EP4608585A1 - Vorrichtung und verfahren zur inertisierung einer prozesskammer für die additive fertigung eines werkstücks - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur inertisierung einer prozesskammer für die additive fertigung eines werkstücks

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EP4608585A1
EP4608585A1 EP23789312.8A EP23789312A EP4608585A1 EP 4608585 A1 EP4608585 A1 EP 4608585A1 EP 23789312 A EP23789312 A EP 23789312A EP 4608585 A1 EP4608585 A1 EP 4608585A1
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EP
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process chamber
gas
fluidization
cushion
workpiece
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Application number
EP23789312.8A
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English (en)
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Inventor
Jakob KAISER
Florian SCHAEDE
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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 EP4608585A1 publication Critical patent/EP4608585A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • the invention relates to a device for additive manufacturing of a workpiece.
  • the device has a process chamber in which the workpiece can be additively built up.
  • the device also has a gas inlet and a gas outlet on the process chamber for passing protective gas through the process chamber in order to inertize the process chamber and/or achieve a gas flow in the manufacturing process.
  • WO 2019/162190 Al discloses such a generic device in which a process chamber for the additive manufacturing of three-dimensional structures is flowed through with protective gas. According to WO 2019/162190 Al, the protective gas is flowed into the process chamber at specific points.
  • WO 2018/086887 Al teaches the use of a porous wall to allow gas to enter a process chamber.
  • the object of the invention is thus achieved by a device as described at the outset, in which the gas inlet has a fluidization pad.
  • the fluidization pad has a plate with several grids arranged one behind the other with respect to the flow direction of the fluidization pad.
  • the fluidization pad enables a particularly uniform, essentially laminar and turbulence-free gas flow. This allows the gas in the process chamber to be displaced by protective gas flowing in in blocks.
  • there is practically no turbulence or dilution of the gas in the process chamber with protective gas but the gas in the process chamber is effectively and quickly pushed out of the process chamber by the front "wall" of the protective gas block. The inerting of the process chamber can thus be achieved very quickly and with very little protective gas.
  • the plate of the fluidization cushion can be designed in the form of a wire mesh composite plate.
  • the outer grid or the outer wire mesh layers can have flattened peaks in order to optimize the outflow behavior.
  • the fluidization cushion preferably has a pore size between 5 pm and 500 pm.
  • the plate of the fluidization cushion can be curved in order to achieve a particularly laminar gas flow adapted to the design of the process chamber.
  • the fluidization cushion can be used to inert a part, in particular a large part, of the piping to/from the process chamber.
  • the gas inlet can have a T-shaped stirring piece.
  • the gas inlet has a Y-shaped pipe piece.
  • the trunk (lower part of the Y-shape) preferably faces the process chamber.
  • the fluidization cushion can be arranged on a first branch of the Y-shape so that protective gas can flow essentially in a straight line into the process chamber.
  • the second branch of the Y-shape can lead to a pump of the device.
  • the pump can be arranged fluidically between the gas outlet and the second branch.
  • a filter can be arranged on the pump.
  • the gas inlet and the gas outlet can be arranged opposite each other.
  • the additive structure can be provided between the gas inlet and the gas outlet, in particular in a construction cylinder.
  • the inerting of the process chamber can be carried out even more effectively if the device has at least one further fluidization pad for the flow of protective gas into the process chamber.
  • the at least one further fluidization pad can be arranged on the inside of a first chamber wall of the process chamber.
  • the at least one further fluidization pad has a plate with several grids.
  • a further gas outlet can be provided opposite the at least one further fluidization cushion, so that protective gas can flow through the process chamber essentially in a straight line from the at least one further fluidization cushion, through the process chamber and out of the further gas outlet.
  • the plate of the at least one further fluidization cushion can be curved in order to achieve a particularly laminar gas flow that is adapted to the design of the process chamber.
  • the at least one further fluidization cushion and the fluidization cushion can be designed in the same way.
  • the at least one further fluidization cushion preferably covers the inside of the first chamber wall predominantly, in particular almost completely, particularly preferably completely.
  • the inside of the first chamber wall can be predominantly, in particular almost completely, particularly preferably completely, covered by several further fluidization cushions.
