KR102431666B1 - 송풍기 세척 장치를 포함하는 분말 기반 적층 제조 유닛 - Google Patents

송풍기 세척 장치를 포함하는 분말 기반 적층 제조 유닛 Download PDF

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Abstract

본 발명은 시작 영역(A)과 종료 영역(B)을 연결하는 경로를 따라 변위될 수 있는 분말 층화 장치(14)를 포함하는 분말 기반 적층 제조 설비(10)에 관한 것이다.
층화 장치(14)는 시작 영역(A)과 종료 영역(B) 사이에 위치한 분말 퇴적 영역(D)에 분말을 퇴적하기 위한 분말 퇴적 수단(18)을 포함한다.
설비는 층화 장치(14)의 경로상에 위치되는 세척 장치(40)를 포함한다. 세척 장치(40)는 기체 유동을 분말 퇴적 수단(18)의 하나 이상의 표면상으로 송풍하도록 구성된 송풍 장치(42)를 포함한다.

Description

송풍기 세척 장치를 포함하는 분말 기반 적층 제조 유닛
본 발명은 부품의 분말 기반 적층 제조 분야에 관한 것이다.
본 발명은 특히 부품의 분말 기반 적층 제조 설비 및 그러한 설비의 층화 장치(layering device)에 관한 것이다.
부품을 위한 분말 기반 적층 제조 설비는 일반적으로 시작 영역과 종료 영역을 연결하는 경로를 따라 변위될 수 있는 분말 층화 장치를 포함하며, 시작 영역과 종료 영역 사이에 위치한 분말 퇴적 영역상에 분말을 퇴적시킬 수 있는 분말 퇴적 수단이 제공된다. 이러한 분말 퇴적 수단은 예를 들어, 호퍼, 제거 가능한 해치를 갖는 구획, 또는 심지어 분말의 일회분을 수용하는 공동(cavity)이 제공된 투여 실린더를 포함한다.
퇴적 영역에서의 퇴적 후에, 분말은 바람직하게는 평탄화 실린더를 포함하는 층화 장치의 일부를 형성할 수 있는 평탄화 수단을 사용하여, 가장 흔하게는 층 형태로 만들어진다. 그 다음, 분말은 적절한 장치에 의해 소결되거나 용해된다. 이러한 작업은 부품을 형성하는데 필요한 만큼 반복된다.
이것은 분말 기반 적층 제조 설비에 사용되는 분말이 휘발성 및 점착성을 모두 가지며, 후자는 축적되는 경향이 있고, 이어서 분말 퇴적 주기 동안 층화 장치의 다양한 지점에서 응집되는 경향이 있기 때문이다. 특히, 투여 실린더와 그 케이싱 사이에 접근하기 어려운 틈새 영역과 같은, 분말 퇴적 수단의 일부 표면상에 분말이 축적되어 클러스터를 형성하는 것을 관찰할 수 있었다.
이제, 분말 퇴적 영역에서 층화 장치가 통과할 때, 때를 맞춰 형성된 클러스터는 분말 퇴적 영역으로 떨어질 수 있다. 이는 원하는 두께에 비해 용융될 분말 층의 두께를 변경하여 제조되는 부품의 품질을 감소시키는 영향을 갖는다.
분말의 과립 크기 분석 및 각각의 퇴적된 층에 필요한 두께에 따라, 이러한 클러스터의 존재에 의해 초래된 오차는 어느 정도 용인될 수 있다. 따라서, 층 두께 크기의 정도가 10마이크로미터 정도 수준일 때, 초래된 오차는 너무 커져서 부품의 제조를 중지하고 폐기하는 것이 필요할 수도 있다.
문헌 FR 2 984 191에는 분말 기반 적층 제조 장치가 개시되어 있다. 그러나 이 문헌은 분말 퇴적 영역에서 분말 클러스터의 존재를 피하는 것을 목표로 하는 어떠한 수단도 기술하지 않는다.
따라서, 본 발명의 목적은 분말 기반 적층 제조 설비의 층화 장치에서 분말 클러스터의 형성을 제한하거나 적어도 분말 퇴적 영역에 위치하는 클러스터의 위험을 제한하는 것이다.
