials auf der Arbeitsebene erst in unmittelbarer Nähe zu den Restpulverkammern gehemmt bzw. signifikant verringert, während das Fließverhalten des Pulvers auf dem Baufeld aber nicht eingeschränkt ist. Dadurch kann der Beschichter schnell und effizient eine ebene Schicht des Aufbaumateri als auf dem Baufeld auftragen.
Wie bereits vorherig ausgeführt, weist die Fertigungsvorrichtung bevorzugt zumindest ein Abdeckelement auf. Besonders bevorzugt weist das Abdeckelement dabei die Fließhemm vorrichtung auf, wobei die Fließhemmvorrichtung ganz besonders bevorzugt durch eine an geraute Oberfläche und/oder einer Kante realisiert ist. Hierdurch kann eine Fertigungsvor richtung, wie bereits erwähnt, besonders einfach mit einer Fließhemmvorrichtung nachge rüstet werden, indem beispielsweise einfach ein Abdeckelement ohne Fließhemmvorrich tung durch ein Abdeckelement mit Fließhemmvorrichtung ersetzt wird.
Das Abdeckelement weist dabei besonders bevorzugt einen Abdeckrahmen auf, wobei der Abdeckrahmen zumindest einen Durchbruch aufweist, welcher die Aufnahmeöffnung aus bildet, um das durch den Beschichter verschobene überschüssige pulverförmige Material der Restpulverkammer zuzuführen.
Vorteilhafterweise kann ein Abdeckelement, das bevorzugt in Form eines Abdeckrahmens ausgebildet ist, besonders einfach und kosteneffizient hergestellt werden und im Betrieb stabil im Prozessraum in einem Bereich zwischen dem Baufeld und der Aufnahmeöffnung der Fertigungsvorrichtung angeordnet werden.
Vorzugsweise ist in einem Bereich zwischen der Aufbauplattform und der Aufnahmeöff nung, und besonders bevorzugt im Abdeckelement selber, zumindest eine Vertiefung aus gebildet.
In dieser Vertiefung ist ganz besonders bevorzugt zumindest eine Einlageplatte angeord net, wobei die Vertiefung und die Einlageplatte so ausgebildet sind, dass die zu der Arbeits ebene weisende oder in einer Arbeitsebene liegende Oberfläche an einem Übergang der Oberfläche des Abdeckelements zur Oberfläche der Einlageplatte im Wesentlichen fluch tend angeordnet ist. Somit bildet die Einlageplatte um den umliegenden Bereich bzw. mit dem Abdeckelement eine im Wesentlichen plane, ebene, Fläche aus.
Vorteilhafterweise erlaubt eine solche fluchtende bzw. passgenaue Anordnung der Einla geplatte, dass das feine pulverförmige Aufbaumaterial nicht ungewollt in Vertiefungen bzw. Spalten, die sonst in den Bereichen der äußeren Ränder der Einlageplatte entstehen wür den, angesammelt wird.
Bevorzugt weist die oben beschriebene Einlageplatte die Fließhemmvorrichtung auf und sie ist besonders bevorzugt in einem in Richtung Bauraum weisenden, bzw. von dem Bau feld aus gesehen, direkten Anschluss vor der Aufnahmeöffnung (unterhalb der Arbeits ebene) angeordnet. Alternativ kann die Einlageplatte auch die Aufnahmeöffnung in Form eines Durchbruchs ausbilden.
Vorteilhafterweise ist eine Fließhemmvorrichtung mittels einer solchen Einlageplatte beson ders praktisch und kosteneffizient herzustellen. Dies liegt darin begründet, dass es aus reicht, dass z. B. nur die Einlageplatte - als relativ kleines bzw. kompaktes und leicht zu bearbeitendes Einzelstück - mit einer Fließhemmvorrichtung versehen werden muss.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Dabei sind in den verschiedenen Figu ren gleiche Komponenten mit identischen Bezugsziffern versehen. Die Figuren sind in der Regel nicht maßstäblich. Es zeigen jeweils grob schematisch:
Figur 1 eine, teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer er findungsgemäßen Vorrichtung zur additiven Fertigung von Fertigungsprodukten,
Figur 2 eine, im Schnitt dargestellte Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Prozess raums einer Vorrichtung zur additiven Fertigung eines Fertigungsproduktes ohne Fließ hemmvorrichtung gemäß dem Stand der Technik,
Figur 3 eine, im Schnitt dargestellte Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Prozess raums einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur additiven Fertigung eines Fertigungspro duktes mit Fließhemmvorrichtung, Figur 4 eine, im Schnitt dargestellte Detailansicht eines Ausführungsbeispiels eines Ab deckrahmens mit einer angerauten Oberfläche als Fließhemmvorrichtung,
Figur 5 eine, im Schnitt dargestellte Detailansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels ei nes Abdeckrahmens mit einer Kante als Fließhemmvorrichtung,
Figur 6 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines Abdeckrahmens mit einer Einla geplatte mit einer angerauten Oberfläche.
Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele werden mit Bezug auf eine Vorrichtung 1 zur ad ditiven Fertigung von Fertigungsprodukten 2 (im Folgenden auch Objekte 2 genannt) in Form einer Lasersinter- oder Laserschmelzvorrichtung 1 beschrieben, wobei explizit darauf hingewiesen wird, dass die Erfindung nicht auf Lasersinter- oder Laserschmelzvorrichtun gen beschränkt ist. Die Vorrichtung 1 wird im Folgenden - ohne eine Beschränkung der Allgemeinheit - daher kurz als „Lasersintervorrichtung“ 1 bezeichnet.
Eine solche Lasersintervorrichtung 1 ist schematisch in Figur 1 gezeigt. Die Vorrichtung weist einen Prozessraum 3 bzw. eine Prozesskammer 3 mit einer Kammerwandung 4 auf, in der im Wesentlichen der Fertigungsprozess abläuft. In der Prozesskammer 3 befindet sich ein nach oben offener Baubehälter 5 mit einer Behälterwandung 6. Die obere Öffnung des Behälters 5 bildet die jeweils aktuelle Arbeitsebene 7. Der innerhalb der Öffnung des Behälters 5 liegende Bereich dieser Arbeitsebene 7 wird als Baufeld 8 bzw. Bauraum 8 bezeichnet und kann zum Aufbau des Objekts 2 verwendet werden.
Während des Bauprozesses wird zunächst das Aufbaumaterial 15 aus einem Vorratsbe hälter 14 durch einen Beschichter 16 auf die Arbeitsebene 7 aufgetragen. Der Beschichter 16 wird danach in einer vorbestimmten Höhe in der Arbeitsebene 7 verfahren, so dass die Schicht S des sich auf der Arbeitsebene 7 befindlichen pulverförmigen Aufbaumaterials 13 in einer definierten Höhe über der zuletzt verfestigten Schicht liegt.
Der Behälter 5 weist eine in einer vertikalen Richtung V bewegliche Grundplatte 11 auf, die auf einem Träger 10 angeordnet ist. Die Grundplatte 11 schließt den Behälter 5 nach unten ab und bildet damit dessen Boden. Die Grundplatte 11 kann integral mit dem Träger 10 gebildet sein, sie kann aber auch eine getrennt von dem Träger 10 gebildete Platte sein und an dem Träger 10 befestigt oder diesem einfach aufgelagert sein. Auf der Grundplatte 11 kann eine Aufbauplattform 12 oder kurz eine Bauplattform 12 als Bauunterlage ange bracht sein, auf der das Objekt 2 aufgebaut wird. Grundsätzlich kann das Objekt 2 aber auch auf der Grundplatte 11 selber aufgebaut werden, die dann selber die Bauunterlage beziehungsweise die Aufbauplattform 12 oder kurz die Bauplattform 12 bildet (wie beispiels weise in den Figuren 2 und 3 dargestellt).
Der grundsätzliche Aufbau des Objekts 2 erfolgt so, dass eine Schicht S Aufbaumaterial 13 zunächst auf die Bauplattform 12 aufgebracht wird, dann - wie später erläutert - mit einer Strahlquelle, hier konkret mit einem Laser, 21 an den Punkten, welche Teile des zu ferti genden Objekts 2 bilden sollen, das Aufbaumaterial 13 selektiv verfestigt wird, dann mit Hilfe des Trägers 10 die Grundplatte 11 und somit die Bauplattform 12 um eine Schichtdicke abgesenkt wird und eine neue Schicht S des Aufbaumaterials 15 aufgetragen und dann selektiv verfestigt wird usw. Wie oben schon erwähnt ist die Erfindung nicht auf Lasersin- tern-/Laserschmelzvorrichtungen beschränkt. Der Laser 21 kann also, obwohl im Folgen den nicht immer explizit gedeutet, auch eine Verfestigungsvorrichtung anderer Art sein. Das in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Objekt 2 ist jeweils unterhalb der Arbeitsebene 7 in einem Zwischenzustand dargestellt. Das Objekt 2 ist von unverfestigt gebliebenem Aufbaumate rial 13 umgeben. Als Aufbaumaterial 15 können verschiedene elektrisch leitende Pulver verwendet werden. Bevorzugte Verwendung finden metallische Aufbaumaterialien sowie selbstleitende bzw. intrinsisch leitende Kunststoffe aber auch solche Kunststoffe, die durch Zugabe von elektrisch leitenden Füllstoffen eine elektrische Leitfähigkeit erhalten.