  • the several further fluidization cushions each have a plate with several grids.
  • the several further fluidization cushions can be designed in the same way, in particular in the same way as the fluidization cushion.
  • the device is designed for additive manufacturing of the workpiece in the powder bed.
  • the device is preferably designed for powder bed-based laser melting (laser metal fusion process).
  • the object according to the invention is further achieved by a method for inerting a device described here with the following method step: A1) inflow of protective gas via the fluidization cushion into the process chamber and outflow of gas (air) from the process chamber via the gas outlet.
  • A1 inflow of protective gas via the fluidization cushion into the process chamber and outflow of gas (air) from the process chamber via the gas outlet.
  • the process step Al therefore preferably represents a step for inerting the process chamber before the actual construction of the workpiece.
  • the method preferably comprises the following method step: B) Switching on the pump and additive construction of the workpiece.
  • process step B there is preferably no inflow of protective gas via the fluidization pad.
  • inerting can preferably be carried out using the fluidization pad before the process starts while the pump is running and/or it can be temporarily re-inerted using the fluidization pad during the additive construction of the workpiece.
  • the following process step preferably takes place:
  • A2) Inflow of protective gas via the at least one, in particular several further fluidization cushions and outflow of gas via the further gas outlet.
  • this process step preferably no additive manufacturing of the workpiece takes place and/or the pump is switched off.
  • the process step Al therefore preferably represents a step for inerting the process chamber before the actual construction of the workpiece.
  • Noble gas and/or nitrogen are preferably used as protective gas (inert gas).
  • Fig. 1 shows a schematic of a device for the additive manufacturing of a workpiece in a process chamber, wherein Fig. 1 shows the inerting of a part of the process chamber through which flow is actively carried out during the construction of the workpiece.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of the device from Fig. 1, wherein Fig. 2 illustrates the inerting of a part of the process chamber through which no active flow occurs during the construction of the workpiece.
  • Fig. 3 shows schematically the device from Figs. 1 and 2, whereby Fig. 3 shows the active flow through the process chamber during the construction of the workpiece.
  • Figs. 1-3 further illustrate an embodiment of a method according to the invention.
  • Fig. 1 shows a device 10 for additive manufacturing with a process chamber 12, a gas inlet 14 for introducing protective gas 16 and a gas outlet 18 for removing the protective gas 16.
  • the protective gas 16 or inert gas is preferably in the form of noble gas or nitrogen.
  • the protective gas 16 flows in via a fluidization cushion 20, which has a plate 22 with several grids 24.
  • the grids 24 generate a very laminar gas flow with very little turbulence.
  • the protective gas 16 flows out in blocks and pushes gas 26 present in the process chamber 12 out of the process chamber 12 via the gas outlet 18.
  • a first valve 28, possibly with a filter 30, to the ambient atmosphere 32 can be provided.
  • Fig. 1 shows a first method step of a method 34 for inerting the process chamber 12. Further method steps are shown in Figs. 2 and 3.
  • Fig. 2 shows the device 10 or the method 34 with the process chamber 12, wherein it can be seen from Fig. 2 that no protective gas flow occurs from the fluidization cushion 20.
  • the process chamber 12 has a first chamber wall 36, the inside of which is completely covered with further fluidization pads 38a, 38b.
  • the further fluidization pads 38a, b each have a plate 22 with several grids 24.
  • Protective gas 16 flows in blocks from the further fluidization pads 38a, b in order to force gas 26 in blocks out of the process chamber 12 from a further gas outlet 40, and possibly a further filter 42.
  • Fig. 3 shows the device 10 or the method 34 during the production of a workpiece 44 by melting a powder layer 46 in certain areas with a laser beam 48.
  • the additive manufacturing preferably takes place in a construction cylinder 50.
  • a pump 52 circulates protective gas 16 - if necessary through a pre-filter 54.
  • the pre-filter 54 can be designed in the form of a filter unit.
  • a filter fluidization pad (not shown) can be provided on the pre-filter 54, which is in particular designed the same as the fluidization pad 20.
  • the fluidization cushion 20 and the other fluidization cushions 38a, b are preferably switched off unless an oxygen sensor (not shown) measures a significant increase in the oxygen content.
