JP2018522723A - 部材を生成的に製造するための選別装置 - Google Patents

Abstract

【課題】生成的な構造装置において用いられることが可能であるとともに、構造工程全体を加速するものの、部品の増備間隔を時間的に低減することが可能な選別装置を提供すること。
【解決手段】ビームにより溶融させて構造材料４を結合させることで、凝固化可能な構造材料４から成る層を凝固化して、部材を生成的に製造する装置において用いるための選別装置１０であって、支持装置上へ層を提供する積層装置と、構造材料４を準備する配量装置８と、積層工程において不要な構造材料４を受け入れるオーバーフロー容器とを含む、前記選別装置１０において、選別装置１０のふるい１２が、選別されるべき構造材料４がふるい１２との当接後にまずは初速をもってふるい１２の表面にわたって案内され、その後構造材料４のふるい表面にわたる搬送速度が低下されているか、又はより小さな速度値へ低減されているように、傾斜されて形成されている。

Description

本発明は、粉体状の構造材料から成る層を連続的に凝固化することで部材を生成的に製造するための装置において用いるための選別装置に関するものである。このような生成的な構造装置では、粉体状の構造材料が層ごとに基礎上へ提供され、これら層は、ビーム、特にレーザビームによって部分的に溶解又は溶融され、これにより固体へ一体化される。

公知の生成的な構造装置は、支持装置上へ層を提供するための積層装置と、この積層装置のために粉体状の構造材料を準備するための配量装置と、積層工程において不要な構造材料を受け入れるためのオーバーフロー容器と、構造プロセス中にオーバーフロー容器へ排出される構造材料を選別するための選別装置とを含んでいる。

これまで生成的な構造装置において用いられている公知の選別装置は平坦に形成されている。すなわち、ふるい面は、水平に整向されているか、又はせいぜいやや傾斜しており、その結果、ふるいが例えば振動駆動部によって運動されるかぎり、選別されるべき製品が均等な速度でふるいを越えて案内される。選別工程が構造プロセス中に実行されれば、ふるいは、構造材料粉体が必要とされる時間において選別されるようにパラメータ付けによって調整される。このことは、ふるい品質の欠点となる。なぜなら、適切な大きさの粒子の大きな割合がオーバーフロー容器へ案内されるためである。この過大な粒子部分は、装置の準備時間中に新たに選別される必要があり、また一部は複数回選別される必要があり、これは一方では煩わしいものであり、他方では準備時間が長くなってしまう。従来技術によれば、全体として選別製品は、均等な速度をもってふるい表面を越えて案内される。

本発明の基礎をなす課題は、特別な利点をもって生成的な構造装置において用いられることが可能であるとともに、構造工程全体を加速するものの、特に部品の増備間隔を時間的に低減することが可能な選別装置を提供することにある。

上記課題は、選別装置のふるいが、選別されるべき構造材料がふるいとの当接後にまずは初速をもってふるいの表面を越えて案内され、その後構造材料の搬送速度がふるい表面を越えて低下されているか、又はより小さな速度値へ低減されているように、少なくとも部分的に傾斜されて形成されていることによって解決される。

これは、ふるいが、ふるい表面上で、構造材料の搬送方向にふるいを越えて、すなわちふるい長手方向に湾曲されていれば、利点をもって達成される。特に、ふるいの表面が、粉体供給開口部の範囲において、ふるいの粉体排出範囲における勾配よりも大きな勾配を有していることも意図されている。粉体排出範囲は、過大な粒子が粉体表面から排出される範囲である。

粉体材料の搬送方向における湾曲に関しては異なる可能性が存在する。ふるいは、均等な湾曲を有することができるが、例えば角度をもって互いに接触する複数のふるい部分で構成されているか、又はこのようなふるい部分を有することができる。各ふるい部分は、別々に平坦に形成されることができるか、又はそれぞれ固有の湾曲をもって構成されることができる。加えて、ふるいの搬送方向又は長手方向の湾曲のために、ふるい又はふるい部分の長手側方縁部が側方でずらされているようにすることが可能である。ふるい部分は、例えばリンク式に互いに結合されることも可能であり、その結果、ふるい又は選別装置の湾曲全体の非常にフレキシブルな調整が可能である。このとき、有利には、ふるい又はふるい部分が個々に互いに対して調整され、調節されることが考えられる。ふるい部分は、必ずしもリンク式に、又はその他の態様で互いに固定される必要もなく、個々の部分として形成されることができ、ふるい部分範囲は、過大な粒子がふるい部分から他のふるい部分へ案内されるように重ねられる。ふるい部分の調整に関して、まずは、選別されるべき粉体材料が粉体供給開口部から当該ふるい部分上へ排出される急峻なふるい部分が設けられ、そして、より平坦なふるい部分がつづき、そして、再びより急峻なふるい部分がつづくなどということが本発明の範囲内にある。ふるい部分の勾配は、必ずしも平坦な面に対して均等に減少する必要はない。ふるい又はふるい部分は、共通に、又は個々に、又は個別に、振動駆動部を別々に備えることができ、これにより、個々のふるい部分の異なる振動駆動部が生じるとともに設定されることが可能である。

