EP4608584A1 - Baukammer für eine maschine sowie maschine zur herstellung eines dreidimensionalen bauteils - Google Patents

Baukammer für eine maschine sowie maschine zur herstellung eines dreidimensionalen bauteils

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Publication number
EP4608584A1
EP4608584A1 EP23789311.0A EP23789311A EP4608584A1 EP 4608584 A1 EP4608584 A1 EP 4608584A1 EP 23789311 A EP23789311 A EP 23789311A EP 4608584 A1 EP4608584 A1 EP 4608584A1
Authority
EP
European Patent Office
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construction
lifting
cylinder
chamber according
drive device
Prior art date
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Pending
Application number
EP23789311.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Karl Merz
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.)
Trumpf Laser und Systemtechnik GmbH
Original Assignee
Trumpf Laser und Systemtechnik GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Trumpf Laser und Systemtechnik GmbH filed Critical Trumpf Laser und Systemtechnik GmbH
Publication of EP4608584A1 publication Critical patent/EP4608584A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor

Definitions

  • Construction chamber for a machine and machine for producing a three-dimensional component
  • the invention relates to a construction chamber for a machine for producing a three-dimensional component by selectively solidifying a building material applied in layers by means of a beam acting on the building material, as well as to such a machine.
  • EP 1 037 739 B2 discloses a machine for producing a three-dimensional component by selectively solidifying a build-up material applied in layers by means of a beam acting on the build-up material.
  • This construction chamber comprises a build-up cylinder with a build-up cylinder wall within which a substrate plate can be moved up and down.
  • a drive device with a guide is provided outside the build-up cylinder, along which a support arm can be moved up and down.
  • This support arm extends through a slot in the build-up cylinder into the interior of the build-up cylinder in order to grip under the substrate plate and move it up and down.
  • the slot in the build-up cylinder wall is closed by a removable band.
  • WO 2020/120888 A1 discloses a construction chamber for a machine for producing a three-dimensional component.
  • a substrate plate is guided so that it can move up and down.
  • a drive device is provided outside a construction cylinder wall of the construction cylinder and arranged laterally to the outer circumference of the construction cylinder.
  • This drive device comprises three guide rods distributed around the circumference of the construction cylinder, on which guide carriages are guided so that they can move up and down.
  • the guide carriages are moved up and down by means of a threaded rod.
  • Support arm sections are provided on the guide carriage, which protrude through slots in the construction cylinder wall into the interior of the construction cylinder in order to receive the substrate plate and move it up and down.
  • the invention is based on the object of proposing a construction chamber for a machine and a machine for producing a three-dimensional component by selectively solidifying a build material applied in layers by means of a beam acting on the build material, which comprises a small build size and at the same time enables a reduction in interfaces to the environment.
  • a construction chamber for a machine for producing a three-dimensional component by selectively solidifying a building material applied in layers by means of a beam acting on the building material with a building cylinder in which a substrate plate is guided so as to be movable up and down along a building cylinder wall, which comprises an opening at the upper end for introducing building material into the building cylinder, and with a drive device which controls the substrate plate so as to be movable up and down within the building cylinder, wherein a closed peripheral wall is formed which surrounds the building cylinder and wherein the drive device is provided within the closed peripheral wall.
  • This design of the construction chamber makes it possible, on the one hand, for the overall construction height of such a construction chamber to be reduced and is essentially determined by the height of the construction cylinder, and, on the other hand, due to the closed peripheral wall which surrounds the construction cylinder on the outside, there is a reduction in interfaces to the construction space in the construction cylinder, through which the inner volume of the construction cylinder can come into contact with the environment for the exchange of oxygen, so that oxidation of the construction material is reduced.
  • the peripheral wall surrounding the construction cylinder on the outside is connected to the construction cylinder, preferably firmly connected.
  • the height of the peripheral wall preferably extends at least partially, in particular completely, along the height of the construction cylinder. This allows the construction cylinder to be hermetically sealed at least with regard to its outer circumference by the peripheral wall.
  • the drive device for moving the substrate plate up and down is preferably provided in a lowest position flush or within a lower end of the construction cylinder.
  • the overall construction height of the construction chamber can be limited by the required construction height of the construction cylinder.
  • the drive device is arranged within the construction cylinder wall of the construction cylinder.
  • the drive device extends at least partially, preferably completely, between the peripheral wall and the construction cylinder wall. In both embodiments, the advantage is that the closed peripheral wall which surrounds the construction cylinder can be maintained.
  • the drive device has two separately controllable lifting elements, each of which comprises a clamping element, which can be controlled independently of one another and in succession for clamping and releasing.
  • a step-by-step lifting movement of the drive device for lowering the substrate plate during the manufacturing process of the three-dimensional component can be controlled.
  • An analogous lifting of the substrate plate for removal from the construction cylinder can also be controlled.
  • the clamping element is provided between the lifting element and the construction cylinder wall of the construction cylinder and the respective lifting element is held clamped to the construction cylinder wall by the clamping element.
  • the first lifting element is held clamped in the construction cylinder by the tensioning element and the second lifting element can be controlled with a lifting movement and at the end of the lifting movement of the second lifting element, its tensioning element can be actuated for clamping in the construction cylinder and then the tensioning element of the first lifting element is released and the first lifting element can be controlled with a lifting movement.
  • the drive device can carry out a secure lifting movement both upwards and downwards within the construction cylinder.
  • the drive device advantageously comprises a gear which is provided between the first and second lifting elements.
  • the gear for controlling the relative movement between the first and second lifting element or the lifting movement comprises a thread pair, wherein a ring with an internal thread is provided on the first lifting element and the second lifting element is coupled to a toothed ring which has an external thread and preferably the toothed ring comprises an internal toothing through which the toothed ring can be driven by a motor.
  • This gear which can also be a fine thread, can be used to precisely control a lifting path, which can also be in the micrometer range, for example.
  • the first and second lifting elements have an annular contour, with the first lifting element forming a C-shaped cross-section with an upper and lower lifting segment and the second lifting element being provided in between, which is guided so as to be movable up and down between the upper and lower lifting segment of the first lifting element.
  • the first and second lifting elements of the drive device advantageously have an outer circumferential surface which at least partially corresponds to the contour of an inner circumferential surface of the construction cylinder wall of the construction cylinder.
  • the clamping element can be designed as a clamping band surrounding the outer circumferential surface of the lifting elements. This makes it possible to achieve a large-area clamping with a high holding force.
  • the outer edges of the clamping band are firmly connected to the respective lifting element, forming an inner ring surface that can be subjected to pressure from a medium.
  • the inner ring surface can be pressed outwards in a bulging manner, which enables clamping to the inner peripheral surface of the construction cylinder wall.
  • the motor of the drive device can be positioned within the first and second lifting elements.
  • the ring-shaped arrangement allows a free space to be created inside the first and second lifting elements. This in turn enables a compact design.
  • the control of the lifting elements can be simplified, since the motor moves with the up and down movement of the drive device.
  • a substrate plate holder is provided above the drive device, which enables an interface for the exchangeable holding of the substrate plate. This interface has the advantage that, for example, preheated substrate plates can be provided for a subsequent construction process and positioned on the drive device, so that a new construction process for producing a three-dimensional component can then be started immediately.
  • the size of the stroke of the drive device can be controlled by the number of revolutions of the motor that controls the gear that acts between the lifting elements and the drive movement of the motor can be converted into a lifting movement by the gear. This also makes it possible to control lifting movements of the lifting elements that are smaller than the maximum lifting height between the first and second lifting elements.
  • the drive device comprises at least three lifting rods and a support arm is provided on each lifting rod, which is guided so as to be movable up and down along the lifting rod.
  • These lifting rods for the up and down movement of the support arms are preferably provided between the construction cylinder wall of the construction cylinder and the closed peripheral wall.
  • the construction cylinder wall of the construction cylinder preferably comprises a longitudinal slot associated with each lifting rod, so that the support arms that can be moved up and down extend through the longitudinal slot into the interior of the construction cylinder. Due to the outer peripheral wall that surrounds the construction cylinder, the interior of the construction cylinder can still be closed off from the environment in relation to the outer peripheral wall. This also prevents a connection with the environment and thus an exchange of oxygen.
  • the longitudinal slot in the construction cylinder wall of the construction cylinder can be closed by a locking mechanism with a detachable band that follows the lifting movement of the support arm. This can also reduce or prevent contamination of a gap between the construction cylinder wall and the peripheral wall with construction material.
  • a base is preferably provided on the construction cylinder, which extends to the peripheral wall. This means that the construction chamber is only designed to be open with respect to the upper opening facing the working plane for supplying the building material and closed for the rest.
  • the lifting rod is designed as a cylindrical guide rod and at least two clamping sleeves are provided between the lifting rod and the support arm, wherein the first clamping sleeve can be clamped against the lifting rod and the second clamping sleeve against the peripheral wall or a guide inserted between the peripheral wall and the construction cylinder wall.
  • These clamping sleeves can be controlled independently and sequentially for clamping and releasing. This makes it possible to achieve a lifting movement similar to the first embodiment.
  • a piston chamber is provided in the base in an area between the construction cylinder and the peripheral wall for each lifting rod, in which a piston fixedly arranged on the lifting rod is guided so that it can move up and down and the piston holder is closed with a closure.
  • the height of the piston chamber limits the maximum lifting movement for a support arm.
  • a piston chamber enables the lifting movement to be easily controlled, for example by a pressure medium, in particular compressed air. Alternatively, hydraulic pressure can also be applied.
  • One end of the lifting rod preferably extends beneath the base of the construction cylinder, on which an adjusting device is provided for controlling the lifting movement.
  • This arrangement has the advantage that the other lifting rods arranged distributed over the circumference can be adjusted simultaneously with regard to their stroke and can be easily accessed from the outside.
  • the adjusting device for controlling the stroke advantageously comprises a stroke adjustment nut which engages an adjusting section of the stroke rod and can be adjusted in height by means of a thread, wherein the stroke adjustment nut has an external toothing. This external toothing can be provided for a common control of the adjusting device for the stroke.
  • all adjustment devices for adjusting the stroke of the lifting rod are controlled synchronously together with a belt or gear.
  • a bearing can be provided at the upper end of the lifting rod between the construction cylinder wall and the peripheral wall, through which the lifting rods can be moved up and down and are guided in a guide so that they cannot twist. This means that a lifting movement of the lifting rods can be controlled and the synchronous adjustment of the lifting path can be controlled by the adjusting device, which is provided at the lower end of the lifting rod.