이를 위해, 본 발명은 시작 영역과 종료 영역을 연결하는 경로를 따라 변위될 수 있는 분말 층화 장치를 포함하는 분말 기반 적층 제조 설비에 관한 것으로, 층화 장치는 시작 영역과 종료 영역 사이에 위치한 분말 퇴적 영역에 분말을 퇴적시키기 위한 분말 퇴적 수단을 포함하고, 이 설비는 층화 장치의 경로 상에 배치된 세척 장치를 더 포함하고, 세척 장치는 기체 유동을 분말 퇴적 수단의 적어도 하나의 표면상으로 송풍하도록 구성된 송풍 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
퇴적 장치의 경로상의 세척 장치의 존재로 인해, 분말의 상당 부분은 분말 퇴적 주기에서 축적되는 경향이 있는 층화 장치의 영역으로부터 제거될 수 있다. 사실상, 송풍 장치에 의해 송풍되는 기체 유동은 케이싱과 분말 퇴적 수단 사이에 접근하기 어려운 틈새 영역에 도달하여 클러스터를 제거할 수 있게 함으로써, 클러스터가 분말 퇴적 영역에 도달하기 전에 이를 배출할 가능성을 제공한다.
따라서, 분말 클러스터의 형성이 상당히 감소되고, 따라서 이들이 분말 퇴적 영역에 위치될 위험이 제한된다.
바람직하게는, 클러스터가 분말 퇴적 영역에 도달하기 전에 클러스터를 배출하기 위해, 세척 장치는 흡입 장치에 의해 흡입된 분말을 분말 퇴적 영역으로부터 격리된 분진 추출 영역으로 지칭되는 설비 영역으로 배출하기 위한 분말 흡입 장치를 포함한다.
바람직하게는, 송풍 장치에 의해 제거된 분말이 분말 퇴적 영역에 도달하는 것을 방지하기 위해, 세척 장치는 기체 유동이 분말 퇴적 영역에 대해 분말 퇴적 수단의 적어도 하나의 표면상에 송풍되는 세척 영역을 분말 밀폐식으로 분리하는, 즉 분말 밀폐 방식으로 구획하는 밀봉 수단을 포함한다.
본 발명의 특정 실시예에 따르면, 밀봉 수단은 층화 장치의 통로상에서 구부러질 수 있는 빗살이 제공된 브러시를 포함한다.
바람직하게는, 세척 영역을 분말 퇴적 영역으로부터 보다 잘 격리시키기 위해, 밀봉 수단은 2개의 브러시를 포함하고, 세척 영역은 2개의 브러시에 의해 구획되며, 송풍 장치는 2개의 브러시 사이에 위치된다.
본 발명의 특정 실시예에 따르면, 브러시의 빗살들은 이들이 접촉하는 분말 퇴적 수단의 표면에 직각 방향으로 연장된다.
본 발명의 특정 실시예에 따르면, 세척 장치는 시작 영역에서 종료 영역 방향으로의 경로를 고려하며 분말 퇴적 영역의 상류에 위치한다.
본 발명의 특정 실시예에 따르면, 송풍 장치는 소정의 배향 방향으로 기체 유동을 배향시키기 위한 수단을 포함한다.
본 발명의 특정 실시예에 따르면, 송풍 장치는 소정의 배향 방향을 향하여 정렬되고 향하는 복수의 오리피스가 제공된 송풍 노즐을 포함한다.
바람직하게는, 층화 장치는 분말 퇴적 수단이 위치하는 체적을 구획하는 케이싱을 포함하며, 소정의 배향 방향은 기체 유동이 층화 장치의 경로의 과정에서 분말 퇴적 수단을 마주하는 케이싱의 표면에 도달하도록 선택된다.
본 발명의 특정 실시예에 따르면, 분말 퇴적 수단은 적어도 하나의 분말 투여 공동이 제공된 회전 투여 실린더를 포함하며, 소정의 배향 방향은 기체 유동이 층화 장치의 경로의 과정에서 투여 실린더의 표면에 도달하도록 이루어진다.
바람직하게는, 층화 장치는 분말 평탄화 수단, 예를 들어 평탄화 실린더를 더 포함하며, 소정의 배향 방향은 기체 유동이 층화 장치의 경로에서 분말 평탄화 수단의 표면, 예를 들어 평탄화 실린더의 표면에 도달하도록 이루어진다.
또한, 본 발명은 제조 설비의 구성 요소를 세척하는 단계를 포함하는 분말 기반 적층 제조 설비에 의한 분말 기반 적층 제조 방법에 관한 것으로, 이 방법은 제조 설비가 본 발명에 따른 것이며, 세척 단계 동안, 층화 장치는 세척 장치가 위치되는 세척 경로를 따르도록 구성되며, 세척 경로는 왕복식인 것을 특징으로 한다.
실제로, 효과적인 세척을 위해, 예를 들어 왕복 경로 도중에 세척 장치가 층화 장치를 여러번 세척하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 흡입 장치는 세척 단계의 지속 기간 동안 흡입 기능을 발휘한다.