  • the gas inlet 14 is Y-shaped, with a trunk 56, a first branch 58 and a second branch 60.
  • the fluidization cushion 20 is arranged in the first branch 58.
  • the second branch 60 leads to the pump 52.
  • the trunk 56 leads - here via a honeycomb-shaped distributor 62 - into the interior of the process chamber 12.
  • the invention relates in summary to a device 10 for the additive manufacturing of a workpiece 44.
  • the device 10 has at least one fluidization pad 20 in order to flow protective gas 16 in a block-like and uniform manner into the interior of a process chamber 12. This allows the process chamber 12 to be effectively inerted.
  • a gas outlet 18 is preferably arranged opposite a gas inlet 14 with the fluidization pad 20.
  • the invention further relates to a method 34 for operating such a device 10.
  • the process chamber 12 is preferably inerted by the fluidization pad 20 before the additive manufacturing of the workpiece 44 begins, with a pump 52 ensuring that the protective gas 16 flows through the process chamber 12 during the additive manufacturing.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zur additiven Fertigung eines Werkstücks (44). Die Vorrichtung (10) weist zumindest ein Fluidisierungskissen (20) auf, um Schutzgas (16) blockförmig und gleichmäßig ins Innere einer Prozesskammer (12) einzuströmen. Hierdurch kann die Prozesskammer (12) effektiv inertisiert werden. Ein Gasauslass (18) ist vorzugsweise einem Gaseinlass (14) mit dem Fluidisierungskissen (20) gegenüberliegend angeordnet. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren (34) zum Betrieb einer solchen Vorrichtung (10). In dem Verfahren (34) wird vorzugsweise eine Inertisierung der Prozesskammer (12) durch das Fluidisierungskissen (20) erzielt, bevor die additive Fertigung des Werkstücks (44) beginnt, wobei während der additiven Fertigung eine Pumpe (52) für die Durchströmung der Prozesskammer (12) mit Schutzgas (16) sorgt.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Inertisierung einer Prozesskammer für die additive Fertigung eines Werkstücks
Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur additiven Fertigung eines Werkstücks. Die Vorrichtung weist eine Prozesskammer auf, in der das Werkstück additiv aufbaubar ist. Die Vorrichtung weist weiterhin an der Prozesskammer einen Gaseinlass und einen Gasauslass zur Durchführung von Schutzgas durch die Prozesskammer auf, um eine Inertisierung der Prozesskammer und/oder eine Gasströmung im Fertigungsprozess zu erreichen.
Aus der WO 2019/162190 Al ist eine solche gattungsgemäße Vorrichtung bekannt geworden, bei der eine Prozesskammer zur additiven Fertigung dreidimensionaler Strukturen mit Schutzgas durchströmt wird. Das Schutzgas wird gemäß der WO 2019/162190 Al punktuell in die Prozesskammer eingeströmt.
Die WO 2018/086887 Al lehrt, zum Gaseinlass in eine Prozesskammer eine poröse Wand einzusetzen.
Aufgabe der Erfindung
Es ist demgegenüber Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereit zu stellen, die eine signifikant effektivere Inertisierung einer Prozesskammer ermöglichen. Beschreibung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 8. Die Unteransprüche geben bevorzugte Weiterbildungen wieder.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird somit gelöst durch eine eingangs beschriebene Vorrichtung, bei der der Gaseinlass ein Fluidisierungskissen aufweist. Das Fluidisierungskissen weist eine Platte mit mehreren bezüglich der Durchströmungsrichtung des Fluidisierungskissens hintereinander angeordneten Gittern auf. Das Fluidisierungskissen ermöglicht einen besonders gleichmäßigen, im Wesentlichen laminaren und wirbelfreien Gasfluss. Hierdurch kann das sich in der Prozesskammer befindende Gas durch blockförmig einströmendes Schutzgas verdrängt werden. Im Gegensatz zum Stand der Technik findet praktisch keine Verwirbelung und Verdünnung des sich in der Prozesskammer befindenden Gases mit Schutzgas statt, sondern das sich in der Prozesskammer befindende Gas wird effektiv und schnell von der vorderen „Wand" des Schutzgasblockes aus der Prozesskammer geschoben. Die Inertisierung der Prozesskammer kann dadurch sehr schnell und mit sehr wenig Schutzgas erreicht werden.