  • the lifting movement can be provided as follows: For a lifting movement of the support arm along the lifting rod designed as a guide rod, the piston of the lifting rod is arranged in a lower position in the piston chamber. The clamping sleeve, which engages the peripheral wall of the guide, is then released. The clamping sleeve engaging the lifting rod is tightened. Pressure is then applied to the piston chamber and the lifting rod with the support arm is moved vertically upwards in accordance with the set stroke. The clamping sleeve is then tightened against the peripheral wall or guide and the clamping between the clamping sleeve and the lifting rod is released. The lifting rod can thus be moved to the lower position, in particular after the pressure in the piston chamber has been depressurized.
  • the clamping sleeve to the lifting rod is then tightened again and the clamping sleeve to the peripheral wall or to the guide is depressurized so that a new lifting cycle can then be controlled.
  • the substrate plate in the construction cylinder can be lowered in a similar way.
  • the lifting rod is formed by a threaded spindle instead of a guide rod and a spindle nut is provided between the threaded spindle and the support arm.
  • a spindle nut is provided between the threaded spindle and the support arm.
  • an up or down movement of the support arm can be controlled by rotating the threaded spindle.
  • the pitch of the threaded spindle can be selected in such a way that it includes a self-locking mechanism, so that in the event of an operational fault, such as a power failure, there is a fall protection device.
  • a toothed pinion is provided at the lower end of the threaded spindle, preferably in the bottom of the construction chamber mer and each threaded spindle is coupled by a common toothed ring which can be controlled by a motor or that each threaded spindle can be controlled separately by a motor.
  • a cooling arrangement can be provided between the peripheral wall and the construction cylinder wall of the construction cylinder. This can reduce heating of the environment outside the construction chamber.
  • a preferably detachable closure is provided on an underside of the closed peripheral wall, which is connected to the closed peripheral wall in a media-tight, in particular gas-tight, manner.
  • This closure which can also be trough-shaped or lid-shaped, closes off the underside of the peripheral wall surrounding the construction cylinder. This makes it possible to achieve oxygen protection, so that a hermetic seal of the construction chamber can be made possible.
  • a machine for producing three-dimensional components by selectively solidifying a build material applied in layers by means of a beam acting on the build material which comprises at least one process chamber which has at least one work surface aligned in an X/Y plane, to which a construction chamber is assigned, in which a substrate plate is movably controlled by a drive device and on which the three-dimensional component is produced, as well as with a beam source for generating the beam and at least one deflection device by which the at least one beam is guided and deflected onto the build material to be solidified in the construction cylinder, as well as with an application and leveling device which can be moved above the work surface for applying the build material relative to the build chamber, wherein the build chamber is designed according to one of the previously described embodiments.
  • Such a machine has the advantage that the overall height is reduced by the compact design of the build chamber.
  • an improvement in the construction quality can be achieved because the closed peripheral wall surrounding the construction cylinder provides additional sealing of the construction cylinder against the environment to reduce or prevent oxygen from entering the construction chamber.
  • Figure 1 is a schematic view of a machine for producing three-dimensional components
  • Figure 2 is a perspective view of a first embodiment of a construction chamber for the machine according to Figure 1,
  • FIG 3 is a perspective sectional view of a drive device of the construction chamber according to Figure 2
  • Figure 4 is a schematic view of a first step for a lifting movement of the drive device according to Figure 3,
  • Figure 5 is a schematic sectional view of a further step for a lifting movement of the drive device according to Figure 3,
  • Figure 6 is a schematic sectional view of a final step for a lifting movement of the drive device according to Figure 3,
  • Figure 7 is a schematic sectional view of an alternative embodiment of the drive device to Figure 3,
  • Figure 8 is a perspective view of an alternative embodiment of the construction chamber to Figure 2,
  • FIG 9 is a schematic sectional view of the construction chamber according to Figure 8.
  • Figure 10 is a schematic view of a step of a lifting movement of the drive arrangement according to Figure 9,
  • Figure 11 is a schematic sectional view of a further step of the lifting movement of the drive device according to Figure 9
  • Figure 12 is a perspective view of another alternative embodiment of the construction chamber to Figure 8,
  • FIG 13 is a perspective view of the drive device according to Figure 12,
  • Figure 14 is a schematic sectional view of a locking mechanism for a detachable band for a longitudinal slot in the construction cylinder
  • Figure 15 is a schematic side view of the construction chamber with a cooling arrangement
  • Figure 16 is a perspective view of an alternative embodiment of a construction cylinder with a closure.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a machine 11 for producing a three-dimensional component 12 by successively solidifying layers of a powdered building material.
  • This machine 11 comprises a machine frame 14 and a beam source 15 arranged on the machine frame 14, for example in the form of a laser source.
  • This beam source 15 emits a beam 16 which is deflected and guided via a beam deflection device 18 onto a working plane 20 of a working surface 21 in a process chamber 22.
  • the beam deflection device 18 can be designed in the form of one or more controllable mirrors, in particular in the form of a scanner.
  • Below the working plane 20 there is a construction chamber 24 with a substrate plate 25 which can be moved within the construction cylinder 31 in order to create the three-dimensional component 12 based thereon.
  • a collecting chamber 28 is provided opposite the construction chamber 24.
  • Powdered construction material is fed to the construction cylinder 31 by an application and leveling device 30, starting from a right-hand starting position shown in Figure 1. Unneeded construction material is transferred to the collecting chamber 28 by means of the application and leveling device 30 (left end position) so that it can be processed and reused.
  • the application and leveling device 30 can comprise one or more brushes, strips, rubber lips or the like. These can be adjusted in height to rest on the work surface 20 so that a powder provided from the storage chamber 27 Amount of powdered building material can be transferred into the construction chamber 24 for the subsequent solidification process.
  • the build-up material preferably consists of a metal or ceramic powder. Other materials suitable and used for laser melting and laser sintering can also be used.
  • the process chamber 22 is preferably hermetically sealed. This is filled with protective gas or an inert gas for the production of the three-dimensional component 12 in order to avoid oxidation when melting the build-up material.
  • FIG 2 shows a perspective view of the construction chamber 24.
  • the construction chamber 24 comprises a construction cylinder 31 with a construction cylinder wall 32.
  • the construction cylinder 31 has an opening 33 at the upper end, which is aligned with the work surface 21.
  • the construction cylinder 31 is surrounded by a peripheral wall 25. This peripheral wall 25 is completely closed.
  • a floor 34 is provided at the lower end of the construction chamber 24. This floor 34 is advantageously completely closed except for an opening 36 ( Figure 7).
  • the construction chamber 24 can consist of several segments 37, which are arranged one above the other and can be connected to one another. This enables a flexible design of different heights for the construction chamber 24.
  • the construction cylinder wall 32 also forms the peripheral wall 25 of the construction chamber 24.
  • a gap can also be provided in between.
  • a construction chamber 24 is formed with a continuous peripheral wall 26, as shown in Figure 16.
  • a drive device 41 is provided in the construction cylinder 31. This drive device 41 can move the substrate plate 25 up and down within the construction cylinder 31. To maintain clarity, the connection to the substrate plate 25 and the substrate plate 25 are not shown in Figure 2, but for example in Figure 7.
  • the drive device 41 is arranged completely within the construction chamber 24 or the peripheral wall 26 of the construction chamber 24, in particular within the construction cylinder 31.
  • FIG 3 shows a perspective sectional view of the drive device 41 according to Figure 2.
  • the drive device 41 comprises a first lifting element 42 and a second lifting element 43.
  • the first and second lifting elements 42, 43 are ring-shaped, with the outer contour of the lifting elements 42, 43 being adapted to the format of the construction cylinder 31.
  • the construction cylinder 31 is square with rounded corners.
  • This construction cylinder 31 can also be circular, so that the outer contour of the lifting elements 42, 43 is adapted accordingly ( Figure 7).
  • the first lifting element 42 is, for example, constructed in three parts and comprises an upper and lower lifting segment 44, 46, which are preferably firmly connected to a ring 47.
  • a circumferential groove-shaped recess 48 is provided in each of the upper and lower lifting segments 44, 46.
  • the second lifting element 43 can be moved up and down between the upper and lower lifting segments 44, 46, the second lifting element having projections 49 which engage in the recesses 48.
  • a plurality of stops 15 projecting radially inwards are provided in the second lifting element 43.
  • a toothed ring 52 forms a gear 50 with an internal thread on the ring 47, by means of which a lifting movement of the first lifting element 42 or second lifting element 43 can be controlled.
  • the toothed ring 52 rests with an upper ring surface 53 on the undersides of the stops 51.
  • the toothed ring 52 comprises an internal toothing to which a motor 55 or a gear 56 with a motor 55 can be directly connected (see Figure 7).
  • a clamping element 58 is provided all the way around the outer circumference of the first lifting element 42 or on each lifting segment 44, 46.
  • This clamping element 58 is preferably designed as a metal band. Its edges are firmly connected to the outer surface of the lifting segment 44, 46.
  • a compressed air channel (not shown in detail) enables the clamping element 58 to be pressurized with compressed air so that it takes on a bulbous contour and is clamped against the construction cylinder wall 32 of the construction cylinder 31.
  • the second lifting element 43 has a clamping element 59. This clamping element 59 corresponds in structure to the clamping element 58.
  • a lifting movement of this drive device 41 is shown schematically in Figures 4 to 6, to which reference is made below.
  • the first lifting element 42 is shown in simplified form in a C-shaped contour, with the upper and lower legs corresponding to the lifting segment 44, 46 and the section in between corresponding to the ring 47.
  • the second lifting element 42 is shown in between.
  • the first lifting element 42 is fixed to the construction cylinder 31 by applying the tensioning element 58 according to Figure 4.
  • the toothed ring 52 is then driven by the motor 55, whereby the second lifting element 43 moves upwards due to the thread and the second lifting element 43 moves vertically upwards via the stops 51.
  • the lifting path can be controlled via the number of revolutions of the motor 55.
  • the maximum lifting path is determined by the distance between the lifting segments 44, 46 and the second lifting element 43, in particular the distance between the projections 49 and the recesses 48.
  • the first lifting element 41 is controlled for a lifting movement.
  • the first clamping element 58 is actuated and the drive device 41 is fixed in the construction cylinder 31 via the clamping element 58.
  • the further clamping element 59 of the second lifting element 43 is released.
  • the controlled stroke of the drive device 41 is thus completed. The steps described above can then be repeated.