本発明は、請求項１の上述の特徴を有する、部材を生成的に製造するための装置に関するものでもあり、この装置には、請求項１〜１２のいずれか１項の特徴を有する選別装置が設けられている。

本発明を、図面における実施例に基づいて詳細に説明する。

従来技術による選別装置を示す図である。 一貫した、粉体材料の搬送方向に均等に湾曲されたふるいを有する、本発明による選別装置を示す図である。 リンク要素を介して互いに結合された複数の平坦なふるい部分を有する選別装置を示す図である。 互いに重なる複数のふるい部分から成る選別装置を示す図である。 ふるい部分がふるいの中央範囲で段部を形成する、図４に従う図である。 それぞれ湾曲を有する、重なった複数のふるい部分を有する選別装置を示す図である。 ふるい部分が側方で引き上げられたエッジ部を有している、粉体搬送方向におけるふるい部分の平面図である。 図２による選別装置が組み込まれている、部材を生成的に製造するための装置の概略的な図である。

まず、図８を参照する。

図８には、粉体状の凝固化可能な構造材料４から成る、個々の層３の連続的な凝固化によって部材２を製造するための装置１が概略的に図示されており、構造材料４は、レーザビーム５によって溶解又は溶融され、冷却後に固体の部材へ一体化する。このような装置１は、粉体層３を好ましくは高さ調整可能な支持装置７へ提供するための積層装置６と、この積層装置のために構造材料４を準備するための配量装置８と、積層工程において不要な構造材料４を受け入れるオーバーフロー容器９と、図１による従来技術において形成されているものの本発明によれば例えば図２〜図７に図示された特徴を備えている選別装置１０とを含んでいる。従来技術においては、選別装置１０は粉体供給開口部１１を含んでおり、この粉体供給開口部によって、過剰な構造材料４がオーバーフロー容器９から選別工程へ供給される。異なる大きさの粒子から成る選別製品は、選別装置１０のふるい１２上へ落下し、ふるい１２は、選別製品が均一で一定の速度でふるい網にわたって運搬される。このために振動駆動部１３が設けられており、この振動駆動部は、ふるい１２を運動へ変換し、その結果、選別製品がふるい１２の表面にわたって運搬される。ふるい１２あるいはふるい網の下方には適切な大きさの粒子の容器１４が配置されていて、この適切な大きさの粒子の容器は排出開口部１５を備えており、この排出開口部は、配量装置８の容器に直接的に、又は間接的に結合されることができ、これが粉体管路１６によって示唆されている。しかし、配量容器として配量装置８へ組み込まれることが可能な別個の容器を適切な大きさの粒子の排出開口部１５の下方に設けることも本発明の範囲にある。

過大な粒子、すなわちふるい１２のメッシュを通過することができない粉体部分は、ふるい端部における粉体排出範囲１８へ案内され、そこで過大粒子容器１９に収集される。

本発明によれば、選別装置１０のふるい１２が図２〜図７に従って形成されるようになっている。例えば、ふるい１２が搬送方向２０へ湾曲されることができ、これにより、選別されるべき構造材料４がふるい１２へ当接した後、まずは初速をもってふるい１２の表面を越えて案内され、その後、構造材料４のふるい１２の表面にわたる搬送速度が低下されるか、又はより小さな速度値へ低減されている。このことは、例えば、図２に図示されているようにふるい１２が搬送方向２０へ湾曲されていることによって達成されることが可能である。ふるい１２の表面は、粉体供給開口部１１の範囲において、ふるい１２の粉体排出範囲１８よりも大きな勾配を備えている。

図２に図示されているように、ふるい１２は均等な湾曲を有することができる。しかし、図３〜図６に示されているように、ふるい１２を、特に角度をもって、又はリンク式に互いに接触するふるい部分１２．１〜１２．４で構成されるようにすることも可能である。図３に図示された実施例では、ふるい１２は、４つの一連のふるい部分１２．１〜１２．４で構成されており、各ふるい部分は、例えば平坦に形成されている。ふるい部分１２．１は、それぞれ後続のふるい部分１２．２，１２．３，１２．４よりも急峻に配置されている。図４に図示された実施例でも同様に４つのふるい部分１２．１〜１２．４が設けられており、これらふるい部分は、搬送方向２０へ向いたその端部エッジ２１で重なり合っていて、その結果、選別されるべき構造材料４が確実に次のふるい部分１２．２，１２．３，１２．４へもたらされる。

図６に図示された実施例では、ふるい１２の範囲にいわば段部が設けられている。なぜなら、ふるい部分１２．２が、搬送方向２０における後続のふるい部分１２．３よりもわずかな勾配を有しているためである。

当然、このような段は、図３又は図６による実施形態においても設定されることができ、（図５における）個々のふるい部分１２．１〜１２．４を設けることで、ふるい部分の異なる勾配設定が可能である。図６では、同様に、下側エッジ２１で重なり合うふるい部分が設けられており、これらふるい部分１２．１〜１２．４は、それぞれ搬送走行２０への湾曲を有している。