투여 실린더의 세척을 개선하기 위해, 세척 단계 동안 평탄화 실린더가 회전하게 된다.
본 발명은 첨부 도면에 대한 다음의 설명을 읽음으로써 보다 잘 이해될 것이며, 첨부 도면은 예로서 제공되며 어떠한 방식으로든 제한적이지 않다.
- 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 분말 기반 적층 제조 설비의 단면을 갖는 사시도이다.
- 도 2는 도 1의 상세도(II)의 도면이다.
- 도 3은 도 1과 유사한 도면이며, 층화 장치는 제1 세척 영역에 위치한다.
- 도 4는 도 3의 상세도(IV)의 사시도이다.
- 도 5는 도 1의 설비의 세척 장치의 세척 주기를 나타내는 히스토그램이다.
- 도 6은 도 1과 유사한 도면이며, 층화 장치는 제2 세척 영역에 위치한다.
- 도 7은 도 6의 상세도(VII)의 도면이다.
- 도 8은 청구되지 않은 제2 실시예에 따른 분말 기반 적층 제조 설비의 단면을 갖는 사시도이다.
- 도 9는 도 8의 상세도(IX)의 도면이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 분말 기반 적층 제조 설비(10)를 도시한다.
설비(10)는 실질적으로 평평한 플래튼(platen)(12)을 포함하는데, 그 위에 층화 장치(14)가 플래튼(12)의 시작 영역(A)과 플래튼(12)의 종료 영역(B)을 연결하는 경로를 따라 변위될 수 있다(명료성의 이유로, 층화 장치의 변위 및 안내를 허용하는 수단은 도면에 나타내지 않았다). 특히, 도면에 도시된 실시예에서, 층화 장치(14)는 축(X)을 따라 병진 운동을 수행함으로써 변위된다.
시작 영역(A)과 종료 영역(B)을 연결하는 이 경로 도중에, 층화 장치는 종료 영역(B)과 시작 영역(A) 사이에 위치하여 층화 장치(14)에 의해 운반되는 분말의 일회분을 수용하기 위한 플래튼(12)의 분말 퇴적 영역(P)(작업 영역으로도 지칭됨) 위를 통과한다. 그 다음 이 분말의 일회분은 적절한 수단, 예를 들어, 도면에 나타나지 않은 레이저 빔과 같은 에너지 빔에 의해 용융 또는 소결된다.
실질적으로 직사각형 형태의 퇴적 영역(P)은 애쉬 박스(ash box)라고도 지칭되는 회수 탱크(16)로 둘러싸인 4개의 측면(3개의 측면만이 도 1에 도시되어 있으며, 단면이 주어짐)을 갖는다. 회수 탱크(16)는 후술하는 바와 같이 적층 제조에 사용되지 않은 임의의 잉여 분말을 회수할 수 있게 하며, 잉여 분말은 스크래퍼(scraper) 또는 롤러, 예를 들어 평탄화 롤러와 같은 이런 목적을 위해 제공된 장치에 의해 그 안으로 밀어 넣어진다.
층화 장치(14)는 분말의 일회분을 분말 퇴적 영역 상에 퇴적하기 위한 분말 퇴적 수단(18)을 포함한다.
도 1 내지 도 7에 도시된 본 발명의 제1 실시예에서, 분말 퇴적 수단(18)은 호퍼(20)를 포함하는 저장 수단 및 분말 투여 공동(24)이 함께 제공되는 회전 투여 실린더(22)를 포함하는 분말 투여 수단을 포함한다.
호퍼(20)에 저장된 분말은 호퍼의 개구(26)를 통해 중력에 의해 투여 공동(24)으로 전달될 수 있다. 그 다음, 층화 장치(14)가 퇴적 영역(P) 위로 변위되고, 투여 실린더(22)의 회전 후에, 투여 공동(24) 내에 봉입된 분말의 일회분이 중력에 의해 퇴적 영역(P)에 퇴적된다.
본 발명의 제1 실시예에서, 투여 실린더(22)는 투여 실린더(22)의 회전시 이렇게 운반된 분말의 일회분이 투여 실린더(22)에 의해 팩 다운(packed down)되는 것을 방지할 수 있게 하는 플랫(28)을 더 포함한다.
분말 퇴적 수단(18)은 케이싱(30)에 의해 구획된 체적 내에 위치한다. 이를 위해, 케이싱(30)은 나머지 층화 장치(14)의 호퍼(20)를 분리하고 분말의 저장 체적을 구획하는 제1 측벽(32)을 포함한다. 케이싱은 투여 실린더(22)가 포함되는 체적을 구획하는 제2 측벽(34)을 또한 포함한다.