  • FIG 7 shows an alternative embodiment of the drive device 41 according to Figure 2.
  • the drive device 41 in particular the lifting elements 42, 43, comprises a circular cylindrical outer peripheral surface.
  • the structure and the functioning of this drive device 41 correspond to those in Figures 2 to 6.
  • a substrate plate holder 61 is attached to the first lifting element 42 of the drive device 41.
  • This substrate plate holder 61 has a quickly detachable interface 62 for the exchangeable holder of the substrate plate 25.
  • the drive device 41 due to its ring-shaped design, enables the supply line for the motor 55 and for heating the heating elements in the substrate plate holder 61 to be provided inside.
  • the lifting movement of the drive device 41 according to Figure 7 corresponds to the lifting movement described in Figures 4 to 6.
  • FIG 8 shows a perspective design of an alternative construction chamber 24 to Figure 2.
  • This construction chamber 24 corresponds to the embodiment according to Figure 2 with regard to the structure of the segments 37.
  • an alternative drive device 41 is provided.
  • This alternative drive device 41 is shown in a schematic sectional view according to Figure 9.
  • the construction chamber 24 has a rectangular, in particular square, cross-section.
  • the drive device 41 is positioned in the respective corner area of the construction chamber 24 according to Figure 9.
  • a guide is provided in the corner area.
  • 65 in particular a slotted guide tube, is provided.
  • a cooling arrangement 91 can be provided between the construction cylinder wall 32 and the peripheral wall 36 of the construction chamber 24, as shown below in Figure 15.
  • the drive device 41 comprises a lifting rod 66, which in this embodiment is designed as a guide rod. At the lower end of the lifting rod 66, a piston 67 is firmly connected to the lifting rod 66. This piston 67 is provided in a piston chamber 68 in the bottom 34 of the construction chamber 24. The piston chamber 68 is closed by a closure 69. The lifting rod 66 is led out downwards through the closure 69 and has an adjustment section 71. This adjustment section 71 is designed as an external thread. This
  • Adjustment section 71 accommodates an externally toothed stroke adjustment nut 72.
  • a toothed ring or a toothed belt engages the stroke adjustment nut 72, by means of which all stroke adjustment nuts 72 of the drive device 41 can be adjusted simultaneously.
  • the distance from the closure 69 and thus the size of the stroke path is adjusted by this stroke adjustment nut 72.
  • the maximum stroke path is limited by a possible travel movement of the piston 67 in the piston chamber 68.
  • a bearing 73 is provided at the opposite end of the lifting rod 66 or at the upper end of the lifting rod 66. This bearing 73 mounts the lifting rod 66 in a manner that is secure against rotation relative to the guide 65 and is axially displaceable within the guide 65.
  • the lifting rod 66 accommodates a support arm 74 which can be moved along the lifting rod 66.
  • This support arm 74 extends through a longitudinal slot 84 in the construction cylinder wall 32 of the construction cylinder 31 into the interior of the construction cylinder 31.
  • the substrate plate 25 rests on the support arms 74 of the drive device 41.
  • a first and second clamping sleeve 76, 77 are provided between the support arm 74 and the lifting rod 66. These clamping sleeves 76, 77 can be subjected to a medium and thus generate a clamping force. They are preferably subjected to compressed air.
  • the first clamping sleeve 76 creates a clamping with the guide 75, i.e. an outward clamping.
  • the second clamping sleeve 77 can create a clamping to the lifting rod 66, i.e. an inward clamping. Both the first and the second clamping sleeve 76, 77 can be positioned above or below the other.
  • the drive device 41 according to Figure 9 is shown schematically to explain a lifting movement.
  • the lifting rod 66 is in a lower position in Figure 10, i.e. the piston 67 rests on the closure 69. This is followed by clamping via the clamping sleeve 76 so that the support arm 74 is fixed to the lifting rod 66. The lifting rod 66 is then subjected to a stroke, as shown in Figure 10.
  • the second clamping sleeve 77 is subjected to pressure as shown in Figure 11, so that the support arm 74 is held fixed with the second clamping sleeve 77 via the guide 65.
  • the clamping of the first clamping sleeve 76 is then released so that the lifting rod can return to a lower position or starting position as shown in Figure 10.
  • the lifting movement of the support arm 74 and thus of the substrate plate 25 has thus taken place. The same applies to a lowering movement.
  • Figure 12 shows a perspective view of an alternative embodiment of the construction chamber 24.
  • the shape of the construction chamber 24 as well as its structure with respect to several segments 37 is retained.
  • a gear with a connection 81 for a motor is shown on the bottom 34 of the construction chamber 24.
  • This gear connection 81 drives a toothed ring 82 or a sun gear, as shown in Figure 13.
  • FIG 13 shows the drive device 41 of the construction chamber 24 according to Figure 12.
  • lifting rods 66 are again provided, whereby these lifting rods 66 are designed as threaded spindles.
  • clamping sleeves 76, 77 instead of the clamping sleeves 76, 77 according to the embodiment in Figure 9, threaded sleeves are provided here, which are connected to the support arm 74.
  • the construction cylinder wall 32 of the construction cylinder 31 comprises the longitudinal slot 84 in order to position the support arm 74 inside the construction cylinder 31.
  • Figure 14 shows a locking mechanism 85.
  • This locking mechanism 85 comprises a detachable band 86 which is inserted between the substrate plate 25 and the support arm underneath. 74 deflection rollers 87, 88, through which the detachable band 86 opens or closes the longitudinal slot 84 in the construction cylinder 31 according to the lifting movement of the support arm 74.
  • Figure 15 shows a schematic side view of the embodiment of the construction cylinder 31 according to Figure 12.
  • Figure 16 shows a perspective view of the construction cylinder 24 according to Figure 15.
  • a cooling arrangement 91 can be provided between the construction cylinder wall 32 of the construction cylinder 31 and the peripheral wall 26 of the construction cylinder 24.
  • a closure 94 is provided on an underside of the peripheral wall 26 of the construction cylinder 24.
  • the closure 94 is detachably fastened in the peripheral wall 26.
  • a flange connection is preferably provided.
  • a seal is preferably provided between the closure 94 and a lower section of the peripheral wall 26 or an underside of the peripheral wall 26.
  • the peripheral wall 26 can also be hermetically sealed at the bottom. This enables oxygen protection so that no oxygen can enter the build cylinder 31 via the underside of the build chamber 24. This counteracts oxidation of the build material in the process chamber.
  • the closure 94 can be designed in the shape of a trough or lid.
  • At least one closable maintenance opening 98 can be provided in a side wall 96 and/or a base 97 of the closure 94.
  • Such a maintenance opening 98 can serve to remove contaminants from the base 97.
  • Such a maintenance opening 98 can also be used to feed various supply and/or media lines to the construction cylinder 31.
  • Such maintenance openings 98 are also sealed in a media-tight manner from the environment.
  • a feed opening is provided in the closure 94 in order to feed an inert gas. This feed opening can be connected to a feed line into the process chamber 22 for feeding inert gas.
  • the construction chamber 24 has an outer closed peripheral wall 26 and the drive device 41 for moving the substrate plate 25 up and down extends within this peripheral wall 26 of the construction chamber 24 or can be moved up and down.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Baukammer sowie eine Maschine zur Herstellung von dreidimensionalen Bauteilen Baukammer für eine Maschine (11) zur Herstellung eines dreidimensionalen Bauteils (12) durch selektives Verfestigen eines schicht- weise aufgebrachten Aufbaumaterials mittels eines auf das Aufbaumaterial ein- wirkenden Strahles (16), mit einem Bauzylinder (31), in welchem eine Substrat-platte (25) entlang einer Bauzylinderwand (32) auf- und abbewegbar geführt ist, mit einer am oberen Ende des Bauzylinders (31) vorgesehenen Öffnung (33) zum Einbringen von Aufbaumaterial in den Bauzylinder (31), und mit einer Antriebseinrichtung (41), welche die Substratplatte (25) innerhalb des Bauzylinders auf- und abbewegbar ansteuert, wobei eine geschlossene Umfangswand (26) ausgebildet ist, welche den Bauzylinder (31) umgibt, und dass die Antriebseinrichtung (41) innerhalb der geschlossenen Umfangswand (26) vorgesehen ist.

Description

Baukammer für eine Maschine sowie Maschine zur Herstellung eines dreidimensionalen Bauteils
Die Erfindung betrifft eine Baukammer für eine Maschine zur Herstellung eines dreidimensionalen Bauteils durch selektives Verfestigen eines schichtweise aufgebrachten Aufbaumaterials mittels eines auf das Aufbaumaterial einwirkenden Strahles sowie eine solche Maschine.
Aus der EP 1 037 739 B2 ist eine Maschine zur Herstellung eines dreidimensionalen Bauteils durch selektives Verfestigen eines schichtweise aufgebrachten Aufbaumaterials mittels eines auf das Aufbaumaterial einwirkenden Strahles bekannt. Diese Baukammer umfasst einen Bauzylinder mit einer Bauzylinderwand, innerhalb der eine Substratplatte auf- und abbewegbar ist. Zur Ansteuerung der Hubbewegung der Substratplatte ist außerhalb des Bauzylinders eine Antriebseinrichtung mit einer Führung vorgesehen, entlang welcher ein Tragarm auf- und abbewegbar ist. Dieser Tragarm erstreckt sich durch einen Schlitz in dem Bauzylinder in den Innenraum des Bauzylinders, um die Substratplatte zu untergreifen und auf- und abzubewegen. Der Schlitz in der Bauzylinderwand wird durch ein ablösbares Band geschlossen.