In einem Vorratsbehälter 14 der Lasersintervorrichtung 1 befindet sich frisches Aufbauma terial 15. Mit Hilfe des in einer horizontalen Richtung H bewegbaren Beschichters 16 kann wie erwähnt das Aufbaumaterial 15 auf die Arbeitsebene 7 in Form einer dünnen Schicht S aufgebracht werden.
In der Prozesskammer 3 befindet sich optional eine Strahlungsheizung 17. Diese kann zum Beheizen des frisch aufgebrachten Aufbaumaterials 13 dienen, wobei im Wesentlichen das Aufbaumaterial 13 im gesamten Baufeld 8 erwärmt wird. Die von der Heizvorrichtung 17 in das Aufbaumaterial 13 eingebrachte Menge an Grundenergie ist unterhalb der notwendigen Energie, bei der das Aufbaumaterial 13 sintert oder sogar verschmilzt.
Zum selektiven Verfestigen weist die Lasersintervorrichtung 1 eine Verfestigungsvorrich tung 20 auf, welche hier in Form einer Bestrahlungsvorrichtung 20 mit einem Laser 21 rea lisiert ist. Der Laser 21 erzeugt einen Laserstrahl 22, der über eine Umlenkvorrichtung 23 (Scanner 23) umgelenkt wird, um so gemäß einer vorgegebenen Bestrahlungsstrategie se lektiv Energie in die jeweils selektiv zu verfestigenden Bereiche der Schicht S einzubringen. Weiter wird dieser Laserstrahl 22 durch eine Fokussiereinrichtung 24 auf die Arbeitsebene 7 in geeigneter Weise fokussiert. Die Bestrahlungsvorrichtung 20 befindet sich hier vor zugsweise außerhalb der Prozesskammer 3 und der Laserstrahl 22 wird über ein an der Oberseite der Prozesskammer 3 in der Kammerwandung 4 angebrachtes Einkoppelfenster 25 in die Prozesskammer 3 geleitet und trifft an einer bestimmten Stelle auf die Arbeits ebene 7, d. h. die aktuell zu verfestigende Schicht S.
Die Verfestigungsvorrichtung 20 kann beispielsweise nicht nur einen, sondern mehrere La ser 21 umfassen. Vorzugsweise kann es sich hierbei um Gas- oder Festkörperlaser oder jede andere Art von Laser wie z. B. Laserdioden handeln, insbesondere VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) oder VECSEL (Vertical External Cavity Surface Emitting La ser) oder eine Zeile dieser Laser.
Die Lasersintervorrichtung 1 umfasst zudem eine Steuereinrichtung 30, welche durch einen Terminal 40 bedient werden kann. Die Steuereinrichtung 30 kann über eine Vielzahl weiter unten beschriebenen Schnittstellen (nicht dargestellt) verfügen und beispielsweise auch In formationen einer Sensoranordnung 35 im Prozessraum 3 empfangen und verarbeiten.
Die Steuereinrichtung 30 umfasst hier ein Berechnungsmodul 34, welches eine Bestrah lungsstrategie zur schichtweisen Fertigung des additiven Bauteils berechnet bzw. optimiert. Als Eingangsparameter dienen Prozesssteuerdaten PS (z. B. 3D-Konstruktionsdaten), wel che zumindest die entsprechenden Steuerdaten zur selektiven Verfestigung der einzelnen Bauteilschichten umfassen.
Die Lasersintervorrichtung 1 enthält hier weiterhin (optional, auch im Folgenden) eine Sen soranordnung 35, welche dazu geeignet ist, eine während des Auftreffens des Laserstrahls 22 auf das Aufbaumaterial 13 in der Arbeitsebene 7 emittierte Prozessstrahlung zu erfas sen. Diese Sensoranordnung 35 arbeitet dabei ortsaufgelöst, d. h. sie ist in der Lage, eine Art Emissionsbild der jeweiligen Schicht zu erfassen. Vorzugsweise wird als Sensoranord nung 35 ein Bildsensor bzw. eine Kamera verwendet, welche im Bereich der emittierten Strahlung ausreichend sensitiv ist. Alternativ oder zusätzlich könnten auch ein oder meh rere Sensoren zur Erfassung einer optischen und/oder thermischen Prozessstrahlung ge nutzt werden, z. B. Photodioden, die die von einem Schmelzbad unter auftreffendem La serstrahl 22 emittierte elektromagnetische Strahlung erfassen, oder Temperaturfühler zum Erfassen einer emittierten thermischen Strahlung. Die von der Sensoranordnung 35 erfass ten Signale werden als Prozessraum-Sensordatensatz SDS hier an eine Steuereinrichtung 30 der Lasersintervorrichtung 1 übergeben, welche auch dazu dient, die verschiedenen Komponenten der Lasersintervorrichtung 1 zur gesamten Steuerung des additiven Ferti gungsprozesses anzusteuern.
