EP4727714A1

EP4727714A1 - Justierverfahren, beschichter sowie additive fertigungsvorrichtung

Info

Publication number: EP4727714A1
Application number: EP24728592.7A
Authority: EP
Inventors: Patrick Bregler; Sören GLOCK
Original assignee: Trumpf Laser und Systemtechnik GmbH
Current assignee: Trumpf Laser und Systemtechnik GmbH
Priority date: 2023-06-15
Filing date: 2024-05-22
Publication date: 2026-04-22
Also published as: US20260102976A1; DE102023115617A1; WO2024256137A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Justierverfahren (10) zum Ausrichten von Komponenten einer additiven Fertigungsvorrichtung (12) unter Verwenden eines eine Messvorrichtung (42) aufweisenden Beschichters (26) der additiven Fertigungsvorrichtung (12), aufweisend die Verfahrensschritte: d) Positionieren (44) von zumindest einem Messtaster (46) der Messvorrichtung (42) in einer Ausrichtungsposition (48) vertikal über einer Prozessplatte (22) der additiven Fertigungsvorrichtung (12); wobei der Messtaster (46) eine Referenzlage (50) mit einem vorbestimmten senkrechten Referenzabstand (52) zu einer Fertigungsebene (18) der additiven Fertigungsvorrichtung (12) aufweist; f) Ausrichten (54) der Fertigungsebene (18) und der Prozessplatte (22) zueinander durch Verstellen von zumindest einer Höhenverstellung (56, 58) der additiven Fertigungsvorrichtung (12); wobei ein Verstellen bis zum Antasten des Messtasters (46) in der Referenzlage (50) durch die Prozessplatte (22) erfolgt. Die Erfindung betrifft zudem einen Beschichter (26) mit einer Messvorrichtung (42) sowie eine additive Fertigungsvorrichtung (12) mit einem Beschichter (26).

Description

Justierverfahren, Beschichter sowie additive Fertigungsvorrichtung

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Justierverfahren zum Ausrichten von Komponenten einer additiven Fertigungsvorrichtung. Zudem betrifft die Erfindung einen Beschichter sowie eine additive Fertigungsvorrichtung.

Derartige Verfahren und Vorrichtungen kommen typischerweise vor der Inbetriebnahme der additiven Fertigungsvorrichtung als auch vor der Fertigung von einzelnen Fertigungsaufträgen durch die additive Fertigungsvorrichtung zur Anwendung.

Dabei werden die verschiedenen Komponenten der additiven Fertigungsvorrichtung hinsichtlich ihrer Koordinatensystem und Ausrichtungen aufeinander abgestimmt, um ein Zusammenwirken innerhalb eines vorbestimmten Koordinatensystems der additiven Fertigungsvorrichtung zu ermöglichen. Eine unzureichende Abstimmung führt zu einer erheblichen Minderung der Fertigungsqualität durch die additive Fertigungsvorrichtung.

Beispielsweise ist die Ausrichtung einer Prozesskammer, bzw. eines Prozesskammerbodens flächenbündig zu einer Bauplatte für die Ausbildung einer zu verfestigenden Schichtdicke des Prozesspulvers entscheidend. Weiter beispielsweise ist ein Beschichter in einer Fertigungsebene der additiven Fertigungsvorrichtung zu positionieren, um ein effektives Einbringen des Prozesspulvers sicherzustellen. Darüber hinaus muss bei herkömmlichen additiven Fertigungsvorrichtungen vor jedem Fertigen eines Fertigungsauftrags die Substratplatte in eine vorbestimmte Fertigungsebene, bzw. in eine Beschichtungs- und Belichtungsebene gefahren werden. Hierbei kann es beispielsweise durch Abnutzung oder thermische Ausdehnung der Substratplatte und/oder durch Ungenauigkeiten in der Höhenverstellung zu einem Versatz und/oder zu einer Schräglage der Substratplatte gegenüber der Fertigungsebene kommen, was sich ebenso mindernd auf die Fertigungsqualität auswirkt.

Ein Ausrichten vor der Inbetriebnahme der additiven Fertigungsvorrichtung erfolgt dabei typischerweise durch einen Bediener mittels zeitaufwendigem und mühseligem händisches Justieren der einzelnen Komponenten. Die ordnungsgemäße Ausrichtung der Substratplatte wird ebenso händisch durch den Bediener sichergestellt.

Zwar kann die Fertigungsqualität der additiven Fertigungsvorrichtung bei den bekannten Verfahren hochgehalten werden, jedoch lediglich bei einer verringerten Fertigungsgeschwindigkeit sowie einem verringerten Automatisierungsgrad der additiven Fertigungsgeschwindigkeit

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, bei dem die Fertigungsgeschwindigkeit sowie der Automatisierungsgrad bei gleichzeitig hochgehaltener Fertigungsgenauigkeit verbessert werden kann.

Beschreibung der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Justierverfahren gemäß Anspruch 1. Die Erfindung wird zudem gelöst durch einen Beschichter gemäß Anspruch 9. Ferner wird die Erfindung gelöst durch eine additive Fertigungsvorrichtung gemäß Anspruch 16. Die Unteransprüche beziehen sich auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Erfindungsgemäß ist ein Justierverfahren vorgesehen.

Das Justierverfahren ist zum Ausrichten von Komponenten einer additiven Fertigungsvorrichtung ausgebildet. Zur Durchführung des Verfahrens wird ein eine Messvorrichtung aufweisender Beschichter der additiven Fertigungsvorrichtung verwendet. Mit anderen Worten wird der zur Fertigung von Fertigungsaufträgen in der additiven Fertigungsvorrichtung vorgehaltene Beschichter für das Ausrichten der Komponenten zueinander verwendet.

Der Beschichter weist hierfür eine Messvorrichtung mit zumindest einem Messtaster auf. Die Messvorrichtung kann an dem Beschichter, insbesondere lösbar, angeordnet und/oder ausgebildet sein.

Das Justierverfahren ist zumindest zum Ausrichten von zumindest zwei Komponenten der additiven Fertigungsvorrichtung zueinander ausgebildet. Vorzugsweise ist das Justierverfahren zum Ausrichten mehrerer Komponenten, insbesondere aller Komponenten, der additiven Fertigungsvorrichtung zueinander ausgebildet.

Unter einem Ausrichten wird vorhergehend und nachfolgend das Anordnen der Komponenten in einer vorbestimmten Lage, bzw. einer vorbestimmten Position und Ausrichtung, zueinander verstanden. Vorzugsweise werden die Komponenten in einem einheitlichen Koordinatensystem der additiven Fertigungsvorrichtung zueinander ausgerichtet.

Unter Komponenten der additiven Fertigungsvorrichtung können beispielsweise, jedoch keinesfalls abschließend, der Beschichter, die Messvorrichtung, ein Prozesskammerboden, eine Prozessplatte und/oder eine Bearbeitungseinheit, insbesondere eine Laserbearbeitungseinheit, verstanden werden.

Unter einer Prozessplatte kann beispielsweise eine Bauplatte zum Fertigen eines Fertigungsauftrags der additiven Fertigungsvorrichtung und/oder eine Kalibrierplatte zum Kalibrieren der Bearbeitungseinheit, insbesondere der Laserbearbeitungseinheit, verstanden werden. Die Kalibrierplatte ist typischerweise eine optische Kalibrierplatte und zur Anordnung in einer Fertigungsebene der additiven Fertigungsvorrichtung ausgebildet.