Aus der WO 2020/120888 Al ist des Weiteren eine Baukammer für eine Maschine zur Herstellung eines dreidimensionalen Bauteils bekannt. Innerhalb des Bauzylinders wird eine Substratplatte auf- und abbewegbar geführt. Außerhalb einer Bauzylinderwand des Bauzylinders und seitlich zum Außenumfang des Bauzylinders angeordnet ist eine Antriebseinrichtung vorgesehen. Diese Antriebseinrichtung umfasst drei im Umfang des Bauzylinders verteilt angeordnete Führungsstangen, an denen Führungsschlitten auf- und abbewegbar geführt sind. Die Führungsschlitten werden mittels einer Gewindestange auf- und abbewegt. An dem Führungsschlitten sind Tragarmabschnitte vorgesehen, die durch Schlitze der Bauzylinderwand in das Innere des Bauzylinders ragen, um die Substratplatte aufzunehmen und auf- und abzubewegen. Diese Schlitze sind durch ein lösbares Band in Abhängigkeit der Hubstellung des Führungsschlittens geschlossen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Baukammer für eine Maschine sowie eine Maschine zur Herstellung eines dreidimensionalen Bauteils durch selektives Verfestigen eines schichtweise aufgebrachten Aufbaumaterials mittels eines auf das Aufbaumaterial einwirkenden Strahles vorzuschlagen, welche ein geringes Aufbaumaß umfasst und gleichzeitig eine Verringerung von Schnittstellen zur Umgebung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Baukammer für eine Maschine zur Herstellung eines dreidimensionalen Bauteils durch selektives Verfestigen eines schichtweise aufgebrachten Aufbaumaterials mittels eines auf das Aufbaumaterial einwirkenden Strahles mit einem Bauzylinder, in welchem eine Substratplatte entlang einer Bauzylinderwand auf- und abbewegbar geführt ist, der am oberen Ende eine Öffnung zum Einbringen von Aufbaumaterial in dem Bauzylinder umfasst sowie mit einer Antriebseinrichtung, welche die Substratplatte innerhalb des Bauzylinders auf- und abbewegbar ansteuert, gelöst, wobei eine geschlossene Umfangswand ausgebildet ist, welche den Bauzylinder umgibt und wobei die Antriebseinrichtung innerhalb der geschlossenen Umfangswand vorgesehen ist. Diese Ausgestaltung der Baukammer ermöglicht zum einen, dass die Gesamtbauhöhe einer solchen Baukammer reduziert werden kann und im Wesentlichen durch die Höhe des Bauzylinders bestimmt ist, und zum anderen, dass aufgrund der geschlossenen Umfangswand, welche den Bauzylinder außen umgibt, eine Reduzierung von Schnittstellen zum Bauraum im Bauzylinder gegeben ist, durch welche das Innenvolumen des Bauzylinders mit der Umgebung zum Austausch von Sauerstoff in Kontakt kommen kann, so dass eine Oxidation des Aufbaumaterials verringert wird.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die den Bauzylinder außen umgebende Umfangswand mit dem Bauzylinder verbunden, vorzugsweise fest verbunden, ist. Die Höhe der Umfangswand erstreckt sich vorzugsweise zumindest teilweise, insbesondere vollständig, entlang der Höhe des Bauzylinders. Dadurch kann eine hermetische Abriegelung des Bauzylinders zumindest bezüglich dessen Außenumfang durch die Umfangswand gegeben sein.
Die Antriebseinrichtung zum Auf- und Abbewegen der Substratplatte ist bevorzugt in einer untersten Position bündig oder innerhalb eines unteren Endes des Bauzylinders vorgesehen. Dadurch kann die Gesamtbauhöhe der Baukammer durch die erforderliche Bauhöhe des Bauzylinders beschränkt sein. Nach einer ersten Ausführungsform der Baukammer ist vorgesehen, dass die Antriebseinrichtung innerhalb der Bauzylinderwand des Bauzylinders angeordnet ist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Antriebseinrichtung sich zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, zwischen der Umfangswand und der Bauzylinderwand erstreckt. Bei beiden Ausführungsformen ist der Vorteil gegeben, dass die geschlossen ausgebildete Umfangswand, welche den Bauzylinder umgibt, aufrechterhalten bleiben kann.
Die Antriebseinrichtung weist gemäß einer ersten Ausführungsform zwei separat ansteuerbare Hubelemente auf, die jeweils ein Spannelement umfassen, die unabhängig voneinander und aufeinanderfolgend zum Spannen und Lösen ansteuerbar sind. Dadurch kann eine schrittweise Hubbewegung der Antriebseinrichtung zum Absenken der Substratplatte während des Herstellungsprozesses des dreidimensionalen Bauteils ansteuerbar sein. Auch ein analoges Anheben der Substratplatte zur Entnehme aus dem Bauzylinder ist ansteuerbar.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Spannelement zwischen dem Hubelement und der Bauzylinderwand des Bauzylinders vorgesehen ist und das jeweilige Hubelement durch Beaufschlagung des Spannelements an der Bauzylinderwand geklemmt gehalten ist. Dies stellt eine platzsparende Anordnung dar. Zudem ist ermöglicht, dass auch die Bauzylinderwand vollständig geschlossen ausgebildet sein kann.
Zur Ansteuerung einer Hubbewegung dieser ersten Ausführungsform der Antriebseinrichtung ist bevorzugt vorgesehen, dass das erste Hubelement durch das Spannelement geklemmt in dem Bauzylinder gehalten ist und das zweite Hubelement mit einer Hubbewegung ansteuerbar ist und am Ende der Hubbewegung des zweiten Hubelementes dessen Spannelement zur Klemmung in dem Bauzylinder beaufschlagbar ist und darauffolgend das Spannelement des ersten Hubelementes gelöst und das erste Hubelement mit einer Hubbewegung ansteuerbar ist. Durch diese schrittweise aufeinanderfolgende Ansteuerung kann die Antriebseinrichtung eine gesicherte Hubbewegung sowohl aufwärts als auch abwärts innerhalb des Bauzylinders durchführen.
Zur Ansteuerung der Hubbewegung umfasst die Antriebseinrichtung vorteilhafterweise ein Getriebe, welches zwischen dem ersten und zweiten Hubelement vorgesehen ist. Dies ermöglicht wiederum eine kompakte Anordnung. Das Getriebe zur Ansteuerung der Relativbewegung zwischen dem ersten und zweiten Hubelement bzw. der Hubbewegung umfasst eine Gewindepaarung, wobei an dem ersten Hubelement ein Ring mit einem Innengewinde vorgesehen ist, und das zweite Hubelement mit einem Zahnring gekoppelt ist, der ein Außengewinde aufweist und vorzugsweise der Zahnring eine Innenverzahnung umfasst, durch welche der Zahnring mit einem Motor antreibbar ist. Durch dieses Getriebe, welches auch ein Feingewinde sein kann, kann eine exakte Ansteuerung eines Hubweges erfolgen, der beispielsweise auch im Mikrometerbereich liegen kann.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass das erste und zweite Hubelement eine ringförmige Kontur aufweisen, wobei das erste Hubelement einen C-förmigen Querschnitt mit einem oberen und unteren Hubsegment bildet und dazwischenliegend das zweite Hubelement vorgesehen ist, welches zwischen dem oberen und unteren Hubsegment des ersten Hubelementes auf- und abbewegbar geführt ist. Dies stellt eine kompakte ineinandergeschachtelte Anordnung dar, wodurch auch die Aufbauhöhe der Antriebseinrichtung geringgehalten sein kann.
Das erste und zweite Hubelement der Antriebseinrichtung weisen vorteilhafterweise eine Außenumfangsfläche auf, welche zumindest abschnittsweise der Kontur einer Innenumfangsfläche der Bauzylinderwand des Bauzylinders entsprechen. Das Spannelement kann als ein die Außenumfangsfläche der Hubelemente jeweils umgebendes Spannband ausgebildet sein. Dadurch kann eine großflächige Klemmung mit einer hohen Haltekraft erzielt werden.
Die äußeren Ränder des Spannbandes sind mit dem jeweiligen Hubelement fest verbunden, wodurch eine innere Ringfläche gebildet ist, welche mit Druck eines Mediums beaufschlagbar ist. Dabei kann die innere Ringfläche bauchig nach außen gedrückt werden, wodurch die Klemmung zur Innenumfangsfläche der Bauzylinderwand ermöglicht wird.
Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass der Motor der Antriebseinrichtung innerhalb des ersten und zweiten Hubelementes positionierbar ist. Durch die ringförmige Anordnung kann im Inneren des ersten und zweiten Hubelementes ein Freiraum geschaffen werden. Dadurch kann wiederum eine kompakte Bauform ermöglicht sein. Zudem kann die Ansteuerung der Hubelemente vereinfacht ausgebildet sein, da sich der Motor bei einer Auf- und Abwärtsbewegung der Antriebseinrichtung mitbewegt. Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass oberhalb der Antriebseinrichtung eine Substratplattenaufnahme vorgesehen ist, welche eine Schnittstelle zur austauschbaren Aufnahme der Substratplatte ermöglicht. Diese Schnittstelle weist den Vorteil auf, dass beispielsweise für einen nachfolgenden Bauprozess vorgewärmte Substratplatten bereitgestellt und auf der Antriebseinrichtung positionierbar sind, so dass darauffolgend unmittelbar mit einem neuen Bauprozess zur Herstellung eines dreidimensionalen Bauteils begonnen werden kann.
Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass die Größe des Hubweges der Antriebseinrichtung durch die Anzahl der Umdrehung des Motors ansteuerbar ist, der das Getriebe ansteuert, welches zwischen den Hubelementen wirkt und die Antriebsbewegung des Motors durch das Getriebe in eine Hubbewegung umsetzbar ist. Dadurch können auch Hubbewegungen der Hubelemente angesteuert werden, die auch kleiner als die maximale Hubhöhe zwischen dem ersten und zweiten Hubelement ist.
Gemäß einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Antriebseinrichtung ist vorgesehen, dass die Antriebseinrichtung wenigstens drei Hubstangen umfasst und an jeder Hubstange ein Tragarm vorgesehen ist, der entlang der Hubstange auf- und abbewegbar geführt ist. Diese Hubstangen zur Auf- und Abbewegung der Tragarme sind bevorzugt zwischen der Bauzylinderwand des Bauzylinders und der geschlossenen Umfangswand vorgesehen.
Die Bauzylinderwand des Bauzylinders umfasst bevorzugt jeder Hubstange zugeordnet einen Längsschlitz, so dass die auf- und abbewegbaren Tragarme sich durch den Längsschlitz in das Innere des Bauzylinders erstrecken. Durch die Außenumfangswand, welche den Bauzylinder umgibt, kann der Innenraum des Bauzylinders dennoch gegenüber der Umgebung in Bezug auf die Außenumfangswand abgeschlossen sein. Dadurch wird auch eine Verbindung mit der Umgebung und somit ein Sauerstoffaustausch verhindert.
Insbesondere ist vorgesehen, dass der Längsschlitz in der Bauzylinderwand des Bauzylinders durch einen Verschlussmechanismus mit einem lösbaren Band verschließbar ist, der entsprechend der Hubbewegung des Tragarmes folgt. Dadurch kann auch eine Kontamination eines Zwischenraumes zwischen der Bauzylinderwand und der Umfangswand mit Aufbaumaterial reduziert oder verhindert sein.