Die Steuereinrichtung 30 ist so aufgebaut, dass die Lasersintervorrichtung 1, insbesondere die Bestrahlungsvorrichtung 20, durch eine Steuereinheit 29 gemäß der zuvor mittels des Berechnungsmoduls 34 berechneten bzw. optimierten Bestrahlungsstrategie angesteuert wird. Hierzu steuert die Steuereinheit 29 in üblicher Weise die Komponenten der Bestrah lungsvorrichtung 20, nämlich hier den Laser 21 , die Umlenkvorrichtung 23 und die Fokus siervorrichtung 24 an und übergibt hierzu an diese entsprechend Bestrahlungssteuerdaten BS. Die Steuereinheit 29 steuert auch mittels geeigneter Heizungssteuerdaten HS die Strahlungsheizung 17 an, mittels Beschichtungssteuerdaten ST den Beschichter 16 und mittels Trägersteuerdaten TS die Bewegung des Trägers 10.
Optional kann die Steuereinrichtung 30 eine weitere Kontrolleinrichtung 31 umfassen, wel che unter Nutzung von Prozesssteuerdaten PS und dem Prozessraum-Sensordatensatz SDS bzw. weiterer geeigneter Prozessdaten Qualitätsdaten QD ermittelt, die beispiels weise in einer Variante an die Steuereinheit 29 übergeben werden können, um regelnd in der Bestrahlungsstrategie berücksichtigt zu werden und so in den additiven Fertigungspro zess eingreifen zu können.
Die Steuereinrichtung 30 ist, hier z. B. über einen Bus 36 oder eine andere Datenverbin dung, mit dem Terminal 40 mit einem Display oder dergleichen gekoppelt. Über das Termi nal 40 kann ein Bediener die Steuereinrichtung 30 und somit die gesamte Lasersintervor richtung 1 steuern. Insbesondere kann das Display des Terminals 40 auch während des laufenden Fertigungsprozesses zur Visualisierung der Bestrahlungsstrategie zur Herstel lung des Bauteils 2 und/oder des Prozessraum-Sensordatensatzes SDS und/oder der Qua litätsdaten QD genutzt werden.
Nach dem Verfestigen des Aufbaumaterials 13 bleibt auf dem Baufeld nicht verfestigtes Aufbaumaterial 13 übrig. Dieses nicht verfestigte Aufbaumaterial 13 wird durch den Be schichter 16 in eine Restpulverkammer 50 verschoben. Es befinden sich zwei Restpulver kammern 50 links und rechts von der Behälterwandung 6. Die Restpulverkammern 50 wer den durch ein Abdeckelement 54 abgedeckt. In dem Abdeckelement 54 befindet sich eine Aufnahmeöffnung 55, damit das nicht verfestigte Aufbaumaterial 13 in die Restpulverkam mer 50 verschoben werden kann.
Es wird an dieser Stelle noch einmal darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf eine Lasersintervorrichtung 1, wie beispielsweise in Figur 1 dargestellt, beschränkt ist. Sie kann auf beliebige andere Vorrichtungen zum generativen bzw. additiven Herstellen eines dreidimensionalen Objekts durch, insbesondere schichtweises, Aufbringen und se lektives Verfestigen eines Aufbaumaterials, angewendet werden. Dementsprechend kann auch ein mit einer Fließhemmvorrichtung 61 versehenes Abdeckelement 54 in jeder ver gleichbaren Einrichtung verwendet werden.
Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich in einem Bereich B zwi schen dem Baufeld 8 und den jeweiligen Aufnahmeöffnungen 55 der Restpulverkammern 50, 51 jeweils eine Fließhemmsperre 61, hier in Form einer Kante 61 bzw. Leiste, die direkt vor der Aufnahmeöffnung 55 angeordnet ist und sich ein wenig von der Arbeitsebene aus nach oben erstreckt. In dieser Figur ist die Kante 61 übertrieben groß dargestellt. In der Realität reicht eine sehr kleine Kante aus, um beispielsweise zu verhindern, dass eine erste dünne Schicht von Pulver an der Kante sofort in die Aufnahmeöffnung 55 rutscht. Mögliche Ausgestaltungen von solchen Fließhemmsperren 60, 61 werden später noch anhand der Figuren 3 bis 6 näher erläutert.
Um das durch die Erfindung gelöste Problem zu verdeutlichen, wird jedoch zunächst in Figur 2 eine grobe, schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Prozess raums einer Vorrichtung zur additiven Fertigung eines Fertigungsproduktes aus dem Stand der Technik und somit ohne eine erfindungsgemäße Fließhemmvorrichtung gezeigt.