Das Justierverfahren weist zumindest die nachfolgenden Verfahrensschritte auf:

Ein Verfahrensschritt d) sieht das Positionieren von zumindest einem Messtaster der, insbesondere vorhergehend und nachfolgend beschriebenen, Messvorrichtung in einer Ausrichtungsposition vertikal über der Prozessplatte der additiven Fertigungsvorrichtung vor.

Typischerweise wird die Messvorrichtung durch Bewegen des Beschichters mittels einer Linearführung über der Prozessplatte der additiven Fertigungsvorrichtung positioniert. Typischerweise ist die Linearführung zum Bewegen des Beschichters entlang oder parallel zu einer zweiten Haupterstreckungsrichtung der Fertigungsebene ausgebildet. Mit anderen Worten ist die Linearführung zum Bewegen einer zur zweiten Haupterstreckungsrichtung parallelen Arbeitsachse des Beschichters ausgebildet.

Die Ausrichtungsposition kann als eine zur Fertigungsebene senkrechte, vorzugsweise lotrechte, Position in einer Referenzlage mit vorbestimmten Koordinaten entlang einer ersten Haupterstreckungsrichtung und der zweiten Haupterstreckungsrichtung der Fertigungsebene verstanden werden. Die Referenzlage ist typischerweise parallel zu der Fertigungsebene.

Der Messtaster weist die Referenzlage mit einem vorbestimmten senkrechten Referenzabstand zu der Fertigungsebene der additiven Fertigungsvorrichtung auf. Mit anderen Worten sieht der Verfahrensschritt d) die Verwendung eines zur Fertigungsebene ausgerichteten Messtasters vor.

Ein weiterer Verfahrensschritt f) sieht das Ausrichten der Fertigungsebene und der Prozessplatte zueinander durch Verstellen von zumindest einer Höhenverstellung der additiven Fertigungsvorrichtung vor. Das Verstellen der Höhenverstellung erfolgt bis zum Antasten des Messtasters in der Referenzlage durch die Prozessplatte.

Die additive Fertigungsvorrichtung weist typischerweise mehrere Höhenverstellungen auf. Eine Höhenverstellung kann zum Verstellen einer vertikalen Position der Prozesskammer, insbesondere des Prozesskammerbodens, und/oder einer vertikalen Position einer Prozessplatte ausgebildet sein. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Prozesskammer zumindest ein teleskopierbares Standbein aufweist. Weiter beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein Fertigungszylinder der additiven Fertigungsvorrichtung eine Höhenverstellung in Form einer Hebevorrichtung für die Prozessplatte aufweist.

Die Höhenverstellungen sind vorzugsweise motorisch verstellbar. Hierdurch kann ein Verstellen durch die additive Fertigungsvorrichtung erfolgen.

Erfindungsgemäß kann somit die Prozessplatte in Richtung des Messtasters und/oder die Fertigungsebene mit dem den Messtaster aufweisenden Beschichter auf die Prozessplatte zubewegt werden. Das Verstellen erfolgt dabei solange, bis die Prozessplatte durch den Messtaster angetastet wird. Mit anderen Worten wird ein Kontakt zwischen Messtaster und Prozessplatte ermittelt. Bei Kontakt zwischen dem Messtaster und der Prozessplatte befinden sich die Prozessplatte und die Fertigungsebene im Ausrichtungspunkt bzw. weist die Prozessplatte einen zur Fertigungsebene bekannten Abstand auf.

Vorzugsweise ist die Fertigungslage der additiven Fertigungsvorrichtung waagerecht ausgebildet oder ausgerichtet. Weiter vorzugsweise ist die Prozessplatte waagerecht in der additiven Fertigungsvorrichtung angeordnet. Hierdurch kann eine besonders genaue Ausrichtung der Fertigungseben zur der Prozessplatte vorgenommen werden.

Zusammenfassend wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe dadurch gelöst, dass eine Ausrichtung der Komponenten mittels einer an dem Beschichter der additiven Fertigungsvorrichtung angeordneten Messvorrichtung durch die additive Fertigungsvorrichtung erfolgen kann. Die Messvorrichtung, bzw. der Messtaster ist auf eine Fertigungsebene der additiven Fertigungsvorrichtung ausgerichtet, sodass ein Ausrichten der Prozessplatte zu der Fertigungsebene und/oder ein Ausrichten der Fertigungsebene zu der Prozessplatte auf einfache Weise erfolgt, indem der Messtaster über die Prozessplatte bewegt und eine Höhenverstellung bis zum Antasten des Messtasters durch die Prozessplatte vorgenommen wird.

Das Erfindungsgemäße Verfahren ist somit unabhängig von einem Eingreifen des Bedieners und ermöglicht somit einen automatischen Prozessstart des Fertigungsauftrags. Hierdurch kann die Effektivität sowie die Automatisierung der additiven Fertigungsvorrichtung erhöht werden.

Darüber hinaus ist eine Ausrichtung der Komponenten unabhängig von der Aufstellung der additiven Fertigungsvorrichtung, da die Komponenten an die gegebene Lage der additiven Fertigungsvorrichtung angepasst werden können.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Justierverfahren den Verfahrensschritt a), der ein Bestimmen eines Referenzabschnitts der additiven Fertigungsvorrichtung vorsieht. Mit anderen Worten wird ein Abschnitt der additiven Fertigungsvorrichtung bestimmt, zu dem die Komponenten der additiven Fertigungsvorrichtung ausgerichtet werden. Der Referenzabschnitt ist typischerweise parallel zu der ersten Haupterstreckungsrichtung der Fertigungsebene der additiven Fertigungsvorrichtung ausgebildet.

Zusätzlich umfasst das Justierverfahren bei dieser Ausführungsform den Verfahrensschritt b), der ein Ausrichten des Beschichters zu dem Referenzabschnitt der Fertigungsebene vorsieht. Typischerweise ist der Beschichter parallel zu der ersten Haupterstreckungsrichtung ausgebildet, sodass ein Ausrichten des Beschichters an dem Referenzabschnitt besonders einfach durchgeführt werden kann.

Ein Ausrichten des Beschichters kann insbesondere durch Absenken des Beschichters auf den Referenzabschnitt erfolgen. Mit anderen Worten wird der Beschichter in seiner vertikalen Position verändert, bis ein taktiler Kontakt zwischen Beschichter und Referenzabschnitt entsteht. Das Ausrichten kann durch eine Absenkvorrichtung des Beschichters durchgeführt werden. Durch Absenken des Beschichters kann eine besonders schnelle und einfache parallele Ausrichtung des Beschichters zu dem Referenzabschnitt erfolgen.

Der Referenzabschnitt kann in der Fertigungsebene der additiven Fertigungsvorrichtung ausgebildet sein. Darüber hinaus kann der Referenzabschnitt in einem vorbestimmten Abstand zur Fertigungsebene ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann der Referenzabschnitt eine Referenzabschnitthöhe aufweisen. Hierdurch kann der Referenzabschnitt vor prozessbedingten Verunreinigungen geschützt werden und ermöglicht somit ein Ausrichten des Beschichters im Betrieb der additiven Fertigungsvorrichtung.