An dem Bauzylinder ist bevorzugt bei dieser Ausführungsform ein Boden vorgesehen, der sich bis zur Umfangswand erstreckt. Dadurch ist die Baukammer nur bezüglich der oberen zur Arbeitsebene weisenden Öffnung zum Zuführen des Aufbaumaterials offen und im Übrigen geschlossen ausgebildet.
Bei dieser alternativen Antriebseinrichtung ist bevorzugt vorgesehen, dass die Hubstange als zylindrischer Führungsstab ausgebildet ist und zwischen der Hubstange und dem Tragarm zumindest zwei Klemmhülsen vorgesehen sind, wobei die erste Klemmhülse gegen die Hubstange und die zweite Klemmhülse gegen die Umfangswand oder ein zwischen der Umfangswand und der Bauzylinderwand eingesetzten Führung spannbar ist. Diese Klemmhülsen können unabhängig und aufeinanderfolgend zum Spannen und Lösen ansteuerbar sein. Dadurch kann eine analoge Hubbewegung zur ersten Ausführungsform erzielt werden.
Bei dieser alternativen Ausführungsform ist bevorzugt vorgesehen, dass im Boden in einem Bereich zwischen dem Bauzylinder und der Umfangswand für jede Hubstange ein Kolbenraum vorgesehen ist, in welchem ein fest an der Hubstange angeordneter Kolben auf- und abbewegbar geführt ist und die Kolbenaufnahme mit einem Verschluss geschlossen ist. Durch die Höhe des Kolbenraums ist die maximale Hubbewegung für einen Tragarm beschränkt. Ein solcher Kolbenraum ermöglicht jedoch eine einfache Ansteuerung der Hubbewegung, beispielsweise durch ein Druckmedium, insbesondere Druckluft. Alternativ kann auch eine hydraulische Druckbeaufschlagung ermöglicht sein.
Unterhalb des Bodens des Bauzylinders erstreckt sich bevorzugt ein Ende der Hubstange, an welcher eine Stelleinrichtung zur Ansteuerung der Hubbewegung vorgesehen ist. Diese Anordnung weist den Vorteil auf, dass die weiteren über den Umfang verteilt angeordneten Hubstangen bezüglich deren Hubweg gleichzeitig einstellbar und in einfacher Weise von außen zugänglich sind.
Die Stelleinrichtung zur Ansteuerung des Hubweges umfasst vorteilhafterweise eine Hubverstellmutter, welche an einem Einstellabschnitt der Hubstange angreift und in der Höhe mittels eines Gewindes verstellbar sein kann, wobei die Hubverstellmutter eine Außenverzahnung aufweist. Diese Außenverzahnung kann für eine gemeinsame Ansteuerung der Stelleinrichtung für den Hub vorgesehen sein.
Bevorzugt werden alle Stelleinrichtungen zur Einstellung des Hubweges der Hubstange gemeinsam mit einem Riemen oder Zahnrad synchron angesteuert. Dadurch sind bei allen Antriebseinrichtungen für die angesteuerte Hubbewegung gleiche Verhältnisse gegeben. Des Weiteren kann bei dieser alternativen Ausführungsform vorgesehen sein, dass am oberen Ende der Hubstange ein Lager zwischen der Bauzylinderwand und der Umfangswand vorgesehen ist, durch welches die Hubstangen auf- und abbewegbar sowie verdrehsicher innerhalb einer Führung geführt ist. Dadurch kann zum einen eine Hubbewegung der Hubstangen ansteuerbar sein und zum anderen kann die synchrone Einstellung des Hubweges durch die Stelleinrichtung ansteuerbar sein, welche am unteren Ende der Hubstange vorgesehen ist.
Bei der alternativen Ausführungsform der Antriebseinrichtung kann die Hubbewegung wie folgt vorgesehen sein: Für eine Hubbewegung des Tragarmes entlang der als Führungsstab ausgebildeten Hubstange ist der Kolben der Hubstange in einer unteren Position im Kolbenraum angeordnet. Darauffolgend erfolgt ein Lösen der Klemmhülse, welche an der Umfangswand der Führung angreift. Die an der Hubstange angreifende Klemmhülse wird gespannt. Darauffolgend erfolgt eine Druckbeaufschlagung im Kolbenraum und die Hubstange mit dem Tragarm wird entsprechend dem eingestellten Hubweg vertikal nach oben bewegt. Darauffolgend wird die Klemmhülse gegenüber der Umfangswand oder Führung gespannt und die Klemmung zwischen der Klemmhülse und der Hubstange gelöst. Die Hubstange kann dadurch in die untere Position überführbar sein, insbesondere nach dem Drucklosschalten des Kolbenraums. Darauffolgend wird die Klemmhülse zur Hubstange wieder gespannt und die Klemmhülse zur Umfangswand oder zur Führung drucklos geschalten, so dass darauffolgend wieder ein neuer Hubzyklus ansteuerbar ist. Eine Absenkbewegung der Substratplatte im Bauzylinder kann analog erfolgen.
Gemäß einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Antriebseinrichtung ist vorgesehen, dass die Hubstange anstelle eines Führungsstabes durch eine Gewindespindel ausgebildet ist und zwischen der Gewindespindel und dem Tragarm eine Spindelmutter vorgesehen ist. Bei dieser Ausführungsform kann durch ein drehbares Antreiben der Gewindespindel eine Auf- oder Abbewegung des Tragarmes ansteuerbar sein. Bei dieser Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Steigung der Gewindespindel derart ausgewählt ist, dass diese eine Selbsthemmung umfasst, so dass bei einer Betriebsstörung, wie beispielsweise einem Stromausfall, eine Fallsicherung gegeben ist.
Bei dieser weiteren alternativen Ausführungsform ist bevorzugt vorgesehen, dass am unteren Ende der Gewindespindel, vorzugsweise in dem Boden der Baukam- mer, ein Zahnritzel vorgesehen ist und jede Gewindespindel durch einen gemeinsamen Zahnring gekoppelt ist, der mit einem Motor ansteuerbar ist oder dass jede Gewindespindel separat mit einem Motor ansteuerbar ist.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Baukammer kann vorgesehen sein, dass zwischen der Umfangswand und der Bauzylinderwand des Bauzylinders eine Kühlanordnung vorgesehen ist. Dadurch kann eine Aufheizung der Umgebung außerhalb der Baukammer reduziert werden.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Baukammer ist vorgesehen, dass an einer Unterseite der geschlossenen Umfangswand ein vorzugsweise lösbarer Verschluss vorgesehen ist, der mit der geschlossenen Umfangswand mediendicht, insbesondere gasdicht, verbunden ist. Dieser Verschluss, der auch wannenförmig oder deckelförmig ausgebildet sein kann, schließt die Unterseite der den Bauzylinder umgebenden Umfangswand ab. Dadurch kann ein Sauerstoffschutz erzielt werden, so dass eine hermetische Abdichtung der Baukammer ermöglicht sein kann.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird des Weiteren durch eine Maschine zur Herstellung von dreidimensionalen Bauteilen durch selektives Verfestigen eines schichtweise aufgebrachten Aufbaumaterials mittels eines auf das Aufbaumaterial einwirkenden Strahles gelöst, welches zumindest eine Prozesskammer umfasst, die zumindest eine in einer X-/Y-Ebene ausgerichtete Arbeitsfläche aufweist, der eine Baukammer zugeordnet ist, in welcher eine Substratplatte mit einer Antriebseinrichtung verfahrbar angesteuert ist und auf welcher das dreidimensionale Bauteil erzeugt wird, sowie mit einer Strahlquelle zur Erzeugung des Strahles und zumindest einer Ablenkeinrichtung, durch welche der zumindest eine Strahl auf das zu verfestigende Aufbaumaterial im Bauzylinder geführt und abgelenkt ist sowie mit einer Auftrags- und Nivelliereinrichtung, welche oberhalb der Arbeitsfläche zum Aufbringen des Aufbaumaterials relativ zur Aufbaukammer verfahrbar ist, wobei die Baukammer nach einer der vorbeschriebenen Ausführungsformen ausgebildet ist. Eine solche Maschine weist den Vorteil auf, dass die Gesamtbauhöhe durch die kompakte Bauform der Baukammer reduziert ist. Zudem kann eine Verbesserung in der Bauqualität erzielt werden, da durch die den Bauzylinder umgebende geschlossene Umfangswand eine zusätzliche Abdichtung des Bauzylinders gegenüber der Umgebung zur Verringerung oder zur Vermeidung eines Sauerstoffeintritts in die Baukammer gegeben ist. Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Ansicht einer Maschine zur Herstellung von dreidimensionalen Bauteilen,
Figur 2 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer Baukammer für die Maschine gemäß Figur 1,
Figur 3 eine perspektivische Schnittansicht einer Antriebseinrichtung der Baukammer gemäß Figur 2,
Figur 4 eine schematische Ansicht eines ersten Schrittes für eine Hubbewegung der Antriebseinrichtung gemäß Figur 3,
Figur 5 eine schematische Schnittansicht eines weiteren Schrittes für eine Hubbewegung der Antriebseinrichtung gemäß Figur 3,
Figur 6 eine schematische Schnittansicht eines letzten Schritts für eine Hubbewegung der Antriebseinrichtung gemäß Figur 3,
Figur 7 eine schematische Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform der Antriebseinrichtung zu Figur 3,
Figur 8 eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform der Baukammer zu Figur 2,
Figur 9 eine schematische Schnittansicht der Baukammer gemäß Figur 8,
Figur 10 eine schematische Ansicht eines Schrittes einer Hubbewegung der Antriebsanordnung gemäß Figur 9,
Figur 11 eine schematische Schnittansicht eines weiteren Schrittes der Hubbewegung der Antriebseinrichtung gemäß Figur 9, Figur 12 eine perspektivische Ansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform der Baukammer zu Figur 8,
Figur 13 eine perspektivische Ansicht der Antriebseinrichtung gemäß Figur 12,
Figur 14 eine schematische Schnittansicht eines Verschlussmechanismus für ein lösbares Band für einen Längsschlitz im Bauzylinder, und
Figur 15 eine schematische Seitenansicht der Baukammer mit einer Kühlanordnung, und
Figur 16 eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform eines Bauzylinders mit einem Verschluss.