Bei dem in Figur 2 aufgeführten Beispiel einer Fertigungsvorrichtung 1 aus dem Stand der Technik befinden sich - wie dies meist üblich ist (siehe auch Figur 1 , welche als Unterschied zu Figur 2 lediglich die erfindungsgemäße Fließhemmsperre 61 aufweist) - in einer Ver schieberichtung des Beschichters 16 (welche der horizontalen Richtung H entspricht) seit lich anschließend an den Baubehälter 5 zwei Restpulverkammern 50 mit je einer Restpul verkammerwand 51, um das durch den Beschichter 16 über das Baufeld 8 und die Arbeits fläche 7 hinaus verschobene Pulver 13 aufzunehmen und dieses Pulver als Restpulver 13 in einer der Restpulverkammern 50 zu sammeln. Die Restpulverkammern 50 sind jeweils durch einen Abdeckrahmen 54 abgedeckt, welcher aber einen Durchbruch 55 zur Auf nahme des Restpulvers 13 aufweist. Die Vorrichtung 1 aus dem Stand der Technik gemäß Figur 2 weist wie gesagt keine Fließ hemmvorrichtung auf. Die Oberfläche des Abdeckelements 54 im Bereich B zwischen der Aufbauplattform 12 und der Aufnahmeöffnung 55 weist im Stand der Technik folglich wie erwähnt eine ebene und glatte Oberfläche auf, auf der das pulverförmige Aufbaumaterial 13 naturgemäß sehr leicht gleitet bzw. verschoben werden kann, da es in seiner Fließbe wegung durch den glatten Untergrund nur unwesentlich gehemmt wird. Somit wird während des Beschichtens sehr viel pulverförmiges Aufbaumaterial 13 von der Arbeitsebene 7 in die Restpulverkammern 50 verschoben (hier dargestellt durch einen Pfeil) und muss als Rest pulver 13 aufwändig recycelt werden.
Die in den Figuren 3 bis 6 dargestellten Lasersintervorrichtungen 1 bzw. die dargestellten Ausschnitte der Vorrichtungen 1 zeigen nun Detailansichten von erfindungsgemäßen La sersintervorrichtungen 1. Die dargestellten Ausführungsbeispiele weisen jeweils Fließ hemmvorrichtungen 60, 61 auf, die in Form einer angerauten Oberfläche 60 und/oder als Kante 61 realisiert wurden. Dabei zeigt Figur 3 eine erfindungsgemäße Fließhemmvorrich tung 60, 61 , die in Form einer angerauten Oberfläche 60 und zusätzlich jeweils einer Kante 61 ausgebildet ist. In Figur 4 ist eine schematische Detailansicht einer als angeraute Ober fläche 60 ausgebildeten Fließhemmvorrichtung 60 dargestellt. Figur 5 zeigt eine schemati sche Detailansicht einer als Kante 61 ausgebildeten Fließhemmvorrichtung 61 und in Figur 6 ist eine Draufsicht eines Abdeckrahmens 54 mit einer Einlageplatte 53 dargestellt. Hierbei weist die Einlageplatte 53 die Fließhemmvorrichtung 60 in Form einer angerauten Oberflä che 60 auf.
Die in den Figuren 2 bis 6 dargestellte Lasersintervorrichtung 1 weist jeweils zwei Abdeck rahmen 54 auf, die jeweils an den äußeren Begrenzungen der Bauplattform 12 über der Baubehälterwandung 6 und den Restpulverkammern 50 angeordnet sind. Der Abdeckrah men 54 umfasst dabei eine größere Platte 52 und eine kleinere Platte 53, wobei die größere Platte 52 auf der Restpulverkammer 50 und auf der Behälterwandung 6 des Baubehälters 5 aufliegt, um einen Spalt zwischen Baubehälter 5 und Restpulverkammer 50 zu überbrü cken bzw. zu überdecken.
Die kleinere Platte 53 (im Folgenden auch Einlageplatte 53) ist in einer Aussparung 56 der größeren Platte 52 im Wesentlichen passgenau eingelassen. Das heißt, die Einlageplatte 53, bildet zusammen mit der größeren Platte 52 eine im Wesentlichen plane Fläche aus und die Einlageplatte 53 ist fluchtend zur Oberfläche der größeren Platte 53 in der Ausspa rung 56 der größeren Platte 52 angeordnet (siehe hierzu z. B. Figur 4).
Der Abdeckrahmen 54 weist zudem einen Durchbruch 55 auf, durch welchen von der Ar beitsfläche 7 verschobenes Pulver 13 in der Restpulverkammer 50 aufgefangen werden kann (siehe hierzu auch Figur 6). Der Durchbruch 55 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch je eine Aussparung innerhalb der größeren Platte 52 und der Einlageplatte 53 reali siert. Idealerweise handelt es sich - wie in Figuren 2 bis 5 gezeigt - bei den Aussparungen beider Platten 52, 53 um deckungsgleiche Aussparungen, die gemeinsam den Durchbruch 55 des Abdeckrahmens 54 bilden.