Weist der Referenzabschnitt eine Referenzabschnitthöhe gegenüber der Fertigungsebene auf, wird die Referenzabschnitthöhe beim Ausrichten der Komponenten zueinander berücksichtigt. Die Komponenten können beispielsweise nach dem Antasten durch den Messtaster um die Referenzabschnittshöhe korrigiert werden. Weiter beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Messtaster um die Referenzabschnittshöhe über den Beschichter vorsteht. Hierdurch kann eine Korrektur um die Referenzabschnittshöhe unterbleiben.

Der Referenzabschnitt kann als ein zusammenhängender Abschnitt oder durch mehrere Teilabschnitte ausgebildet sein. Die Teilabschnitte sind vorzugsweise in ihren Abmessungen und Ausbildungen identisch zueinander, jedoch entlang oder parallel zu der ersten Haupterstreckungsrichtung örtlich voneinander beabstandet.

Besonders bevorzugt ist der Referenzabschnitt waagerecht ausgebildet. Hierdurch können die Komponenten der additiven Fertigungsvorrichtung auf einfache Weise waagerecht ausgerichtet werden. In einer bevorzugten Weiterbildung umfasst das Justierverfahren ferner den Verfahrensschritt c), der ein Bestimmen des Referenzabstands des Messtasters zu der Fertigungsebene durch zumindest einmaliges Antasten des Referenzabschnitts durch den Messtaster vorsieht. Mit anderen Worten sieht der Verfahrensschritt das Ausrichten des Messtasters zu der Fertigungsebene vor. Hierdurch kann ein Referenzabstand des Messtasters eingestellt und/oder nachgeprüft werden. Beispielsweise kann der ausgerichtete Beschichter entlang der zweiten Haupterstreckungsrichtung bewegt werden, sodass der Messtaster über dem Referenzabschnitt positioniert ist. Der Messtaster, bzw. ein Messstift des Messtasters wird dabei im korrekt ausgerichteten Zustand um die Referenzabschnittshöhe ausgelenkt. Entspricht die Auslenkung des Messtasters nicht der Referenzabschnittshöhe kann der Messtaster nachgestellt werden.

Weiter bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der das Justierverfahren den Verfahrensschritt e) umfasst, wobei ein Auslenken des Messstifts des zumindest einen Messtasters in vertikaler Richtung bis zu der Prozessplatte erfolgt. Mit anderen Worten wird der Messstift in Richtung der Prozessplatte ausgefahren, bis ein Kontakt zwischen dem Messstift und der Prozessplatte erfolgt. Die Auslenkung des Messstifts kann dabei als ein Prozessplattenabstand der Prozessplatte zu der Referenzlage ermittelt werden. Typischerweise umfasst die Ausführungsform in dem Verfahrensschritt f) ein Verstellen der zumindest einen Höhenverstellung um den zuvor ermittelten Prozessplattenabstand. Mit anderen Worten wird der Messstift, im an der Prozessplatte anliegenden Zustand, durch Verstellen der Prozessplatte und/oder Fertigungsplatte in die Ausrichtungsposition bzw. die Referenzlage des Messtasters verschoben.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Justierverfahrens werden die Verfahrensschritte d) bis f) für zumindest eine weitere Ausrichtungsposition durchgeführt. Die zumindest eine weitere Ausrichtungsposition ist vertikal über der Prozessplatte ausgebildet. Die zumindest eine weitere Ausrichtungsposition ist von der zumindest einen Ausrichtungsposition in einer zur Fertigungsebene parallelen Ebene örtlich beabstandet. Mit anderen Worten werden die Prozessplatte und die Fertigungsebene an zumindest zwei Stellen der Prozessplatte zueinander ausgerichtet. Durch Verwenden von mehr als einer Ausrichtungsposition kann eine Schräglage zwischen der Prozessplatte und der Fertigungsebene ermittelt und korrigiert werden.

Zudem bevorzugt ist eine Weiterbildung des Justierverfahrens, bei der ein Ausrichten an zumindest einer ersten Ausrichtungsposition und zumindest einer zweiten Ausrichtungsposition erfolgt. Die erste Ausrichtungsposition und die zweite Ausrichtungsposition sind parallel zu der ersten Haupterstreckungsrichtung der Fertigungsebene angeordnet. Mit anderen Worten sind die Ausrichtungspositionen senkrecht zu einer Beschichterbewegung ausgebildet. Hierdurch wird ein Ausrichten der Komponenten um die zweite Haupterstreckungsrichtung begünstigt.

In einer bevorzugten Weiterbildung des Justierverfahrens weist die Messvorrichtung zumindest zwei Messtaster auf. Das Verstellen der zumindest einen Höhenverstellung erfolgt dabei typischerweise bis zum paarweisen Antasten der zumindest zwei Messtaster in der jeweiligen Referenzlage durch die Prozessplatte. Hierdurch kann ein Ausrichten der Komponenten zueinander noch schneller erfolgen.

Bevorzugt ist zudem eine Weiterbildung des Justierverfahrens, bei der die Verfahrensschritte d) bis f) für zumindest eine weitere erste Ausrichtungsposition und zumindest eine weitere zweite Ausrichtungsposition durchgeführt werden. Die zumindest eine weitere erste Ausrichtungsposition und die zumindest eine weitere zweite Ausrichtungsposition sind entlang einer zweiten Haupterstreckungsrichtung von der zumindest einen ersten Ausrichtungsposition und der zumindest einen zweiten Ausrichtungsposition beabstandet angeordnet. Vorzugseise sind die weitere erste Ausrichtungsposition und die weitere zweite Ausrichtungsposition in der zweiten Haupterstreckungsrichtung zu der einen ersten Ausrichtungsposition und der einen zweiten Ausrichtungsposition parallel versetzt. Mit anderen Worten kann die Prozessplatte zusätzlich zu einer Ausrichtung parallel zu ersten Haupterstreckungsrichtung in der zweiten Haupterstreckungsrichtung abgetastet werden. Vorzugsweise werden die Verfahrensschritte d) bis f) für eine Vielzahl an Paaren von ersten und zweiten Ausrichtungspositionen entlang der zweiten Haupterstreckungsrichtung durchgeführt. Besonders bevorzugt erfolgt ein Ausrichten der Prozessplatte und der Fertigungsebene zueinander bei einer kontinuierlichen Bewegung des die Messvorrichtung aufweisenden Beschichters entlang der zweiten Haupterstreckungsrichtung. Hierdurch kann eine besonders genaue und zugleich schnelle Ausrichtung der Komponenten bewirkt werden.

Das Justierverfahren kann vorsehen, dass die ausgerichtete Prozessplatte anschließend zum Ausrichten weiterer Komponenten der additiven Fertigungsvorrichtung verwendet wird. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Prozessplatte als optische Kalibrierplatte ausgebildet ist und ein Kalibrieren der Laserbearbeitungsoptik mittels der zur Fertigungsebene ausgerichteten Kalibrierplatte erfolgt.

Die zugrundeliegende Aufgabe wird ferner gelöst durch einen Beschichter für eine additive Fertigungsvorrichtung.

Der Beschichter ist insbesondere zur Durchführung des vorhergehend und nachfolgend beschriebenen Justierverfahrens eingerichtet.

Der Beschichter weist typischerweise eine Beschichterlippe auf. Die Beschichterlippe ist zum Abziehen von Prozesspulver während des Fertigens eines Fertigungsauftrags in der additiven Fertigungsvorrichtung ausgebildet. Die Beschichterlippe befindet sich im in der additiven Fertigungsvorrichtung angeordneten Zustand vorzugsweise im gleitenden Kontakt mit der Fertigungsebene bzw. mit dem Prozesskammerboden.