Die Platte des Fluidisierungskissens kann in Form einer Drahtgewebe-Verbund- platte ausgebildet sein. Das äußere Gitter bzw. die äußeren Drahtgewebelagen kann/können abgeflachte Kuppen aufweisen, um das Abströmverhalten zu optimieren. Das Fluidisierungskissen weist vorzugsweise eine Porengröße zwischen 5 pm und 500 pm auf.
Die Platte des Fluidisierungskissens kann gebogen ausgebildet sein, um eine besonders laminare, an die Bauform der Prozesskammer angepasste Gasströmung zu erzielen.
Das Fluidisierungskissen kann zur Inertisierung eines Teils, insbesondere eines Großteils, der Verrohrung an/zu der Prozesskammer einsetzbar sein. Der Gaseinlass kann ein T-förmiges Rührstück aufweisen. In besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung weist der Gaseinlass ein Y-förmiges Rohrstück auf. Der Stamm (Unterteil der Y-Form) ist vorzugsweise der Prozesskammer zugewandt. Das Fluidisierungskissen kann an einem ersten Ast der Y-Form angeordnet sein, sodass Schutzgas im Wesentlichen geradlinig in die Prozesskammer einströmen kann.
Der zweite Ast der Y-Form kann zu einer Pumpe der Vorrichtung führen. Die Pumpe kann fluidisch zwischen dem Gasauslass und dem zweiten Ast angeordnet sein. An der Pumpe kann ein Filter angeordnet sein.
Um eine besonders geradlinige Durchströmung der Prozesskammer zu erreichen, können der Gaseinlass und der Gasauslass sich gegenüberliegend angeordnet sein. Der additive Aufbau kann, insbesondere in einem Bauzylinder, zwischen dem Gaseinlass und dem Gasauslass vorgesehen sein.
Die Inertisierung der Prozesskammer kann noch effektiver durchgeführt werden, wenn die Vorrichtung zumindest ein weiteres Fluidisierungskissen zum Einströmen von Schutzgas in die Prozesskammer aufweist. Das zumindest eine weitere Fluidisierungskissen kann an der Innenseite einer ersten Kammerwand der Prozesskammer angeordnet sein. Das zumindest eine weitere Fluidisierungskissen weist eine Platte mit mehreren Gittern auf.
Dem zumindest einen weiteren Fluidisierungskissen gegenüberliegend kann ein weiterer Gasauslass vorgesehen sein, sodass Schutzgas die Prozesskammer im Wesentlichen geradlinig vom zumindest einen weiteren Fluidisierungskissen durch die Prozesskammer und aus dem weiteren Gasauslass strömen kann.
Die Platte des zumindest einen weiteren Fluidisierungskissens kann gebogen ausgebildet sein, um eine besonders laminare, an die Bauform der Prozesskammer angepasste Gasströmung zu erzielen. Das zumindest eine weitere Fluidisierungskissen und das Fluidisierungskissen können gleich ausgebildet sein. Das zumindest eine weitere Fluidisierungskissen bedeckt vorzugsweise die Innenseite der ersten Kammerwand überwiegend, insbesondere nahezu vollständig, besonders bevorzugt vollständig. Alternativ dazu kann die Innenseite der ersten Kammerwand überwiegend, insbesondere nahezu vollständig, besonders bevorzugt vollständig, von mehreren weiteren Fluidisierungskissen bedeckt sein. Die mehreren weiteren Fluidisierungskissen weisen jeweils eine Platte mit mehreren Gittern auf. Die mehreren weiteren Fluidisierungskissen können gleich, insbesondere gleich wie das Fluidisierungskissen, ausgebildet sein.
In besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist die Vorrichtung zur additiven Fertigung des Werkstücks im Pulverbett ausgebildet. Die Vorrichtung ist dabei vorzugsweise zum pulverbettbasierten Laserschmelzen (Laser Metal Fusion Verfahren) ausgebildet.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur Inertisierung einer hier beschriebenen Vorrichtung mit folgendem Verfahrensschritt: Al) Einströmen von Schutzgas über das Fluidisierungskissen in die Prozesskammer und Ausströmen von Gas (Luft) aus der Prozesskammer über den Gasauslass. Während dieses Verfahrensschrittes erfolgt vorzugsweise keine additive Fertigung des Werkstücks und/oder ist die Pumpe ausgeschaltet.