Die Oberfläche des Abdeckrahmens 54 der Lasersintervorrichtung 1 weist, wie in diesen Ausführungsbeispielen realisiert, eine Fließhemmschwelle 60, 61 auf, um ein Verschieben von Pulver 13 in die Restpulverkammern 50 zumindest zu verringern.
So führt beispielsweise bereits ein Anrauen der zur Arbeitsfläche 7 weisenden Oberfläche 60 der Einlageplatte 53 des Abdeckrahmens 54 zu einer signifikanten Verringerung des Fließens von Pulver 13 in die Restpulverkammern 50 bzw. das Pulver 13 kann nicht mehr so leicht verschoben werden (Figur 3, 4 und 6).
Figur 3, 4 und 6 zeigen ein Ausführungsbeispiel eines Abdeckrahmens 54 mit einer Einla geplatte 53 mit der Fließhemmvorrichtung 60 in Form einer angerauten Oberfläche 60. Wie beispielsweise aus Figur 4 ersichtlich, ist die gesamte nach oben weisende Oberfläche der Einlageplatte 53 angeraut - auch in einem Bereich C hinter der Aufnahmeöffnung 55 (siehe hierzu Figur 4). Natürlich ist es auch denkbar, dass die Einlageplatte nur in dem Bereich B zwischen dem Baubehälter 5 und der Aufnahmeöffnung 55 angeraut wird, aber durch eine vollständig angeraute Oberfläche der Einlageplatte 53 kann schlicht der Herstellungspro zess einer der Einlageplatte 53 mit der angerauten Oberfläche 60 vereinfacht werden, da in diesem Fall nur die leichte und einfach zu handhabende Einlageplatte 53 angeraut wer den muss - z. B. durch Bestrahlung mit Sandstrahlen.
In einer weiteren Ausführungsform ist es auch denkbar, dass die Fließhemmschwelle 61 durch eine Art Kante 61 realisiert ist, wie in Figur 1 , 3 und 5 zu Anschauungszwecken ver größert dargestellt. Diese Kante 61 kann bereits im Herstellungsprozess in eine sich im Betrieb unter der Arbeitsfläche 7 befindliche Platte 52, 53, des Abdeckrahmens 54 integriert werden. Es ist aber auch denkbar, dass eine solche Kante 61 nach dem Herstellungspro zess auf dem Abdeckrahmen 54 angebracht, bzw. aufgesetzt wird, beispielsweise im Zuge eines Nachrüstens der Lasersintervorrichtung 1. In jedem Fall wird der Pulververbrauch durch die erfindungsgemäße Fließhemmvorrichtung 60, 61 gesenkt, sodass nur noch wenig Restpulver 13 in den Restpulverkammern 50 anfällt (Figuren 3 bis 5). Vorteilhafterweise führt also die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 mit einer Fließhemmvorrichtung 60, 61 zu einem wesentlich kostengünstigeren und weniger aufwän digen Herstellungsprozess von additiven Fertigungsprodukten 2, da viel weniger Restpulver 13 wiederaufbereitet werden muss und mehr Pulver 13 direkt während des Fertigungspro zesses verarbeitet wird.
Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei der vorhergehend detailliert beschriebenen Vorrichtung 1 zur additiven Fertigung, sowie den beschriebenen Fließhemmvorrichtungen 60, 61 lediglich um Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Er findung zu verlassen. So sind beispielsweise die in den jeweiligen Ausführungsbeispielen gezeigten Fließhemmvorrichtungen 60, 61 untereinander beliebig austauschbar und/oder kombinierbar. Alternativ oder zusätzlich dazu können die Restpulverkammern 50 von wei- teren geeigneten, in den zuvor gezeigten Ausführungsbeispielen nicht beschriebenen, Ab deckelementen 54 bedeckt sein. Weiterhin schließt die Verwendung der unbestimmten Ar tikel „ein“ bzw. „eine“ nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können.