In Figur 1 ist eine schematische Ansicht einer Maschine 11 zur Herstellung eines dreidimensionalen Bauteiles 12 durch ein aufeinanderfolgendes Verfestigen von Schichten eines pulverförmigen Aufbaumaterials dargestellt. Diese Maschine 11 umfasst ein Maschinengestell 14 sowie eine an dem Maschinengestell 14 angeordnete Strahlquelle 15, beispielsweise in Form einer Laserquelle. Diese Strahlquelle 15 gibt einen Strahl 16 ab, der über eine Strahlablenkvorrichtung 18 auf eine Arbeitsebene 20 einer Arbeitsfläche 21 in einer Prozesskammer 22 eingelenkt und geführt wird. Die Strahlablenkeinrichtung 18 kann in Form eines oder mehrerer ansteuerbarer Spiegel, insbesondere in Form eines Scanners, ausgebildet sein. Unterhalb der Arbeitsebene 20 ist eine Baukammer 24 mit einer Substratplatte 25 vorgesehen, welche innerhalb des Bauzylinders 31 verfahrbar ist, um darauf aufbauend das dreidimensionale Bauteil 12 zu schaffen. Benachbart zur Baukammer 24 ist eine Vorratskammer 27 vorgesehen, durch welche pulverförmiges Aufbaumaterial bereitgestellt wird. Dieser gegenüberliegend zur Baukammer 24 ist eine Auffangkammer 28 vorgesehen. Durch eine Auftrags- und Nivelliereinrichtung 30 wird pulverförmiges Aufbaumaterial, ausgehend von einer in Figur 1 dargestellten rechten Startposition dem Bauzylinder 31, zugeführt. Nicht benötigtes Aufbaumaterial wird mittels der Auftrags- und Nivelliereinrichtung 30 in die Auffangkammer 28 übergeführt (linke Endposition), sodass dieses wiederum aufbereitet und weiterverwendet werden kann. Die Auftrags- und Nivelliereinrichtung 30 kann ein oder mehrere Bürsten, Leisten, Gummilippen oder dergleichen umfassen. Diese können zur Auflage auf der Arbeitsebene 20 in der Höhe eingestellt werden, so dass eine aus der Vorratskammer 27 bereitgestellte Menge an pulverförmigem Aufbaumaterial in die Baukammer 24 für den nachfolgenden Verfestigungsprozess übergeführt werden kann.
Das Aufbaumaterial besteht bevorzugt aus einem Metall- oder Keramikpulver. Auch andere, für das Laserschmelzen und das Lasersintern geeignete und verwendete Werkstoffe können eingesetzt werden. Die Prozesskammer 22 ist bevorzugt hermetisch abgeriegelt. Diese wird für die Herstellung des dreidimensionalen Bauteiles 12 mit Schutzgas oder einem Inertgas gefüllt, um beim Aufschmelzen des Aufbaumaterials eine Oxidation zu vermeiden.
In Figur 2 ist perspektivisch die Baukammer 24 dargestellt. Die Baukammer 24 umfasst einen Bauzylinder 31 mit einer Bauzylinderwand 32. Der Bauzylinder 31 weist am oberen Ende eine Öffnung 33 auf, die zur Arbeitsfläche 21 ausgerichtet ist. Der Bauzylinder 31 ist von einer Umfangswand 25 umgeben. Diese Umfangswand 25 ist vollständig geschlossen. Am unteren Ende der Baukammer 24 ist ein Boden 34 vorgesehen. Dieser Boden 34 ist vorteilhafterweise bis auf eine Öffnung 36 (Figur 7) vollständig geschlossen. Die Baukammer 24 kann aus mehreren Segmenten 37 bestehen, die übereinander angeordnet und miteinander verbindbar sind. Dies ermöglicht eine flexible Ausgestaltung von verschiedenen Höhen für die Baukammer 24. Gemäß dem Ausführungsbeispiel bildet die Bauzylinderwand 32 auch die Umfangswand 25 der Baukammer 24. Alternativ kann dazwischenliegend auch ein Spalt vorgesehen sein. Des Weiteren kann alternativ vorgesehen sein, dass eine Baukammer 24 mit einer durchgehenden Umfangswand 26 ausgebildet ist, wie dies in Figur 16 dargestellt ist.
In dem Bauzylinder 31 ist eine Antriebseinrichtung 41 vorgesehen. Durch diese Antriebseinrichtung 41 kann die Substratplatte 25 innerhalb des Bauzylinders 31 auf- und abbewegt werden. Die Verbindung zur Substratplatte 25 und die Substratplatte 25 ist zur Wahrung der Übersichtlichkeit in Figur 2 nicht dargestellt, sondern beispielsweise in Figur 7. Die Antriebseinrichtung 41 ist vollständig innerhalb der Baukammer 24 bzw. der Umfangswand 26 der Baukammer 24, insbesondere innerhalb des Bauzylinders 31, angeordnet.
In Figur 3 ist eine perspektivische Schnittansicht der Antriebseinrichtung 41 gemäß Figur 2 dargestellt. Die Antriebseinrichtung 41 umfasst ein erstes Hubelement 42 sowie ein zweites Hubelement 43. Das erste und zweite Hubelement 42, 43 sind ringförmig ausgebildet, wobei die Außenkontur der Hubelemente 42, 43 an das Format des Bauzylinders 31 angepasst wird. Im Ausführungsbeispiel gemäß Figuren 2 und 3 ist der Bauzylinder 31 quadratisch mit gerundeten Ecken ausgebildet. Dieser Bauzylinder 31 kann auch kreisförmig ausgebildet sein, so dass die Außenkontur der Hubelemente 42, 43 entsprechend angepasst ist (Figur 7). Das erste Hubelement 42 ist beispielsweise dreiteilig aufgebaut und umfasst ein oberes und unteres Hubsegment 44, 46, die mit einem Ring 47 vorzugsweise fest verbunden sind. In dem oberen und unteren Hubsegment 44, 46 ist jeweils eine umlaufende nutenförmige Vertiefung 48 vorgesehen. Zwischen dem oberen und unteren Hubsegment 44, 46 ist das zweite Hubelement 43 auf- und abbewegbar, wobei das zweite Hubelement Vorsprünge 49 aufweist, die in die Vertiefungen 48 eingreifen. In dem zweiten Hubelemente 43 sind mehrere radial nach innen vorstehende Anschläge 15 vorgesehen. Ein Zahnring 52 bildet mit einem Innengewinde am Ring 47 ein Getriebe 50, durch welches eine Hubbewegung des ersten Hubelementes 42 bzw. zweiten Hubelementes 43 ansteuerbar ist. Der Zahnring 52 liegt mit einer oberen Ringfläche 53 an den Unterseiten der Anschläge 51 auf. Der Zahnring 52 umfasst eine Innenverzahnung, an welcher direkt ein Motor 55 oder ein Getriebe 56 mit einem Motor 55 anschließbar ist (siehe Figur 7).
Am Außenumfang des ersten Hubelementes 42 bzw. an jedem Hubsegment 44, 46 ist ein Spannelement 58 umlaufend vorgesehen. Dieses Spannelement 58 ist vorzugsweise als Metallband ausgebildet. Deren Ränder sind mit der Außenfläche des Hubsegmentes 44, 46 fest verbunden. Ein nicht näher dargestellter Druckluftkanal ermöglicht, dass das Spannelement 58 mit Druckluft beaufschlagbar ist, so dass dieses eine bauchige Kontur einnimmt und sich gegenüber der Bauzylinderwand 32 des Bauzylinders 31 verspannt. Das zweite Hubelement 43 weist ein Spannelement 59 auf. Dieses Spannelement 59 entspricht im Aufbau dem Spannelement 58.
Eine Hubbewegung dieser Antriebseinrichtung 41 ist schematisch in den Figuren 4 bis 6 dargestellt, auf die nachfolgend Bezug genommen wird. Das erste Hubelement 42 ist vereinfacht in einer C-förmigen Kontur dargestellt, wobei der obere und untere Schenkel dem Hubsegment 44, 46 entspricht und der dazwischenliegende Abschnitt dem Ring 47 entspricht. Dazwischenliegend ist das zweite Hubelement 42 dargestellt. Das erste Hubelement 42 wird gemäß Figur 4 durch Beaufschlagung des Spannelementes 58 zum Bauzylinder 31 fixiert. Darauffolgend wird der Zahnring 52 durch den Motor 55 angetrieben, wodurch sich das zweite Hubelement 43 aufgrund des Gewindes nach oben bewegt und über die Anschläge 51 das zweite Hubelement 43 vertikal nach oben verfährt. Der Hubweg kann über die Anzahl der Umdrehungen des Motors 55 ansteuerbar sein. Der maximale Hubweg ist durch den Abstand zwischen den Hubsegmenten 44, 46 und dem zweiten Hubelement 43, insbesondere dem Abstand zwischen den Vorsprüngen 49 und den Vertiefungen 48, beschränkt.
Anschließend wird gemäß Figur 5 das Spannelement 59 des zweiten Hubelementes 43 beaufschlagt und das erste Spannelement 58 gelöst. Die Antriebseinrichtung 41 ist zu diesem Zeitpunkt immer noch in derselben Höhe wie bei Figur 4.
Darauffolgend wird gemäß Figur 6 das erste Hubelement 41 für eine Hubbewegung angesteuert. Am Ende der Hubbewegung wird das erste Spannelement 58 beaufschlagt und die Antriebseinrichtung 41 über das Spannelement 58 im Bauzylinder 31 fixiert. Das weitere Spannelement 59 des zweiten Hubelementes 43 wird gelöst. Der angesteuerte Hub der Antriebseinrichtung 41 ist damit beendet. Darauffolgend können die vorbeschriebenen Schritte wiederholt werden.
In Figur 7 ist eine alternative Ausführungsform der Antriebseinrichtung 41 gemäß Figur 2 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Antriebseinrichtung 41, insbesondere die Hubelemente 42, 43, eine kreiszylindrische Außenumfangsfläche umfasst. Der Aufbau und die Funktionsweise dieser Antriebseinrichtung 41 entsprechen den in den Figuren 2 bis 6.
Am ersten Hubelement 42 der Antriebseinrichtung 41 ist eine Substratplattenaufnahme 61 befestigt. Diese Substratplattenaufnahme 61 weist eine schnell lösbare Schnittstelle 62 zur auswechselbaren Aufnahme der Substratplatte 25 auf. Die Antriebseinrichtung 41 ermöglicht durch die ringförmige Ausgestaltung, dass im Inneren die Versorgungsleitung für den Motor 55 als auch zur Beheizung der Heizelemente in der Substratplattenaufnahme 61 ermöglicht ist.