Der Verfahrensschritt Al stellt somit vorzugsweise einen Schritt zur Inertisierung der Prozesskammer vor dem eigentlichen Aufbau des Werkstücks dar.
Das Verfahren weist vorzugsweise folgenden Verfahrensschritt auf: B) Einschalten der Pumpe und additiver Aufbau des Werkstücks.
Während des Verfahrensschrittes B erfolgt vorzugsweise kein Einströmen von Schutzgas über das Fluidisierungskissen. Allerdings kann vorzugsweise vor Prozessstart bei laufender Pumpe durch das Fluidisierungskissen inertisiert werden und/oder während des additiven Aufbaus des Werkstücks zeitweise durch das Fluidisierungskissen nachinertisiert werden. Vor oder nach dem Verfahrensschritt Al und vor dem Verfahrensschritt B erfolgt vorzugsweise folgender Verfahrensschritt:
A2) Einströmen von Schutzgas über das zumindest eine, insbesondere mehrere weitere Fluidisierungskissen und Ausströmen von Gas über den weiteren Gasauslass. Während dieses Verfahrensschrittes erfolgt vorzugsweise keine additive Fertigung des Werkstücks und/oder ist die Pumpe ausgeschaltet.
Der Verfahrensschritt Al stellt somit vorzugsweise einen Schritt zur Inertisierung der Prozesskammer vor dem eigentlichen Aufbau des Werkstücks dar.
Als Schutzgas (Inertgas) wird vorzugsweise Edelgas und/oder Stickstoff eingesetzt.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung und Zeichnung
Fig. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur additiven Fertigung eines Werkstücks in einer Prozesskammer, wobei in Fig. 1 das Inertisieren eines während des Aufbaus des Werkstücks aktiv durchströmten Teils der Prozesskammer dargestellt ist.
Fig. 2 zeigt schematisch die Vorrichtung aus Fig. 1, wobei in Fig. 2 das Inertisieren eines während des Aufbaus des Werkstücks nicht aktiv durchströmten Teils der Prozesskammer dargestellt ist.
Fig. 3 zeigt schematisch die Vorrichtung aus den Fign. 1 und 2, wobei in Fig. 3 die aktive Durchströmung der Prozesskammer während des Aufbaus des Werkstücks dargestellt ist.
Die Fign. 1-3 stellen weiterhin eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens dar. Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 10 zur additiven Fertigung mit einer Prozesskammer 12, einem Gaseinlass 14 zur Einführung von Schutzgas 16 und einem Gasauslass 18 zur Abführung des Schutzgases 16. Das Schutzgas 16 bzw. Inertgas, liegt vorzugsweise in Form von Edelgas bzw. Stickstoff vor.
Das Schutzgas 16 wird über ein Fluidisierungskissen 20 eingeströmt, das eine Platte 22 mit mehreren Gittern 24 aufweist. Die Gitter 24 erzeugen eine sehr laminare Gasströmung mit sehr wenigen Turbulenzen. Hierdurch wird das Schutzgas 16 blockförmig ausgeströmt und schiebt in der Prozesskammer 12 vorhandenes Gas 26 über den Gasauslass 18 aus der Prozesskammer 12. Dabei kann ein erstes Ventil 28, eventuell mit einem Filter 30, zur Umgebungsatmosphäre 32 vorgesehen sein.
Fig. 1 zeigt einen ersten Verfahrensschritt eines Verfahrens 34 zur Inertisierung der Prozesskammer 12. Weitere Verfahrensschritte sind in den Fign. 2 und 3 gezeigt.
Fig. 2 zeigt die Vorrichtung 10 bzw. das Verfahren 34 mit der Prozesskammer 12, wobei aus Fig. 2 ersichtlich ist, dass kein Schutzgasstrom aus dem Fluidisierungskissen 20 erfolgt.