Bezugszeichenliste
1 Vorrichtung zur additiven Fertigung / Lasersintervorrichtung
2 Fertigungsprodukt / Objekt
3 Prozessraum / Prozesskammer
4 Kammerwandung
5 Baubehälter / Wechselrahmen
6 Behälterwandung
7 Arbeitsebene
8 Baufeld
10 Träger
11 Grundplatte
12 Aufbauplattform
13 Restpulver
14 Vorratsbehälter
15 Aufbaumaterial
16 Beschichter
17 Strahlungsheizung
20 Verfestigungsvorrichtung / Bestrahlungsvorrichtung / Belichtungsvorrichtung
21 Strahlquelle / Laser
22 Laserstrahl
23 Umlenkvorrichtung
24 Fokussiereinrichtung
25 Einkoppelfenster
29 Steuereinheit
30 Steuereinrichtung
31 Kontrolleinrichtung
34 Berechnungsmodul
35 Sensoranordnung / Kamera
36 Bus
40 Terminal
50 Restpulverkammer
51 Restpulverkammerwandung
52 große Platte
53 Einlageplatte
54 Abdeckelement 55 Durchbruch im Abdeckelement
56 Vertiefung im Abdeckelement
57 Bodenkante
60 Fließhemmvorrichtung / raue Oberfläche 61 Fließhemmvorrichtung / Kante
B Bereich des Abdeckelements zwischen Aufbauplattform und Aufnahmeöffnung C Bereich des Abdeckelements hinter der Aufnahmeöffnung V vertikale Richtung H horizontale Richtung BS Bestrahlungssteuerdaten HS Heizungssteuerdaten PS Prozesssteuerdaten QD Qualitätsdaten
S Schichten des zu verfestigenden pulverförmigen Aufbaumaterials ST Beschichtungssteuerdaten TS T rägersteuerdaten SDS Prozessraum-Sensordaten

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (1) zur additiven Fertigung von Fertigungsprodukten (2) durch aufeinander folgendes selektives Verfestigen von Schichten (S) eines verfestigbaren pulverförmigen Aufbaumaterials (13, 15) an Stellen, die einem Querschnitt des Fertigungsprodukts (2) ent sprechen, mit:
- zumindest einem Baubehälter (5) umfassend zumindest eine höhenverstellbare Aufbau plattform (12),
- zumindest einer Verfestigungsvorrichtung (20) zur Verfestigung von zu verfestigendem Aufbaumaterial (13, 15) in einem Baufeld (8) oberhalb der Aufbauplattform (12),
- zumindest einem Beschichter (16), wobei der Beschichter (16) ausgebildet ist, Schichten (S) des Aufbaumaterials (13, 15) auf die Aufbauplattform (12) und/oder eine zuvor aufge tragene Schicht (S) aufzutragen, und
- zumindest einer Restpulverkammer (50) mit einer Aufnahmeöffnung (55), um von dem Beschichter (16) verschobenes überschüssiges pulverförmiges Material (13) aufzuneh men, wobei ein Bereich (B) zwischen dem Baufeld (8) und der Aufnahmeöffnung (55) zumindest eine Fließhemmvorrichtung (60, 61) für das pulverförmige Material (13) aufweist.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei ein Bereich zwischen dem Baufeld (8) und der Restpulverkammer (50) und/oder zumindest ein Teil der Restpulverkammer (50) von zu mindest einem Abdeckelement (54) unter Belassung der Aufnahmeöffnung (55) abgedeckt ist, und die Oberfläche des Abdeckelements (54) zumindest eine Fließhemmvorrichtung (60, 61) für das pulverförmige Material (13) aufweist.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Fließhemmvorrichtung (60) eine um mindestens den Faktor 2 höhere Rauheit hat als eine Umgebung um die Fließhemmvor richtung (60).
4. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei die Fließhemmvorrichtung (60) eine gezielt be reitgestellte lokale Ansammlung des pulverförmigen Aufbaumaterials (13) umfasst.
5. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Fließhemmvorrich tung (61) zumindest eine Kante (61) aufweist.
6. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüchen, wobei die Fließhemmvorrich tung (60, 61), insbesondere die Kante (61), direkt an und/oder in einem kurzen Abstand zu der Aufnahmeöffnung (55) ausgebildet ist.
7. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei die Kante (61) eine Höhe von zumindest 0,1 mm, bevorzugt zumindest 0,5 mm, be sonders bevorzugt zumindest 1 mm, und/oder von höchstens 50 mm, bevorzugt höchstens 5 mm und besonders bevorzugt höchstens 2 mm aufweist, und/oder wobei die Kante (61) eine Höhe von höchstens gleich einem Abstand zwischen dem Be schichter (16) und der Aufbauplattform (12), bevorzugt höchstens 3/4 des Abstandes und bevorzugt höchstens die Hälfte des Abstandes aufweist.
8. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 7, wobei das Abdeckele ment (54) einen Abdeckrahmen (52) aufweist, wobei im Wesentlichen der Abdeckrahmen (52) einen Durchbruch (55) aufweist, welcher die Aufnahmeöffnung (55) ausbildet.
9. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei in einem Bereich zwi schen dem Baufeld (8) und der Aufnahmeöffnung (55), vorzugsweise im Abdeckelement
(54), zumindest eine Vertiefung (56) angeordnet ist.
10. Vorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei zumindest eine Einlageplatte (53) in der Vertie fung (56) angeordnet ist, und die Einlageplatte (53) vorzugsweise die Fließhemmvorrich tung (60, 61) aufweist.
11. Vorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei die Vertiefung (56) und die Einlageplatte (53) so ausgebildet sind, dass die zu einer Arbeitsebene (7) weisende oder in einer Arbeits ebene (7) liegende Oberfläche an einem Übergang zur Einlageplatte (53) im Wesentlichen fluchtend angeordnet sind.