Die Hubbewegung der Antriebseinrichtung 41 gemäß Figur 7 entspricht der in den Figuren 4 bis 6 beschriebenen Hubbewegung.
In Figur 8 ist eine perspektivische Ausgestaltung einer alternativen Baukammer 24 zu Figur 2 dargestellt. Diese Baukammer 24 entspricht bezüglich dem Aufbau der Segmente 37 der Ausführungsform gemäß Figur 2. Allerdings ist eine alternative Antriebseinrichtung 41 vorgesehen. Diese alternative Antriebseinrichtung 41 ist in einer schematischen Schnittansicht gemäß Figur 9 dargestellt. Die Baukammer 24 weist einen rechteckigen, insbesondere quadratischen, Querschnitt auf. Im jeweiligen Eckbereich der Baukammer 24 ist die Antriebseinrichtung 41 gemäß Figur 9 positioniert. Zwischen der Bauzylinderwand 32 des Bauzylinders 31 und der Umfangswand 26 der Baukammer 24 ist im Eckbereich eine Führung 65, insbesondere ein geschlitztes Führungsrohr, vorgesehen. In den Wandabschnitten zwischen den Eckbereichen kann zwischen der Bauzylinderwand 32 und der Umfangswand 36 der Baukammer 24 eine Kühlanordnung 91 vorgesehen sein, wie diese nachfolgend in Figur 15 dargestellt ist.
Die Antriebseinrichtung 41 umfasst eine Hubstange 66, die bei dieser Ausführungsform als ein Führungsstab ausgebildet ist. Am unteren Ende der Hubstange 66 ist ein Kolben 67 fest mit der Hubstange 66 verbunden. Dieser Kolben 67 ist in einem Kolbenraum 68 in dem Boden 34 der Baukammer 24 vorgesehen. Der Kolbenraum 68 ist durch einen Verschluss 69 geschlossen. Die Hubstange 66 ist durch den Verschluss 69 nach unten herausgeführt und weist einen Einstellabschnitt 71 auf. Dieser Einstellabschnitt 71 ist als Außengewinde ausgebildet. Dieser
Einstellabschnitt 71 nimmt eine außen verzahnte Hubverstellmutter 72 auf. An der Hubverstellmutter 72 greift ein Zahnring oder ein Zahnriemen an, durch welchen alle Hubverstellmuttern 72 der Antriebseinrichtung 41 gleichzeitig verstellbar sind. Durch diese Hubverstellmutter 72 wird deren Abstand zum Verschluss 69 und somit die Größe des Hubweges eingestellt. Der maximale Hubweg ist durch eine mögliche Verfahrbewegung des Kolbens 67 in dem Kolbenraum 68 begrenzt.
Am gegenüberliegenden Ende der Hubstange 66 bzw. am oberen Ende der Hubstange 66 ist ein Lager 73 vorgesehen. Durch dieses Lager 73 ist die Hubstange 66 verdrehsicher zur Führung 65 sowie axial verschiebbar innerhalb der Führung 65 gelagert.
Die Hubstange 66 nimmt einen Tragarm 74 auf, der entlang der Hubstange 66 verfahrbar ist. Dieser Tragarm 74 erstreckt sich durch einen Längsschlitz 84 in der Bauzylinderwand 32 des Bauzylinders 31 in den Innenraum des Bauzylinders 31. Die Substratplatte 25 liegt auf den Tragarmen 74 der Antriebseinrichtung 41 auf. Zwischen dem Tragarm 74 und der Hubstange 66 ist eine erste und zweite Klemmhülse 76, 77 vorgesehen. Diese Klemmhülsen 76, 77 können mit einem Medium beaufschlagt werden und somit eine Abklemmkraft erzeugen. Vorzugsweise werden diese mit Druckluft beaufschlagt. Beispielsweise erzeugt die erste Klemmhülse 76 eine Klemmung mit der Führung 75, also eine Klemmung nach außen. Die zweite Klemmhülse 77 kann eine Klemmung zur Hubstange 66 erzeugen, also eine Klemmung nach innen. Sowohl die erste als auch die zweite Klemmhülse 76, 77 kann oberhalb oder unterhalb der anderen positioniert sein. In den Figuren 10 und 11 ist die Antriebseinrichtung 41 gemäß Figur 9 schematisch zur Erläuterung einer Hubbewegung dargestellt.
Die Hubstange 66 befindet sich Figur 10 in einer unteren Position, das heißt, der Kolben 67 liegt auf dem Verschluss 69 auf. Darauffolgend erfolgt eine Klemmung über die Klemmhülse 76, so dass der Tragarm 74 zur Hubstange 66 fixiert ist. Anschließend wird die Hubstange 66 mit einem Hub beaufschlagt, wie dies noch in Figur 10 dargestellt ist.
Am Ende des Hubweges der Hubstange 66 wird gemäß Figur 11 die zweite Klemmhülse 77 mit Druck beaufschlagt, so dass der Tragarm 74 mit der zweiten Klemmhülse 77 über die Führung 65 fixiert gehalten ist. Darauffolgend wird die Klemmung der ersten Klemmhülse 76 gelöst, so dass die Hubstange wiederum in eine untere Position bzw. Ausgangsposition gemäß Figur 10 zurückkehren kann. Die Hubbewegung des Tragarmes 74 und somit der Substratplatte 25 ist somit erfolgt. Analoges gilt für eine Absenkbewegung.
In Figur 12 ist eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform der Baukammer 24 dargestellt. Die Form der Baukammer 24 als auch deren Aufbau bezüglich mehrerer Segmente 37 ist beibehalten. Am Boden 34 der Baukammer 24 ist ein Getriebe mit einem Anschluss 81 für einen Motor dargestellt. Dieser Getriebeanschluss 81 treibt einen Zahnring 82 bzw. ein Sonnenrad an, wie dies in Figur 13 dargestellt ist.
Die Figur 13 zeigt die Antriebseinrichtung 41 der Baukammer 24 gemäß Figur 12. Im jeweiligen Eckbereich sind wiederum Hubstangen 66 vorgesehen, wobei diese Hubstangen 66 als Gewindespindeln ausgebildet sind. Anstelle der Klemmhülsen 76, 77 gemäß der Ausführungsform in Figur 9 sind vorliegend Gewindehülsen vorgesehen, die mit dem Tragarm 74 verbunden sind.
Durch die Einleitung einer Drehbewegung über den Zahnring 82 werden alle Gewindespindeln synchron angetrieben, um eine Höhenverstellung der Tragarme 74 bzw. eine Auf- und Abbewegung der Substratplatte 25 durchzuführen.
Bei den Ausführungsformen gemäß Figuren 8 bis 13 umfasst die Bauzylinderwand 32 des Bauzylinders 31 den Längsschlitz 84, um den Tragarm 74 im Inneren des Bauzylinders 31 zu positionieren. In Figur 14 ist ein Verschlussmechanismus 85 dargestellt. Dieser Verschlussmechanismus 85 umfasst ein lösbares Band 86, welches zwischen der Substratplatte 25 und dem darunterliegenden Tragarm 74 Umlenkrollen 87, 88 umfasst, durch welche das lösbare Band 86 entsprechend der Hubbewegung des Tragarms 74 den Längsschlitz 84 im Bauzylinder 31 öffnet bzw. schließt.
In Figur 15 ist eine schematische Seitenansicht auf die Ausführungsform des Bauzylinders 31 gemäß Figur 12 dargestellt. Die Figur 16 zeigt eine perspektivische Ansicht des Bauzylinders 24 gemäß Figur 15. Zwischen den Eckbereichen, in denen die jeweilige Antriebseinrichtung 41 vorgesehen ist, kann eine Kühlanordnung 91 zwischen der Bauzylinderwand 32 des Bauzylinders 31 und der Umfangswand 26 des Bauzylinders 24 vorgesehen sein. An einer Unterseite der Umfangswand 26 des Bauzylinders 24 ist ein Verschluss 94 vorgesehen. Der Verschluss 94 ist lösbar in der Umfangswand 26 befestigt. Vorzugsweise ist eine Flanschverbindung vorgesehen. Zwischen dem Verschluss 94 und einem unteren Abschnitt der Umfangswand 26 oder einer Unterseite der Umfangswand 26 ist bevorzugt eine Dichtung vorgesehen. Durch diesen Verschluss 94, insbesondere mit der dazwischen angeordneten Dichtung kann die Umfangswand 26 auch nach unten hin hermetisch abgedichtet werden. Dies ermöglicht einen Sauerstoffschutz so dass über die Unterseite der Baukammer 24 kein Sauerstoff in den Bauzylinder 31 eintreten kann. Dadurch wird eine Oxidation des Aufbaumaterials in der Prozesskammer entgegengewirkt.
Der Verschluss 94 kann wannen- oder deckelförmig ausgebildet sein. In einer Seitenwand 96 und/oder einem Boden 97 des Verschlusses 94 kann zumindest eine verschließbare Wartungsöffnung 98 vorgesehen sein. Eine solche Wartungsöffnung 98 kann dazu dienen, um Verunreinigungen aus dem Boden 97 zu entfernen. Auch kann eine solche Wartungsöffnung 98 dazu verwendet werden um verschiedene Versorgungs- und/oder Medienleitungen dem Bauzylinder 31 zuzuführen. Solche Wartungsöffnungen 98 sind ebenfalls mediendicht gegenüber die Umgebung abgedichtet. Des Weiteren kann ergänzend vorgesehen sein, dass in dem Verschluss 94 eine Zuführöffnung vorgesehen ist, um ein Inertgas zuzuführen. Dabei kann diese Zuführöffnung mit einer Zuführleitung in die Prozesskammer 22 zum Zuführen von Inertgas in Verbindung stehen.
Allen vorbeschriebenen Ausführungsformen ist gemeinsam, dass die Baukammer 24 eine äußere geschlossene Umfangswand 26 aufweist und die Antriebseinrichtung 41 zur Auf- und Abbewegung der Substratplatte 25 sich innerhalb dieser Umfangswand 26 der Baukammer 24 erstreckt bzw. auf- und abbewegbar ist.