Der Beschichter weist zudem eine Messvorrichtung mit zumindest einem Messtaster auf. Der Messtaster steht in einer vertikalen Richtung über die Beschichterlippe vor. Der Messtaster ist zum taktilen Antasten durch die Prozessplatte ausgebildet. In einer bevorzugten Ausführungsform des Beschichters weist der Messtaster einen Antastmechanismus und einen Messstift auf. Der Messstift ist typischerweise gegenüber dem Antastmechanismus verschiebbar, um das Antasten durch die Prozessplatte zu erkennen. Ein Erkennen durch den Antastmechanismus kann beispielsweise durch Auslenken des Messstifts in einer Auslenkungsskala erfolgen. Ferner kann vorgesehen sein, dass ein Erkennen des Antastens durch Auslösen eines elektronischen, mechanischen und/oder pneumatischen Schaltvorgangs bewirkt wird.

Zudem ist eine Weiterbildung des Beschichters bevorzugt, bei der der Messtaster dazu ausgebildet ist, durch Fixieren einer Messstiftlage des Messstifts gegenüber dem Antastmechanismus in einer Referenzlage angeordnet zu werden. Mit anderen Worten kann ein unausgelenkter Zustand des Messtasters bestimmt werden, von welchem aus eine Auslenkung des Messstifts erkannt werden soll. Hierdurch kann der Messtaster an verschieden Referenzabstände angepasst werden.

Bevorzugt ist zudem eine Ausführungsform des Beschichters, bei der der Messtaster in einer vertikalen Richtung ausfahrbar ausgebildet ist. Vorzugsweise ist der Messtaster inkrementell, bzw. stufenartig ausfahrbar ausgebildet. Hierdurch kann der Messtaster zum Antasten auf eine auszurichtende Komponente zubewegt werden, wodurch die Flexibilität des Beschichters bei der Ausrichtung der Komponenten erhöht werden kann.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Beschichters weist der Antastmechanismus ein pneumatisches Ventil auf. Der Messstift ist vorzugsweise zum Schalten des pneumatischen Ventils ausgebildet. Die Auslenkung des Messstifts kann hierdurch mittels eines an dem Beschichter vorhandenen pneumatischen Drucksystems erkannt werden, wodurch die Kosten für die Bereitstellung und den Betrieb des Beschichter geringgehalten werden können. Weiter bevorzugt ist eine Ausführungsform des Beschichters, bei der die Messvorrichtung zumindest zwei Messtaster aufweist. Die Messtaster sind senkrecht zu einer Arbeitsachse des Beschichters angeordnet. Typischerweise ist die Arbeitsachse des Beschichters parallel zu der zweiten Haupterstreckungsrichtung der Fertigungsebene ausgebildet. Die Messtaster sind vorzugsweise in einer Erstreckungsrichtung des Beschichters voneinander beabstandet angeordnet, wobei die Erstreckungsrichtung in einem in der additiven Fertigungsvorrichtung angeordneten Zustand des Beschichters parallel zu der ersten Haupterstreckungsrichtung der Fertigungsebene verläuft.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Beschichters ist die Messvorrichtung lösbar an dem Beschichter angeordnet. Mit anderen Worten kann die Messvorrichtung, insbesondere durch die additive Fertigungsvorrichtung, von dem Beschichter gelöst werden. Die Messvorrichtung weist zu diesem Zweck vorzugsweise eine Beschichterkupplung auf. Die gelöste Messvorrichtung kann durch den Beschichter in einem Werkzeugmagazin der additiven Fertigungsvorrichtung positioniert und zum Ausrichten der Komponenten entnommen werden. Hierdurch können die Abmessungen des Beschichters kompakt und das Gewicht geringgehalten werden.

Die zugrundeliegende Aufgabe wird ferner gelöst durch eine additive Fertigungsvorrichtung.

Die additive Fertigungsvorrichtung ist typischerweise zum additiven Fertigen von Fertigungsaufträgen in einer Prozesskammer ausgebildet. Die additive Fertigungsvorrichtung umfasst einen die Prozessplatte aufweisenden Fertigungszylinder sowie einen vorhergehend und nachfolgend beschriebenen Beschichter.

Der Beschichter ist zum Bewegen der Messvorrichtung entlang der zweiten Haupterstreckungsrichtung der Fertigungsebene der additiven Fertigungsvorrichtung oberhalb der Prozessplatte ausgebildet. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung. Erfindungsgemäß können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen zweckmäßigen 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 eine erste Ausführungsform eines Justierverfahrens in einer schematischen Darstellung.

Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform des Justierverfahrens in einer schematischen Darstellung.

Fig. 3 zeigt eine additive Fertigungsvorrichtung mit einem eine Messvorrichtung aufweisenden Beschichter in einer perspektivischen Darstellung.

Fig. 4 zeigt die additive Fertigungsvorrichtung aus Fig. 3 mit dem über einem Fertigungszylinder positionierten Beschichter in einer perspektivischen Darstellung.

Fig. 5 zeigt einen ersten Ausschnitt der additiven Fertigungsvorrichtung aus Fig. 4 in einer Seitenansicht.

Fig. 6 zeigt einen zweiten Ausschnitt der additiven Fertigungsvorrichtung mit dem über einem Referenzabschnitt positionierten Beschichter in einer Seitenansicht.

Fig. 7 zeigt einen dritten Ausschnitt der additiven Fertigungsvorrichtung mit einem an dem Referenzabschnitt positionierten Messtaster.

Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform der Messvorrichtung mit zwei Messtastern in einer geschnittenen Seitenansicht.

Fig. 9 zeigt ein geöffnetes pneumatisches Ventil eines Messtasters der Messvorrichtung aus Fig. 8 in einer Detailansicht.

Fig. 10 zeigt die Messvorrichtung aus Fig. 8 in einem ausgelenkten Zustand der Messtaster. Fig. 11 zeigt ein verschlossenes pneumatisches Ventil eines Messtasters der Messvorrichtung aus Fig. 10 in einer Detailansicht.

Fig. 12 zeigt ein geöffnetes pneumatisches Ventil eines Messtasters der Messvorrichtung aus Fig. 10 in einer Detailansicht.

Fig. 13 zeigt ein geschlossenes pneumatisches Ventil in einer schematischen Darstellung.

Fig. 14 zeigt ein geöffnetes pneumatisches Ventil in einer schematischen Darstellung.

Fig. 15 zeigt ein geschlossenes pneumatisches Ventil in einer schematischen Darstellung.

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Justierverfahren 10 zum Ausrichten von Komponenten einer additiven Fertigungsvorrichtung 12.

Eine solche additive Fertigungsvorrichtung 12 ist beispielsweise in Fig. 3 schematisch dargestellt. Die additive Fertigungsvorrichtung 12 weist üblicherweise eine Prozesskammer 14 mit einem Prozesskammerboden 16 auf. Der Prozesskammerboden 16 ist typischerweise auf einer der Innenseite der Prozesskammer 14 zugewandten Seite als Fertigungsebene 18 der additiven Fertigungsvorrichtung 12 ausgebildet. Mit anderen Worten bildet der Prozesskammerboden 16 eine Ebene aus, hinsichtlich derer ein Fertigungsauftrag in der Prozesskammer 14 additiv gefertigt wird.