図７には、各ふるい部分１２．１〜１２．５が側方で引き上げられたエッジ部を備えているため、選別されるべき構造材料４がいわば溝内で運搬されることが更に図示されている。

各図には振動駆動部１３が更に示唆されており、この振動駆動部は、ふるい１２の駆動要素１３’又は各ふるい部分１２．１〜１２．４を振動するように運動へ変換することが可能であるように構成されている。

１ 装置
２ 部材
３ 層
４ 構造材料
５ レーザビーム
６ 積層装置
７ 支持装置
８ 配量装置
９ オーバーフロー容器
１０ 選別装置
１１ 粉体供給開口部
１２ ふるい
１３ 振動駆動部
１３’ 駆動要素
１４ 適切な大きさの粒子の容器
１５ 適切な大きさの粒子の排出開口部
１６ 粉体管路
１７ 粉体排出範囲
１８ 過大粒子容器
１９ 搬送方向
２０’ 長手方向
２０ 端部エッジ／下側エッジ

Claims (13)

1. ビーム、特にレーザビーム（５）の作用により部分的に溶解又は溶融させて構造材料（４）を結合させることで、粉体状の凝固化可能な構造材料（４）から成る個々の層（３）を連続的に凝固化して、部材（２）を生成的に製造するための装置（１）において用いるための選別装置（１０）であって、支持装置（７）上へ前記層（３）を提供するための積層装置（６）と、該積層装置（６）のために粉体状の構造材料（４）を準備するための配量装置（８）と、積層工程において不要な構造材料（４）を受け入れるためのオーバーフロー容器（９）とを含み、この不要な構造材料が、構造プロセス中に前記オーバーフロー容器（９）へ排出される粉体材料を選別するために当該選別装置（１０）へ供給可能である、前記選別装置において、
   前記選別装置（１０）のふるい（１２）が、選別されるべき構造材料（４）が前記ふるい（１２）との当接後にまずは初速をもって前記ふるい（１２）の表面にわたって案内され、その後構造材料（４）の前記ふるいの表面にわたる搬送速度が低下されているか、又はより小さな速度値へ低減されているように、少なくとも部分的に傾斜されて形成されていることを特徴とする選別装置。
2. 前記ふるい（１２）が、前記ふるい表面上での構造材料（４）の搬送方向（２０）に湾曲されていることを特徴とする請求項１に記載の選別装置（１０）。
3. 前記ふるい（１２）の表面が、粉体供給開口部（１１）の範囲において、前記ふるい（１２）の粉体排出範囲（１８）における勾配よりも大きな勾配を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の選別装置（１０）。
4. 前記ふるい（１２）が均等な湾曲を有していることを特徴とする請求項２に記載の選別装置（１０）。
5. 前記ふるい（１２）が、特に角度をもって、若しくはリンク式に互いに接触する複数のふるい部分（１２．１〜１２．４）で構成されているか、又はこのようなふるい部分を含んでいることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の選別装置（１０）。
6. 前記ふるい部分（１２．１〜１２．４）が、それぞれに平坦であり、及び／又はそれぞれ固有の湾曲をもって形成されていることを特徴とする請求項５に記載の選別装置（１０）。
7. 前記ふるい又は前記ふるい部分（１２．１〜１２．４）の長手側方縁部が側方で引き上げられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の選別装置（１０）。
8. 前記ふるい（１２）又は前記ふるい部分（１２．１〜１２．４）が、そのふるい又はふるい部分の勾配について調整可能であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の選別装置（１０）。
9. 前記粉体供給開口部（１１）が、前記ふるい（１２）又は前記ふるい部分（１２．１〜１２．４）の長手方向（２０’）に調整可能に配置されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の選別装置（１０）。
10. 前記ふるい部分（１２．１〜１２．４）の間の角度が調整可能であることを特徴とする請求項５に記載の選別装置（１０）。
11. 前記ふるい（１２）又は前記ふるい部分（１２．１〜１２．４）が、共通に、又は個々に、又は個別に、振動駆動部（１３）を備えていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の選別装置（１０）。
12. 前記ふるい（１２）又は前記ふるい部分（１２．１〜１２．４）の下方に少なくとも１つの適切な大きさの粒子の容器（１４が配置されており、該適切な大きさの粒子の容器の出口が、前記装置（１）の配量容器又は貯蔵容器に結合されているか、又は結合可能であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の選別装置（１０）。
13. ビーム、特にレーザビーム（５）の作用により部分的に溶解又は溶融させて構造材料（４）を結合させることで、粉体状の凝固化可能な構造材料（４）から成る個々の層（３）を連続的に凝固化して、部材（２）を生成的に製造するための装置（１）であって、支持装置（７）上へ前記層（３）を提供するための積層装置（６）と、該積層装置（６）のために粉体状の構造材料（４）を準備するための配量装置（８）と、積層工程において不要な構造材料（４）を受け入れるためのオーバーフロー容器（９）とを含む、前記装置において、
    請求項１〜１２のいずれか１項の特徴を有する選別装置（１０）が設けられていることを特徴とする装置。

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