12. Vorrichtung gemäß Anspruch 10 oder 11 , wobei die die Fließhemmvorrichtung (60, 61) aufweisende Einlageplatte (53) in einer bestimmungsgemäßen Beschichtungsrichtung des Beschichters (16) vor der Aufnahmeöffnung (55) angeordnet ist oder die Aufnahmeöffnung
(55) in Form eines Durchbruchs (55) aufweist.
13. Abdeckelement (54) für eine Vorrichtung (1) zur additiven Fertigung von Fertigungspro dukten (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Abdeckelement (54) ausgebildet ist, einen Bereich zwischen dem Baufeld (8) und der Restpulverkammer (50) und/oder zumindest einen Teil der Restpulverkammer (50) unter Belassung einer Aufnahmeöffnung (55) abzudecken, wobei die Oberfläche des Abdeckelements (54) zumindest eine Fließhemmvorrichtung (60, 61) für das pulverförmige Material (13) aufweist.
14. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei ein Bereich (B) zwischen dem Baufeld (8) und der Aufnahmeöffnung (55) mit zumin dest einer Fließhemmvorrichtung (60, 61) für das pulverförmige Material (13) versehen wird, vorzugsweise mittels eines Abdeckelements (54) nach Anspruch 13.
15. Verfahren zur Herstellung eines Abdeckelements (54) gemäß Anspruch 13, wobei das Abdeckelement (54) zumindest mit einer Vertiefung (56) ausgebildet wird und vorzugsweise zumindest eine Einlageplatte (53) in der Vertiefung (56) angeordnet wird, wobei vorzugs weise die Einlageplatte (53) mit zumindest einer Fließhemmvorrichtung (60, 61) für das pulverförmige Aufbaumaterial (13) versehen wird. 16. Verwendung eines Abdeckelements (54) gemäß Anspruch 13 für eine Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12.
17. Verfahren zur additiven Fertigung von Fertigungsprodukten (2) durch aufeinanderfol gendes selektives Verfestigen von Schichten eines verfestigbaren pulverförmigen Aufbau- materials (13, 15) an Stellen, die einem Querschnitt des Fertigungsprodukts (2) entspre chen, in einer Vorrichtung (1) mit: zumindest einem Baubehälter (5) umfassend zumindest eine höhenverstellbare Aufbauplattform (12), zumindest einer Verfestigungsvorrichtung (20) zur Verfestigung von zu verfesti- gendem Aufbaumaterial (13, 15) auf der Aufbauplattform (12), zumindest einem Beschichter (16), wobei der Beschichter (16) ausgebildet ist, Schichten (S) des Aufbaumaterials (13, 15) auf die Aufbauplattform (12) oder eine zuvor aufgetragene Schicht (S) aufzutragen, und zumindest einer Restpulverkammer (50) mit einer Aufnahmeöffnung (55), um von dem Beschichter (16) verschobenes, überschüssiges pulverförmiges Material (13) aufzunehmen, wobei in einem Bereich (B) zwischen der Aufbauplattform (12) und der Aufnahmeöffnung (55) ein Fluss des pulverförmigen Materials (13), vorzugsweise mechanisch, gehemmt wird.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022132006A1 (de) 2022-12-02 2024-06-13 KSB SE & Co. KGaA Modularer 3D-Druckautomat
DE102023110688A1 (de) 2023-01-24 2024-07-25 Microtrac Retsch Gmbh Deagglomerationsvorrichtung und Anordnung mit einer Deagglomerationsvorrichtung und mit einer Partikelmesseinrichtung

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8308466B2 (en) * 2009-02-18 2012-11-13 Arcam Ab Apparatus for producing a three-dimensional object
DE102015005780B4 (de) 2015-05-08 2021-10-07 Cl Schutzrechtsverwaltungs Gmbh Vorrichtung zum Herstellen von dreidimensionalen Objekten
DE102015213103A1 (de) * 2015-07-13 2017-01-19 Eos Gmbh Electro Optical Systems Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts
WO2018202305A1 (de) 2017-05-04 2018-11-08 Eos Gmbh Electro Optical Systems Wechselkammer für eine vorrichtung und ein verfahren zum generativen herstellen eines dreidimensionalen objekts
BE1025293B1 (nl) 2017-06-06 2019-01-15 Layerwise N.V. Apparaat met een module voor het laagsgewijs vervaardigen van een product
DE102018128242A1 (de) * 2018-11-12 2020-05-14 SLM Solutions Group AG Pulverauftragsvorrichtung, Verfahren zum Betreiben einer Pulverauftragsvorrichtung und Anlage zur Herstellung eines dreidimensionalen Werkstücks
CN111703071A (zh) * 2020-06-17 2020-09-25 天津清研智束科技有限公司 一种增材制造装置及增材制造方法

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