Gängige additive Fertigungsvorrichtungen 12 weisen für das additive Fertigen einen Fertigungszylinder 20 mit zumindest einer darin beweglich und lösbar angeordneten Prozessplatte 22, beispielsweise einer Bauplatte 24 zum Fertigen eines Fertigungsauftrags, auf. Die Prozessplatte 22 ist typischerweise innerhalb des Fertigungszylinders 20 senkrecht zu der Fertigungsebene 18 bewegbar ausgebildet. Während des additiven Fertigens wird die Bauplatte 24 typischerweise stufenweise gegenüber der Fertigungsebene 18 abgesenkt, wodurch eine Prozesspulvermulde (nicht dargestellt) zur Aufnahme von Prozesspulver (nicht dargestellt) entsteht. Typischerweise wird die so entstandene Prozesspulvermulde anschließend mit Prozesspulver gefüllt und unter Einwirkung eines Laserstrahls bereichsweise verfestigt. Anschließend wird die Bauplatte 24 erneut abgesenkt und eine weitere Prozesspulverschicht aufgetragen und verfestigt. Die beschriebenen Fertigungsschritte werden wiederholt, bis der Fertigungsauftrag fertiggestellt ist.

Zum Befüllen der Prozesspulvermulde mit Prozesspulver weist die additive Fertigungsvorrichtung 12 einen Beschichter 26 auf. Der Beschichter 26 ist typischerweise mittels einer Linearführung 28 in der Prozesskammer 14 beweglich angeordnet. Die Linearführung 28 kann darstellungsgemäß einen Schlitten 30 aufweisen, an dem der Beschichter 26 angeordnet ist.

Der Schlitten 30 erstreckt sich dabei in einer ersten Haupterstreckungsrichtung 32 der Fertigungsebene 18 von einer ersten Führungsschiene 34 zu einer zweiten Führungsschiene 36 der Linearführung 28. Die Führungsschienen 34, 36 erstrecken sich typischerweise parallel zueinander in einer zweiten Haupterstreckungsrichtung 38 der Fertigungsebene 18. Der Schlitten 30 ist an den Führungsschienen 34, 36 beweglich angeordnet und somit entlang der zweiten Haupterstreckungsrichtung 38 der Fertigungsebene 18 zusammen mit dem Beschichter 26 bewegbar ausgebildet. Mit anderen Worten kann der Beschichter 26 innerhalb der Prozesskammer 14, bzw. oberhalb des Fertigungszylinders 20 sowie der Prozessplatte 22 bewegt werden.

Vorzugsweise sind die Führungsschienen 34 sowohl parallel zueinander sowie parallel zu der Fertigungsebene 18, bzw. dem Prozesskammerboden 16 ausgebildet. Ein Verfahrensschritt des Justierverfahrens 10 kann vorsehen, dass die Führungsschienen 34 parallel zueinander und parallel zu dem Prozesskammerboden 16 ausgerichtet werden. Hierdurch kann die Genauigkeit des Justierverfahrens 10 erhöht werden.

Während des Befüllens der Prozesspulvermulde wird der Beschichter 26 mit einem daran angeordneten Beschichterwerkzeug 39 entlang der zweiten Haupterstreckungsrichtung 38 der Fertigungsebene 18 bewegt, wobei Prozesspulver (nicht gezeigt) aus dem Beschichterwerkzeug 39 in die Prozesspulvermulde abgegeben und beispielsweise mittels einer Beschichterlippe 40 (siehe Fig. 5) des Beschichterwerkzeugs 39 flächenbündig zur Fertigungsebene 18 abgezogen wird.

Das Beschichterwerkzeug 39 kann lösbar an dem Beschichter 26 angeordnet bzw. befestigt sein. Typischerweise ist der Beschichter 26 zur Anordnung verschiedener Beschichterwerkzeuge 39 ausgebildet. Die Beschichterwerkzeuge 39 können beispielsweise in einem Werkzeugmagazin (nicht dargestellt) der additiven Fertigungsvorrichtung 12 vorgehalten werden und im Bedarfsfall durch den Beschichter 26, insbesondere automatisiert, entnommen werden.

Erfindungsgemäß wird das Justierverfahren 10 unter Verwenden des Beschichters 26 der additiven Fertigungsvorrichtung 12 durchgeführt. Mit anderen Worten kann zum Ausrichten der Komponenten der additiven Fertigungsvorrichtung 12 vorteilhaft auf vorhandene Komponenten zurückgegriffen werden.

Der Beschichter 26 weist eine Messvorrichtung 42 (siehe Fign. 3-12) auf. Die Messvorrichtung 42 kann an dem Beschichter 26 ausgebildet sein. Vorzugsweise ist die Messvorrichtung 42 lösbar an dem Beschichter 26 angeordnet. Besonders bevorzugt kann die Messvorrichtung 42, insbesondere vor dem Beginn eines Fertigungsauftrags durch die additive Fertigungsvorrichtung 12, aus dem Werkzeugmagazin der additiven Fertigungsvorrichtung 12 durch den Beschichter 26 entnommen werden. Das Entnehmen der Messvorrichtung 42 kann automatisiert erfolgen, wodurch der Automatisierungsgrad der additiven Fertigungsvorrichtung 12 weiter gesteigert werden kann.

Gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahrensschritt 44 des Justierverfahrens 10 ist ein Positionieren von zumindest einem Messtaster 46 der Messvorrichtung 42 in einer Ausrichtungsposition 48 (siehe Fig. 5) vertikal über der Prozessplatte 22 der additiven Fertigungsvorrichtung 12 vorgesehen. Der Messtaster 46 befindet sich dabei in einer Referenzlage 50 mit einem vorbestimmten senkrechten Referenzabstand 52 zu der Fertigungsebene 18 der additiven Fertigungsvorrichtung 12. Die Referenzlage 50 des Messtasters 46 kann in der Fertigungsebene 18 liegen. Mit anderen Worten kann der Referenzabstand 52 den Wert null betragen. Der Referenzabstand 52 ist typischerweise vorbestimmt, bzw. auf einen bestimmten Wert festgelegt und/oder eingestellt. Der Referenzabstand 52 wird beim Ausrichten der Komponenten der additiven Fertigungsvorrichtung 12 berücksichtigt.

Ein weiterer Verfahrensschritt 54 sieht das Ausrichten der Fertigungsebene 18 und der Prozessplatte 22 zueinander vor. Erfindungsgemäß kann ein Ausrichten durch Verstellen von zumindest einer Höhenverstellung 56, 58 (siehe Fign. 4, 5) der additiven Fertigungsvorrichtung 12 erfolgen. Das Verstellen erfolgt bis zum Antasten bzw. dem Kontaktieren des Messtasters 46 durch die Prozessplatte 22 in der Referenzlage 50.

Die additive Fertigungsvorrichtung 12 weist typischerweise mehrere Höhenverstellungen 56, 58 auf. Wie in Fig. 4 dargestellt, kann die additive Fertigungsvorrichtung 12 zumindest vier Höhenverstellungen 56 zum Verstellen einer Höhe der Prozesskammer 14, bzw. des Prozesskammerbodens 16 aufweisen. Zudem kann die additive Fertigungsvorrichtung 12 vier Höhenverstellungen 58 zum Verstellen einer Höhe des Fertigungszylinders 20 aufweisen. Die Höhenverstellungen 56, 58 können bidirektional verstellbar ausgebildet sein. Die Höhenverstellungen 56, 58 können einzeln oder gemeinsam verstellbar ausgebildet sein. Aus Übersichtlichkeitsgründen sind in Fig. 4 lediglich eine Höhenverstellung 56 und eine Höhenverstellung 58 mit einem Bezugszeichen versehen.