층화 장치는 분말 퇴적 수단(18)에 의해 운반된 분말의 일회분을 평탄화하기 위한 수단(35)을 더 포함한다. 본 발명의 제1 실시예에서, 이는 평탄화 실린더(36)를 포함한다.
퇴적 영역(P)을 통과하는 평탄화 실린더(36)의 기능은, 층화 장치가 전진됨에 따라 분말 퇴적 수단(18)에 의해 퇴적된 분말의 일회분을 분배하고 평탄화하는 것이다.
평탄화 실린더(36)는 고정되거나 회전될 수 있다. 이 특정 사례에서, 평탄화 실린더(36)는 회전하고, 그 회전은 층화 장치(14)의 변위로 인한 평탄화 실린더(36)의 전진 방향의 반대 방향으로 이루어진다.
따라서, 도 1의 주어진 배향에서, 층화 장치(14)가 화살표(F) 방향으로(도면 오른쪽의 시작 영역에서 도면 왼쪽의 종료 영역으로) 변위되면, 평탄화 실린더(36)는 시계 방향으로 회전한다.
분말 기반 적층 제조 설비에 사용되는 분말이 휘발성 및 점착성을 모두 가지기 때문에, 분말 퇴적 주기 동안 층화 장치(14)의 다양한 지점에서 분말이 축적되어 응집되는 경향이 있다는 것이 밝혀졌다.
특히, 분말 퇴적 수단(18)과 층화 장치(14)의 케이싱(30) 사이에 위치한 틈새 내에 분말이 축적되어 클러스터(38)를 형성한다는 것이 관찰되었다. 도 2는 특히 클러스터(38)가 제2 측벽(34)과 투여 실린더(22) 사이에 형성된다는 사실을 도시한다.
이를 해결하기 위해, 설비(10)는 시작 영역(A)에서 종료 영역(B) 방향으로의 경로를 고려하여, 퇴적 영역(P)의 상류에 위치하는 층화 장치(14)의 경로상에 위치된 제1 세척 장치(40)를 포함한다.
제1 세척 장치(40)는 분말 퇴적 수단(18)의 적어도 하나의 표면 위로 기체 유동을 송풍하도록 구성된, 도 3 및 도 4에서 보다 구체적으로 볼 수 있는 제1 송풍 장치(42)를 포함한다. 이 특정 사례에서, 송풍 장치에 의해 송풍된 기체는 퇴적 영역(P)의 주위 기체, 여기서는 이질소이지만, 아르곤, 수소 또는 다른 중성 기체일 수도 있다.
제1 송풍 장치(42)는 소정의 배향 방향으로 기체 유동을 배향시키기 위한 수단(44)을 포함한다. 보다 구체적으로, 배향 수단은 소정의 배향 방향에 평행하게 배향된 복수의 정렬된 오리피스(48)가 제공된 송풍 노즐(46)을 포함한다.
소정의 배향 방향은 기체 유동이 층화 장치(14)의 경로 도중에 분말 퇴적 수단(18)과 마주하는 케이싱(30)의 표면에 도달하도록 선택된다.
바람직하게는, 소정의 배향 방향은 기체 유동이 층화 장치(14)의 경로 도중에 투여 실린더(22)의 표면 뿐만 아니라 평탄화 실린더(36)의 표면과 같은 분말 평탄화 수단(35)의 표면에 도달하도록 하는 것이 바람직하다.
따라서, 도 1 내지 도 7에 도시된 제1 실시예에서, 소정의 배향 방향은 플래튼(12)의 평면에 수직이며 층화 장치(14)를 향해 지향되도록 선택된다. 따라서, 이러한 배향 방향은 층화 장치(14)의 병진 축(X)에 직각이고, 중력이 가해지는 방향의 반대 방향을 갖는다.
도 4에서 화살표(O)로 나타낸 이러한 배향 방향의 선택은 기체 유동(F)이 오리피스(48)로부터 투여 실린더(22)에 대면하여 위치된 케이싱(30)의 제2 측벽(34)의 표면으로 향하도록 할 수 있다.
오리피스(48)는 바람직하게는 층화 장치(14)의 병진 축(X) 및 배향 방향(O)에 대해 직각인 방향으로 정렬된다. 이러한 방식으로, 오리피스(48)로부터의 기체 유동(F)은 케이싱(30)의 제2 측벽(34)의 종방향의 전체 또는 거의 전부에 대해 투여 실린더(22)의 표면으로 도달한다.