Claims

Ansprüche Baukammer für eine Maschine (11) zur Herstellung eines dreidimensionalen Bauteils (12) durch selektives Verfestigen eines schichtweise aufgebrachten Aufbaumaterials mittels eines auf das Aufbaumaterial einwirkenden Strahles (16), mit einem Bauzylinder (31), in welchem eine Substratplatte (25) entlang einer Bauzylinderwand (32) auf- und abbewegbar geführt ist, mit einer am oberen Ende des Bauzylinders (31) vorgesehenen Öffnung (33) zum Einbringen von Aufbaumaterial in den Bauzylinder (31), und mit einer Antriebseinrichtung (41), welche die Substratplatte (25) innerhalb des Bauzylinders auf- und abbewegbar ansteuert, dadurch gekennzeichnet,
- dass eine geschlossene Umfangswand (26) ausgebildet ist, welche den Bauzylinder (31) umgibt, und
- dass die Antriebseinrichtung (41) innerhalb der geschlossenen Umfangswand (26) vorgesehen ist. Baukammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die den Bauzylinder (31) außen umgebende Umfangswand (26) mit dem Bauzylinder (31) verbunden ist und vorzugsweise sich wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, entlang der Höhe des Bauzylinders (31) erstreckt. Baukammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (41) in einer untersten Arbeitsposition bündig oder innerhalb einem unteren Ende des Bauzylinders (31) vorgesehen ist. Baukammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (41) innerhalb der Bauzylinderwand (32) des Bauzylinders (31) angeordnet ist oder dass die Antriebseinrichtung (41) zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, zwischen der Umfangswand (26) und der Bauzylinderwand (32) angeordnet ist. Baukammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (41) zwei separat ansteuerbare Hubelemente (42, 43) aufweist, die jeweils ein Spannelement (58, 59) umfassen, die unabhängig voneinander und aufeinanderfolgend zum Spannen und Lösen ansteuerbar sind. Antriebseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (58, 59) zwischen dem Hubelement (42, 43) und der Bauzylinderwand (32) des Bauzylinders (31) vorgesehen ist und das Hubelement (42, 43) durch Beaufschlagung des Spannelementes (58, 59) an der Bauzylinderwand (32) des Bauzylinders (31) geklemmt gehalten ist. Baukammer nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Hubelement (42) durch das Spannelement (58) geklemmt in dem Bauzylinder (31) gehalten ist und das zweite Hubelement (43) mit einer Hubbewegung ansteuerbar ist und am Ende der Hubbewegung des zweiten Hubelementes (43) dieses Spannelement (59) zur Klemmung beaufschlagbar ist und dass das Spannelement (58) des ersten Hubelementes (42) gelöst und das erste Hubelement (42) mit einer Hubbewegung ansteuerbar ist. Baukammer nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten und zweiten Hubelement (42, 43) ein Getriebe (50) vorgesehen ist. Baukammer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (50) eine Gewindepaarung ist, wobei an dem ersten
Hubelement (42) ein Ring (47) mit einem Innengewinde vorgesehen ist und das zweite Hubelement (43) mit einem Zahnring (52) gekoppelt ist, der ein Außengewinde aufweist und vorzugsweise der Zahnring (52) eine Innenverzahnung aufweist, durch welche der Zahnring (52) mit einem Motor (55) antreibbar ist. Baukammer nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Hubelement (42, 43) eine ringförmige Kontur einer Innenumfangsfläche aufweisen, wobei das erste Hubelement (42) einen C-förmigen Querschnitt mit einem oberen und unteren Hubsegment (44, 46) umfasst und dazwischenliegend das zweite Hubelement (43) vorgesehen und zwischen dem oberen und unteren Hubsegment (44, 46) auf- und abbewegbar geführt ist. Baukammer nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Hubelement (42, 43) jeweils zumindest eine Außenumfangsfläche aufweisen, welche zumindest abschnittsweise der Kontur einer Innenumfangsfläche der Bauzylinderwand (42) des Bauzylinders (21) entsprechen und dass das Spannelement (58, 59) als ein die Außenumfangsfläche der Hubelemente (42, 43) jeweils umgebendes Spannband ausgebildet ist. Baukammer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren umlaufenden Ränder des Spannbandes mit dem jeweiligen Hubelement (42, 43) fest verbunden sind und eine innere Ringfläche des Spannbandes mit Druck eines Mediums beaufschlagbar ist. Baukammer nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (55) innerhalb des ersten und zweiten Hubelementes (42, 43) positionierbar ist. Baukammer nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der Antriebseinrichtung (41) eine Substratplattenaufnahme (61) vorgesehen ist, welche eine Schnittstelle (62) zur austauschbaren Aufnahme der Substratplatte (25) aufweist. Baukammer nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe des Hubweges der Antriebseinrichtung (41) durch die Anzahl der Umdrehungen des Motors (55) ansteuerbar ist, der das Getriebe (50) ansteuert und die Antriebsbewegung des Motors (55) durch das Getriebe (50) in eine Hubbewegung umsetzbar ist. Baukammer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (41) wenigstens drei Hubstangen (66) umfasst und an jeder Hubstange (66) ein Tragarm (74) vorgesehen ist, der entlang der Hubstange (66) auf- und abbewegbar ist. Baukammer nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass in der Bauzylinderwand (32) des Bauzylinders (31) ein Längsschlitz (84) vorgesehen ist, durch welchen sich der Tragarm (74) in das Innere des Bauzylinders (31) erstreckt. Baukammer nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein den Längsschlitz (84) verschließender Verschlussmechanismus (85) mit einem lösbaren Band (86) vorgesehen ist, welches entsprechend der Hubbewegung dem Tragarm (74) folgt. Baukammer nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Bauzylinder (31) ein Boden (34) vorgesehen ist, der sich bis zur Umfangswand (26) erstreckt. Baukammer nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubstange (66) als ein zylindrischer Führungsstab ausgebildet ist und zwischen der Hubstange (66) und dem Tragarm (74) zumindest zwei Klemmhülsen (76, 77) vorgesehen sind, wobei die erste Klemmhülse (76) gegen die Hubstange (66) spannbar ist und die zweite Klemmhülse (77) gegen die Umfangswand (26) oder ein zwischen die Umfangswand (26) und die Bauzylinderwand (32) des Bauzylinders (31) eingesetzte und vorzugsweise geschlitzte Führung (65) spannbar ist. Baukammer nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass im Boden (34) zwischen dem Bauzylinder (31) und der Umfangswand (26) für jede Hubstange (66) ein Kolbenraum (68) vorgesehen ist, in welchem ein fest an der Hubstange (66) angeordneter Kolben (67) auf- und abbewegbar geführt ist und dass die Kolbenaufnahme (68) durch einen Verschluss (69) geschlossen ist. Baukammer nach Anspruch 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des Bodens (34) sich ein Ende der Hubstange (66) erstreckt und eine Stelleinrichtung (70) zur Ansteuerung des Hubweges aufweist. Baukammer nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass diese Stelleinrichtung (70) durch eine Hubverstellmutter (72) gebildet ist, welche an einem Einstellabschnitt (71) der Hubstange (66) angreift, wobei die Hubverstellmutter (72) eine Außenverzahnung aufweist. Baukammer nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass alle Stelleinrichtungen (70) der Hubstangen (66) gleichzeitig mit einem Riemen oder einem Zahnrad synchron zur Einstellung der Größe des Hubweges ansteuerbar sind. Baukammer nach einem der Ansprüche 19 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass am oberen Ende der Hubstangen (66) ein Lager (73) vorgesehen ist, durch welches die Hubstangen (66) auf- und abbewegbar innerhalb der Führung (65) sowie verdrehsicher geführt ist. Baukammer nach einem der Ansprüche 16 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Hubbewegung des Tragarmes (74) an dem als Führungsstab ausgebildete Hubstange (66) der Kolben (67) der Hubstange (66) in einer unteren Position im Kolbenraum (68) vorgesehen ist und die an der Umfangswand der Führung (65) angreifende Klemmhülse (77) gelöst und die an der Hubstange (66) angreifende Klemmhülse (76) gespannt ist, dass darauffolgend der Kolbenraum (68) mit Druck beaufschlagt und die Hubstange (66) mit dem Tragarm entsprechend dem eingestellten Hubweg vertikal nach oben bewegt wird, dass darauffolgend die Klemmhülse (77) gegenüber der Umfangswand (26) oder Führung (65) gespannt und danach die Klemmhülse (76) zur Hubstange (66) gelöst wird, dass die Hubstange (66) in die untere Position überführbar ist und darauffolgend die Klemmhülse (76) zur Hubstange (66) wieder gespannt und die Klemmhülse (77) zur Umfangswand (26) oder zur Führung (65) drucklos geschalten ist. Baukammer nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubstange (66) der Antriebseinrichtung (41) als eine Gewindespindel ausgebildet ist und zwischen der Gewindespindel und dem Tragarm (74) eine Spindelmutter vorgesehen ist. Baukammer nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass am unteren Ende der Gewindespindel in dem Boden (34) an jeder Gewindespindel ein Zahnritzel vorgesehen ist und jede Gewindespindel durch einen Zahnring (72) gekoppelt ist, der mit einem Motor antreibbar ist oder dass an jeder Gewindespindel ein Motor vorgesehen ist. Baukammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Umfangswand (26) und der Bauzylinderwand (32) des Bauzylinders (31) eine Kühlanordnung (91) vorgesehen ist. Baukammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Unterseite oder einem unteren Abschnitt der geschlossenen Umfangswand (26) ein vorzugsweise lösbarer Verschluss (94), insbesondere wannenförmiger oder deckelförmiger Verschluss (94), vorgesehen ist, der mit der geschlossenen Umfangswand (26) mediendicht verbunden ist. Maschine zur Herstellung von dreidimensionalen Bauteilen (12) durch selektives Verfestigen eines schichtweise aufgebrachten Aufbaumaterials mittels eines auf das Aufbaumaterial einwirkende Strahls (16), mit zumindest einer Prozesskammer (22), welches zumindest eine in einer X-/Y-Ebene ausgerichtete Arbeitsfläche (21) aufweist, der eine Baukammer (24) zugeordnet ist, in welcher eine Substratplatte (25) mit einer Antriebseinrichtung (41) verfahrbar angesteuert ist und auf welcher das dreidimensionale Bauteil (12) erzeugt wird, mit einer Strahlquelle (15) zur Erzeugung des Strahles (16) und zumindest einer Ablenkeinrichtung (18), durch welche der zumindest eine Strahl (16) auf das zu verfestigende Aufbaumaterial im Bauzylinder (24) geführt und abgelenkt ist, mit einer Auftrags- und Nivelliereinrichtung (30), welche oberhalb der Arbeitsfläche (21) zum Aufbringen des Aufbaumaterials relativ zur Baukammer (24) verfahrbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Baukammer (24) nach einem der Ansprüche 1 bis 30 ausgebildet ist.
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