Ein Ausrichten der Fertigungsebene 18 und der Prozessplatte 22, wie in Fig. 5 dargestellt, kann somit durch Absenken der Höhenverstellung 56 des Prozesskammerbodens 16 und/oder durch Anheben der Höhenverstellung 58 des Fertigungszylinders 20, zusammen mit der Prozessplatte 22 erfolgen. Ein Anheben der Prozessplatte 22 gemäß Fig. 5 erfolgt ausgehend aus einer unbestimmten Prozessplattenlage 60, die einen unbestimmten Prozessplattenabstand 62 zu der Fertigungsebene 18 aufweist, solange, bis die Prozessplatte 22 den Messtaster 46 kontaktiert, bzw. berührt. Die Prozessplatte 22 befindet sich anschließend in der zu dem Beschichter 26 sowie zu dem Prozesskammerboden 16 ausgerichteten Referenzlage 50 des Messtasters 46.

Insbesondere in dem Fall, in dem eine Referenzlage 50 einen Referenzabstand 52 zu der Fertigungsebene 18 aufweist kann ein Verfahrensschritt des Justierverfahrens 10 vorsehen, dass die Prozessplatte 22 anschließend an den Verfahrensschritt 54 um den Referenzabstand 52 abgesenkt wird.

Vorzugsweise werden die Verfahrensschritte 44, 54 für zumindest eine weitere Ausrichtungsposition 48 durchgeführt, die in der Referenzlage 50 von der zumindest einen Ausrichtungsposition 48 örtlich beabstandet angeordnet ist. Hierdurch kann eine Schräglage zwischen der Prozessplatte 22 und der Fertigungsebene 18, bzw. dem Prozesskammerboden 16 ausgeglichen werden.

Die zumindest eine weitere Ausrichtungsposition 48 kann beispielsweise entlang der zweiten Haupterstreckungsrichtung 38 von der zumindest einen Ausrichtungsposition 48 beabstandet sein. Durch Antasten der Prozessplatte 22 an zumindest zwei Ausrichtungspositionen 48 entlang der zweiten Haupterstreckungsrichtung 38 kann eine Verdrehung der Prozessplatte 22 um die erste Haupterstreckungsrichtung 32 relativ zu der Fertigungsebene 18 korrigiert werden.

Die zumindest eine weitere Ausrichtungsposition 48 kann weiter beispielsweise entlang der ersten Haupterstreckungsrichtung 32 von der zumindest einen Ausrichtungsposition 48 beabstandet sein. Durch Antasten der Prozessplatte 22 an zumindest zwei Ausrichtungspositionen 48 entlang der ersten Haupterstreckungsrichtung 32 kann eine Verdrehung der Prozessplatte 22 um die zweite Haupterstreckungsrichtung 38 relativ zu der Fertigungsebene 18 korrigiert werden. Eine Korrektur kann sich sowohl auf die Ausrichtung der Prozesskammer 14, bzw. dem Prozesskammerboden 16 gegenüber der Prozessplatte 22 als auch auf eine Ausrichtung der Prozessplatte 22 gegenüber dem Prozesskammerboden 16 beziehen.

Weiter vorzugsweise werden die Verfahrensschritte 44, 54 für zumindest eine erste Ausrichtungsposition 48a (siehe Fig. 4) und zumindest eine zweite Ausrichtungsposition 48b (siehe Fig. 4) durch einmaligen Verstellen der zumindest einen Höhenverstellung 56, 58 durchgeführt. Mit anderen Worten erfolgt ein Ausrichten der Komponenten der additiven Fertigungsvorrichtung 12 an zwei Ausrichtungspositionen 48, 48a, 48b gleichzeitig. Die Messvorrichtung 42 weist in diesem Fall vorzugsweise zumindest zwei Messtaster 46 auf. Typischerweise sind die zumindest eine erste Ausrichtungsposition 48a und die zumindest eine zweite Ausrichtungsposition 48b parallel zu der ersten Haupterstreckungsrichtung 32 der Fertigungsebene 18 angeordnet, bzw. ausgebildet.

Besonders bevorzugt werden die Verfahrensschritte 44, 54 für weitere erste Ausrichtungspositionen 48a und weitere zweite Ausrichtungspositionen 48b durchgeführt. Der Beschichter 26 kann hierfür entlang der zweiten Haupterstreckungsrichtung 38 oberhalb der Prozessplatte 22 bewegt werden.

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform des Justierverfahrens 10. Die Ausführungsform des Justierverfahrens 10 gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von der Ausführungsform des Justierverfahrens 10 gemäß Fig. 1 durch vorgelagerte Verfahrensschritte, die nachfolgend mit Bezug auf die übrigen Figuren der Zeichnung erläutert werden.

Ein vorgelagerter Verfahrensschritt 64 sieht das Bestimmen eines Referenzabschnitts 66 (siehe Fig. 3) der additiven Fertigungsvorrichtung 12 vor. Der Referenzabschnitt 66 ist typischerweise parallel zu der ersten Haupterstreckungsrichtung 32 der Fertigungsebene 18 ausgebildet. Der Referenzabschnitt 66 kann in der Fertigungsebene 18 liegen. Vorzugsweise weist der Referenzabschnitt 66 eine Referenzabschnittshöhe 70 senkrecht zu der Fertigungsebene 18 auf. Durch eine Erhöhung des Referenzabschnitts 66 gegenüber der Fertigungsebene 18 kann der Referenzabschnitt 66 unempfindlich gegenüber in der Prozesskammer 14 befindlichem Prozesspulver gehalten werden. Hierdurch kann die Robustheit des Justierverfahrens 10 verbessert werden.

Ein weiterer Verfahrensschritt 72 sieht das Ausrichten des Beschichters 26 zu dem Referenzabschnitt 66 der additiven Fertigungsvorrichtung 12 vor. Mit anderen Worten wird der Beschichter 26 in eine bekannte Position relativ zu der Fertigungsebene 18 versetzt.

Ein Ausrichten des Beschichters 26 kann, wie in Fig. 6 dargestellt, durch Absenken des Beschichters 26 auf den Referenzabschnitt 66 erfolgen.

Ein Absenken des Beschichters 26 kann beispielsweise durch Lösen einer Beschichterfixierung (nicht gezeigt) an dem Schlitten 30 (siehe Fig. 3) der Linearführung 28 und Verschieben des Beschichters 26 in vertikaler Richtung erfolgen. Vorzugsweise wird der Beschichter 26 soweit in vertikaler Richtung abgesenkt, bis die Beschichterlippe 40 den Referenzabschnitt 66 kontaktiert, bzw. berührt. Der Beschichter 26 kann sich anschließend in einer Beschichterlage 74 befinden, die um die Referenzabschnittshöhe 70 zu der Fertigungsebene 18 versetzt ist.