Die Prozesskammer 12 weist eine erste Kammerwand 36 auf, deren Innenseite vollständig mit weiteren Fluidisierungskissen 38a, 38b bedeckt ist. Die weiteren Fluidisierungskissen 38a, b weisen jeweils eine Platte 22 mit mehreren Gittern 24 auf. Schutzgas 16 strömt blockförmig aus den weiteren Fluidisierungskissen 38a, b, um Gas 26 blockförmig aus der Prozesskammer 12 aus einem weiteren Gasauslass 40, und eventuell einem weiteren Filter 42, zu drängen.
Fig. 3 zeigt die Vorrichtung 10 bzw. das Verfahren 34 während der Fertigung eines Werkstücks 44 durch bereichsweises Schmelzen einer Pulverschicht 46 mit einem Laserstrahl 48. Die additive Fertigung erfolgt dabei vorzugsweise in einem Bauzylinder 50. Während der additiven Fertigung des Werkstücks 44 wälzt eine Pumpe 52 Schutzgas 16 - gegebenenfalls durch einen Vorfilter 54 - um. Der Vorfilter 54 kann in Form einer Filtereinheit ausgebildet sein.
Allgemein gesagt, kann am Vorfilter 54 ein Filter-Fluidisierungskissen (nicht gezeigt) vorgesehen sein, das insbesondere gleich ausgebildet ist wie das Fluidisierungskissen 20.
Das Fluidisierungskissen 20 und die weiteren Fluidisierungskissen 38a, b sind dabei vorzugsweise ausgeschaltet, es sei denn, ein Sauerstoffsensor (nicht gezeigt) misst einen signifikanten Anstieg des Sauerstoffgehalts.
Aus Fig. 3 ist ersichtlich, dass der Gaseinlass 14 Y-förmig ausgebildet ist, mit einem Stamm 56, einem ersten Ast 58 und einem zweiten Ast 60. Das Fluidisierungskissen 20 ist im ersten Ast 58 angeordnet. Der zweite Ast 60 führt zur Pumpe 52. Der Stamm 56 führt - hier über einen wabenförmigen Verteiler 62 - ins Innere der Prozesskammer 12.
Unter Vornahme einer Zusammenschau aller Figuren der Zeichnung betrifft die Erfindung zusammenfassend eine Vorrichtung 10 zur additiven Fertigung eines Werkstücks 44. Die Vorrichtung 10 weist zumindest ein Fluidisierungskissen 20 auf, um Schutzgas 16 blockförmig und gleichmäßig ins Innere einer Prozesskammer 12 einzuströmen. Hierdurch kann die Prozesskammer 12 effektiv inertisiert werden. Ein Gasauslass 18 ist vorzugsweise einem Gaseinlass 14 mit dem Fluidisierungskissen 20 gegenüberliegend angeordnet. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren 34 zum Betrieb einer solchen Vorrichtung 10. In dem Verfahren 34 wird vorzugsweise eine Inertisierung der Prozesskammer 12 durch das Fluidisierungskissen 20 erzielt, bevor die additive Fertigung des Werkstücks 44 beginnt, wobei während der additiven Fertigung eine Pumpe 52 für die Durchströmung der Prozesskammer 12 mit Schutzgas 16 sorgt. Bezuqszeichenliste
10 Vorrichtung 38a, b weiteres Fluidisierungskissen
12 Prozesskammer 40 weiterer Gasauslass 14 Gaseinlass 42 weiterer Filter
16 Schutzgas 20 44 Werkstück
18 Gasauslass 46 Pulverschicht
20 Fluidisierungskissen 48 Laserstrahl
22 Platte 50 Bauzylinder 24 Gitter 52 Pumpe
26 Gas 25 54 Vorfilter
28 erstes Ventil 56 Stamm (der Y-Form)
30 Filter 58 erster Ast (der Y-Form)
32 Umgebungsatmosphäre 60 zweiter Ast (der Y-Form) 34 Verfahren 62 wabenförmigen Verteiler
36 erste Kammerwand

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (10) zur additiven Fertigung eines Werkstücks (44), wobei die Vorrichtung (10) Folgendes aufweist: a) eine Prozesskammer (12) zum Aufbau des Werkstücks (44); b) einen Gaseinlass (14) zur Einführung von Schutzgas (16) in die Prozesskammer (12); c) einen Gasauslass (18) aus der Prozesskammer (12) zur Abführung des Schutzgases (16); dadurch gekennzeichnet, dass der Gaseinlass (14) ein Fluidisierungskissen (20) aufweist, wobei das Fluidisierungskissen (20) eine Platte (22) mit mehreren hintereinander in Durchströmungsrichtung angeordneten Gittern (24) aufweist, um einen gleichmäßigen Gaseinfluss zu