Vorzugsweise ragt der Messtaster 46, bzw. ein Messstift 76 des Messtasters 46 in vertikaler Richtung über die Beschichterlippe 40 vor. Besonders bevorzugt ragt der Messtaster 46 in vertikaler Richtung um die Referenzabschnittshöhe 70 über die Beschichterlippe 40 vor. Hierdurch kann ein Ausrichten der Prozessplatte 22 (siehe Fign. 3-5) ohne anschließende Korrektur ausgerichtet werden. Ein weiterer Verfahrensschritt 78 kann das Bestimmen des Referenzabstands 52 des Messtasters 46 zu der Fertigungsebene 18 durch zumindest einmaliges Antasten des Referenzabschnitts 66 durch den Messtaster 46 vorsehen. Mit anderen Worten kann ein Referenzabstand 52 kontrolliert, korrigiert und/oder neu bestimmt werden. Das Bestimmen des Referenzabstands 52 erfolgt vorzugsweise automatisch durch die additive Fertigungsvorrichtung 12, sodass der Automatisierungsgrad der additiven Fertigungsvorrichtung 12 erhöht und die Robustheit des Justierverfahrens 10 weiter gesteigert werden können.

Ein Bestimmen des Referenzabstands 52 kann wie in Fig. 7 dargestellt erfolgen. Darstellungsgemäß kann der Beschichter 26 zusammen mit dem Messtaster 46 in eine Position oberhalb des Referenzabschnitts 66 bewegt werden. Durch Antasten des Referenzabschnitts 66 wird der Messstift 76 des Messtasters 46 in vertikaler Richtung ausgelenkt. Die Auslenkung kann anschließend durch einen Antastmechanismus 80, beispielsweise eine Auslenkungsskala, des Messtasters 46 bestimmt werden. Anschließend kann der Messtaster 46, falls erforderlich, relativ zu dem Beschichter 26 justiert werden. Mit anderen Worten kann eine Messstiftlage 82 des Messstifts 76 relativ zu dem Antastmechanismus 80 festgelegt werden.

Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform einer Messvorrichtung 42.

Die Messvorrichtung 42 weist zwei Messtaster 46 auf. Die Messtaster 46 umfassen jeweils einen Messstift 76 sowie einen Antastmechanismus 80. Die Messtaster 46 sind an einem gemeinsamen Grundkörper 84 der Messvorrichtung 42 angeordnet.

Die Antastmechanismen 80 weisen jeweils ein pneumatisches Ventil 86 und ein Tastergetriebe 88 auf. Das Tastergetriebe 88 erstreckt sich von dem jeweiligen pneumatischen Ventil 86 des Messtasters 46 zu dem Messstift 76. Die pneumatischen Ventile 86 der Messtaster 46 verschließen ein Überdruck aufweisendes Innenvolumen 90 des Grundkörpers 84 gegenüber einer Umgebung 92 der Messvorrichtung 42. Durch Betätigen von einem der Messtaster 46, bzw. durch Auslenken von einem der Messstifte 76 in vertikaler Richtung, erfolgt eine Übersetzung der Auslenkungsbewegung des Messstifts 76 über das das Tastergetriebe 88 auf das pneumatische Ventil 86 des jeweiligen Messtasters 46. Hierdurch wird das pneumatische Ventil 86 geöffnet und ein Druckabfall im Innenvolumen 90 bewirkt. Der Druckabfall kann von einer Steuerung (nicht gezeigt) der additiven Fertigungsvorrichtung 12 gemessen und ein Antasten des Messtasters 46 erkannt werden.

Die Messstifte 76 weisen eine unterschiedliche Messstiftauslenkung 94, 96 gegenüber dem Grundkörper 84, bzw. dem jeweiligen Antastmechanismus 80 auf. Mittels einer unterschiedlichen Messstiftauslenkung 94, 96 kann einzelnes Antasten der jeweiligen Messtaster 46 an ein gemeinsamen Innenvolumen 90 erfolgen, was mit Bezug auf die folgenden Figuren 9 bis 12 erläutert wird.

Fig. 9 zeigt eine Detailansicht A der Messvorrichtung 42 aus Fig. 8.

Wird der Messstift 76 gemäß einer Pfeilrichtung 98 ausgelenkt, beispielsweise bei Kontakt mit der Prozessplatte 22 (siehe Fign. 3-5) oder dem Referenzabschnitt 66, lenkt der Messstift 76 das Tastergetriebe 88 aus, sodass ein Ventilkopf 100 des pneumatische Ventils 86 aus einem Ventilsitz 102 des Grundkörpers 84 gehoben und ein Strömungspfad 104 in die Umgebung 92 der Messvorrichtung 42 freigegeben wird.

Der Zustand des pneumatischen Ventils 86 ist zur Verdeutlichung in Fig. 14 schematisch dargestellt.

Der weitere Messtaster 46 (siehe Fig. 8) wird dabei nicht kontaktiert, sodass das pneumatische Ventil 86 des Messtasters 46 geschlossen bleibt. Der Zustand des weiteren Messtasters 46 ist zur Verdeutlichung in Fig. 13 schematisch dargestellt. Fig. 10 zeigt die Messvorrichtung 42 aus Fig. 8 mit zunehmender Auslenkung der Messstifte 76 gemäß der Pfeilrichtung 98.

Fig. 11 zeigt eine Detailansicht B der Messvorrichtung 42 aus Fig. 10.

Wird der Messstift 76 gemäß der Pfeilrichtung 98 weiter ausgelenkt wird der Ventilkopf 100 des pneumatische Ventils 86 durch das Tastergetriebe 88 zunehmend aus dem Ventilsitz 102 des Grundkörpers 84 gehoben. Darstellungsgemäß verschließt ein Ventilschaft 106 des pneumatischen Ventils 86 in diesem Zustand den Strömungspfad 104, sodass der Überdruck in dem Innenvolumen 90 für ein erneutes Auslösen eines Messtasters 46 wiederhergestellt werden kann.

Der Zustand des pneumatischen Ventils 86 ist zur Verdeutlichung in Fig. 15 schematisch dargestellt.

Fig. 12 zeigt eine Detailansicht C der Messvorrichtung 42 aus Fig. 10.

Während das pneumatische Ventil 86 gemäß Fig. 11 geschlossen ist, wird mit zunehmendem Auslenken des Messstifts 76 in Pfeilrichtung 98 das pneumatische Ventil 86 gemäß Fig. 12 durch das Tastergetriebe 88 in zur Fig. 9 analoger Weise geöffnet. Durch den Druckabfall im Innenvolumen 90 wird ein Antasten des Messtasters 46 erkannt.

Bezuqszeichenliste

10 Justierverfahren; 54 Verfahrensschritt;

12 additive Fertigungsvorrichtung; 56, 58 Höhenverstellung;

14 Prozesskammer; 60 Prozessplattenlage;

16 Prozesskammerboden; 62 Prozessplattenabstand;

18 Fertigungsebene; 64 Verfahrensschritt;

20 Fertigungszylinder; 66 Referenzabschnitt;

22 Prozessplatte 70 Referenzabschnittshöhe;

24 Bauplatte; 72 Verfahrensschritt;

26 Beschichter; 74 Beschichterlage;

28 Linearführung; 76 Messstift;

30 Schlitten; 78 Verfahrensschritt;

32 erste 80 Antastmechanismus;

Haupterstreckungsrichtung; 82 Messstiftlage;

34 erste Führungsschiene; 84 Grundkörper;

36 zweite Führungsschiene; 86 pneumatisches Ventil;

38 zweite 88 Tastergetriebe;

Haupterstreckungsrichtung 90 Innenvolumen;

39 Beschichterwerkzeug; 92 Umgebung;

40 Beschichterlippe; 94, 96 Messstiftauslenkung;

42 Messvorrichtung; 98 Pfeilrichtung;

44 Verfahrensschritt; 100 Ventilkopf;

46 Messtaster; 102 Ventilsitz;

48 Ausrichtungsposition; 104 Strömungspfad;

48a erste Ausrichtungsposition; 106 Ventilschaft;

48b zweite Ausrichtungsposition; A Ausschnitt;

50 Referenzlage; B Ausschnitt;

52 Referenzabstand; C Ausschnitt.

Claims

Patentansprüche

1. Justierverfahren (10) zum Ausrichten von Komponenten einer additiven Fertigungsvorrichtung (12) unter Verwenden eines eine Messvorrichtung (42) aufweisenden Beschichters (26) der additiven Fertigungsvorrichtung (12), aufweisend die Verfahrensschritte: d) Positionieren (44) von zumindest einem Messtaster (46) der Messvorrichtung (42) in einer Ausrichtungsposition (48) vertikal über einer Prozessplatte (22) der additiven Fertigungsvorrichtung (12); wobei der Messtaster (46) eine Referenzlage (50) mit einem vorbestimmten senkrechten Referenzabstand (52) zu einer

Fertigungsebene (18) der additiven Fertigungsvorrichtung (12) aufweist; f) Ausrichten (54) der Fertigungsebene (18) und der Prozessplatte (22) zueinander durch Verstellen von zumindest einer Höhenverstellung (56, 58) der additiven Fertigungsvorrichtung (12); wobei ein Verstellen bis zum Antasten des Messtasters (46) in der Referenzlage (50) durch die Prozessplatte (22) erfolgt.

2. Justierverfahren (10) nach Anspruch 1, ferner umfassend die Verfahrensschritte: a) Bestimmen (64) eines Referenzabschnitts (66) der additiven Fertigungsvorrichtung (12); wobei der Referenzabschnitt (66) parallel zu einer ersten Haupterstreckungsrichtung (68) der Fertigungsebene (18) der additiven Fertigungsvorrichtung (12) ausgebildet ist; b) Ausrichten (72) des Beschichters (26) zu dem Referenzabschnitt (66), insbesondere durch Absenken des Beschichters (26) auf den Referenzabschnitt (66).

3. Justierverfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend den Verfahrensschritt: c) Bestimmen (78) des Referenzabstands (52) des Messtasters (46) zu der Fertigungsebene (18) durch zumindest einmaliges Antasten des Referenzabschnitts (66) durch den Messtaster (46).

4. Justierverfahren (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend den Verfahrensschritt: e) Auslenken eines Messstifts (76) des zumindest einen Messtasters (46) in vertikaler Richtung bis zu der Prozessplatte (22); wobei ein Prozessplattenabstand (62) der Prozessplatte (22) zu der Fertigungsebene (18) ermittelt wird; wobei im Verfahrensschritt f) ein Verstellen der zumindest einen Höhenverstellung (56, 58) um den Prozessplattenabstand (62) erfolgt.

5. Justierverfahren (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verfahrensschritte d) bis f) für zumindest eine weitere Ausrichtungsposition (48) vertikal über der Prozessplatte (22) durchgeführt werden, wobei die weitere Ausrichtungsposition (48) von der Ausrichtungsposition (48) in der Referenzlage (50) örtlich beabstandet ist.

6. Justierverfahren (10) nach Anspruch 5, aufweisend zumindest eine erste Ausrichtungsposition (48a) und zumindest eine zweite Ausrichtungsposition (48b), wobei die erste Ausrichtungsposition (48a) und die zweite Ausrichtungsposition (48b) parallel zu der ersten Haupterstreckungsrichtung (63) der Fertigungsebene (18) angeordnet sind.

7. Justierverfahren (10) nach Anspruch 6, wobei die Messvorrichtung (42) zumindest zwei Messtaster (46) aufweist; wobei ein Verstellen der zumindest einen Höhenverstellung (56, 58) bis zum paarweisen Antasten der zumindest zwei Messtaster (46) in der jeweiligen Ausrichtungsposition (48, 48a, 48b) in der Referenzlage (50) durch die Prozessplatte (22) erfolgt.

8. Justierverfahren (10) nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Verfahrensschritte d) bis f) für zumindest eine weitere erste Ausrichtungsposition (48a) und zumindest eine weitere zweite Ausrichtungsposition (48b) durchgeführt werden, wobei die zumindest eine weitere erste Ausrichtungsposition (48a) und die zumindest eine weitere zweite Ausrichtungsposition (48b) entlang einer zweiten Haupterstreckungsrichtung (38) der Fertigungsebene (18) von der zumindest einen ersten Ausrichtungsposition (48a) und der zumindest einen zweiten Ausrichtungsposition (48b) beabstandet angeordnet sind.

9. Beschichter (26) für eine additive Fertigungsvorrichtung (12), insbesondere eingerichtet zur Durchführung des Justierverfahrens (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend eine Beschichterlippe (40) und eine Messvorrichtung (42) mit zumindest einem Messtaster (46); wobei der Messtaster (46) in einer vertikalen Richtung über die Beschichterlippe (40) vorsteht; und wobei der Messtaster (46) zum taktilen Antasten durch eine Prozessplatte (22) ausgebildet ist.

10. Beschichter (26) nach Anspruch 9, wobei der Messtaster (46) einen Antastmechanismus (80) und einen Messstift (76) aufweist; wobei der Messstift (76) gegenüber dem Antastmechanismus (80) verschiebbar ist, um das Antasten durch die Prozessplatte (22) zu erkennen.

11. Beschichter (26) nach Anspruch 10, wobei der Messtaster (46) dazu ausgebildet ist, durch Fixieren einer Messstiftlage (82) des Messstifts (76) gegenüber dem Antastmechanismus (80) in einer Referenzlage (50) angeordnet zu werden.

12. Beschichter (26) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei der Messtaster (46) in einer vertikalen Richtung, insbesondere inkrementell, ausfahrbar ausgebildet ist.

13. Beschichter (26) nach Anspruch 9 oder 12, wobei der Antastmechanismus (80) ein pneumatisches Ventil aufweist, wobei der Messstift (76) zum Schalten des pneumatischen Ventils (86) ausgebildet ist.

14. Beschichter (26) nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei die Messvorrichtung (42) zumindest zwei Messtaster (46) aufweist, wobei die zumindest zwei Messtaster (46) senkrecht zu einer Arbeitsachse des Beschichters (26) angeordnet sind.

15. Beschichter (26) nach einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei die Messvorrichtung (42) lösbar an dem Beschichter (26) angeordnet ist.

16. Additive Fertigungsvorrichtung (12) zum additiven Fertigen von Fertigungsaufträgen in einer Prozesskammer (14) der additiven Fertigungsvorrichtung (12); umfassend einen eine Prozessplatte (22) aufweisenden Fertigungszylinder (20) sowie einen Beschichter (26) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 15; wobei der Beschichter (26) zum Bewegen der Messvorrichtung (42) entlang einer zweiten Haupterstreckungsrichtung (38) einer Fertigungsebene (18) der additiven Fertigungsvorrichtung (12) oberhalb der Prozessplatte (22) ausgebildet ist.