erreichen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Gaseinlass (14) Y-förmig ausgebildet ist, wobei der Stamm (56) der Y-Form mittelbar oder unmittelbar in die Prozesskammer (12) mündet und wobei das Fluidisierungskissen (20) an einem ersten Ast (58) der Y-Form angeordnet ist, sodass über den Stamm (56) der Y-Form Schutzgas (16) in die Prozesskammer (12) einströmbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der der zweite Ast (60) der Y-Form mit einer Pumpe (52) der Vorrichtung (10) verbunden ist, wobei die Pumpe (52) anderenends mit dem Gasauslass (18) der Prozesskammer (12) verbunden ist, sodass Schutzgas (16) aus dem Gasauslass (18) abgesaugt und über die Pumpe (52), und weiter den Stamm (56) der Y-Form, in die Prozesskammer (12) einströmbar ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Gaseinlass (14) und der Gasauslass (18) einander gegenüberliegend angeordnet sind, wobei der additive Aufbau des Werkstücks (44) zwischen dem Gaseinlass (14) und dem Gasauslass (18) erfolgen kann.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der ein weiteres Fluidisierungskissen (38a, b) zum Einströmen von Schutzgas (16) in die Prozesskammer (12) an einer ersten Kammerwand (36) der Prozesskammer (12) angeordnet ist, wobei das weitere Fluidisierungskissen (38a, b) eine Platte (22) mit mehreren hintereinander in Durchströmungsrichtung angeordneten Gittern (24) aufweist, wobei dem weiteren Fluidisierungskissen (38a, b) gegenüberliegend ein weiterer Gasauslass (40) in der Prozesskammer (12) angeordnet ist, sodass Schutzgas (16) vom weiteren Fluidisierungskissen (38a, b) durch die Prozesskammer (12), und weiter aus dem weiteren Gasauslass (40), strömen kann.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei dem das weitere Fluidisierungskissen (38a, b) die erste Kammerwand (36) bedeckt oder mehrere weitere Fluidisierungskissen (38a, b) vorgesehen sind, wobei die weiteren Fluidisierungskissen (38a, b) jeweils eine Platte (22) mit mehreren hintereinander in Durchströmungsrichtung angeordneten Gittern (24) aufweisen, wobei die Platten (22) die erste Kammerwand (36) bedecken.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Vorrichtung (10) zur additiven Fertigung des Werkstücks (44) im Pulverbett ausgebildet ist.
8. Verfahren (34) zur Inertisierung einer Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit den Verfahrensschritten:
Al) Einströmen von Schutzgas (16) über das Fluidisierungskissen (20) in die Prozesskammer (12) und Ausströmen von Gas (26) aus der Prozesskammer (12) über den Gasauslass (18), wobei kein additiver Aufbau des Werkstücks (44) erfolgt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem das Verfahren (34) den folgenden Verfahrensschritt aufweist:
B) Einschalten der Pumpe (52) und additiver Aufbau des Werkstücks (44).
10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem im Verfahrensschritt B kein Einströmen von Schutzgas (16) über das Fluidisierungskissen (20) erfolgt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, in Verbindung mit Anspruch 5, bei dem das Verfahren (34) den folgenden Verfahrensschritt aufweist:
A2) Einströmen von Schutzgas (16) über das weitere Fluidisierungskissen (38a, b) in die Prozesskammer (12) und Ausströmen von Gas (26) aus der Prozesskammer (12) über den weiteren Gasauslass (40), wobei kein Einströmen von Schutzgas (16) über das Fluidisierungskissen (20) und kein additiver Aufbau des Werkstücks (44) erfolgen, wobei der Verfahrensschritt A2 vor oder nach dem Verfahrensschritt Al durchgeführt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, bei dem als Schutzgas (16) ein Edelgas und/oder Stickstoff eingesetzt wird.
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