이러한 선택은 또한 층화 장치(14)의 경로를 따라 투여 실린더(22) 및 평탄화 실린더(36)의 표면에 도달할 수 있게 한다.
보다 상세하게는, 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 기체 유동(F)이 도달할 수 있는 거리는, 이 유동(F)의 속도와 같이 조정되어 제2 측벽(34)과 투여 실린더(22) 사이에 위치한 분말의 클러스터(38)를 제거할 수 있다.
세척 장치(40)는 또한 분말 퇴적 영역(P)에 대해 기체 유동이 분말 퇴적 수단(18)의 적어도 하나의 표면상으로 송풍되는, 제1 세척 영역(N1)을 분말 밀폐식으로 분리하는 밀봉 수단(50)을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 이러한 밀봉 수단(50)은 층화 장치(14)의 통로상에서 구부러질 수 있는 빗살(54)이 제공된 적어도 하나의 브러시(52)를 포함한다. 브러시(52)는 제1 송풍 장치(42)가 위치한 제1 세척 영역(N1)을 분말 퇴적 영역(P)으로부터 분리할 수 있게 한다.
보다 구체적으로, 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 브러시의 빗살(52) 길이는 층화 장치(14)가 제1 세척 영역(N1)으로 통과할 때 세척 영역(N1)과 분말 퇴적 영역(P) 사이에 밀봉부를 생성하도록 선택된다. 이를 위해, 브러시(52)의 빗살(54)은, 빗살이 접촉하는 분말 퇴적 수단(18)의 표면에 대해 직각 방향으로 연장된다. 따라서, 빗살은 유동의 배향 방향(O)과 동일한 방향으로 연장된다.
또한, 브러시의 빗살(52)은 송풍 노즐(46)이 투여 실린더(22)와 일렬로 위치하여 그 밀봉 기능을 수행할 때 케이싱(30)의 제2 측벽들(34) 중 하나와 맞닿을 정도로 길다.
이 때문에, 제1 세척 영역(N1)에서 층화 장치(14)의 통과시에 빗살(54)과 투여 실린더(22) 및/또는 평탄화 실린더(36)의 표면 사이에도 접촉이 있게 된다. 따라서, 브러시(52)는 밀봉 기능을 수행하는 것 이외에, 층화 장치(14)의 통과시에 투여 실린더(22) 및/또는 평탄화 실린더(36)의 표면을 브러싱하는 기능을 수행할 수 있다. 이는 이런 투여(22) 및 평탄화(36) 실린더의 표면상에 축적될 수 있는 분말의 클러스터를 그로부터 제거하는 것을 가능하게 한다.
도 1 내지 도 7에 도시된 실시예에서, 밀봉 수단(50)은 세척 영역(N1) 및 제1 송풍 장치(42)의 하류에 위치한 단일 브러시(52)만을 포함한다. 그러나, 도시되지 않은 변형예에서, 밀봉 수단(50)은 2개의 브러시(52)를 포함하고, 세척 영역은 이 2개의 브러시(52)와 2개의 브러시(52) 사이에 위치된 송풍 장치(42)에 의해 구획된다. 제2 브러시(52)는 이 경우 바람직하게는 제1 브러시와 동일하고, 오리피스(42)의 정렬 방향에 대해 대칭으로[즉, 송풍 노즐(46)에 대해 대칭적으로] 배치된다.
바람직하게는, 제1 송풍 장치(42)에 의해 제거된 클러스터(38)를 분말 퇴적 영역(P)에 도달하기 전에 배출하기 위해, 세척 장치(40)는 제1 흡입 장치(56)를 더 포함한다. 이 흡입 장치(56)는 이 제1 흡입 장치(56)에 의해 흡입된 분말을 분말 퇴적 영역(P)으로부터 격리된 제1 분진 추출 영역(D1)이라 지칭되는 설비의 영역으로 배출한다.
도 1 내지 도 7에 도시된 제1 실시예에서, 제1 흡입 장치(56)는 에이프런(12)의 평면에 수직인 방향으로 연장되며 층화 장치(14) 방향의 반대 방향으로 향하는, 제1 세척 영역(N1) 아래에 위치하는 제1 배출 덕트(58)를 포함한다.
명확성을 위해, 제1 배출 덕트(58) 이외의 제1 흡입 장치(56)의 구성 요소는 나타내지 않았다.
바람직하게는, 제1 배출 덕트(56)는 제1 송풍 장치(42)와 일렬로, 특히 송풍 노즐(46)과 일렬로 위치되고, 따라서 도 3에서 송풍 노즐보다 아래에 위치된다. 예를 들어, 제1 배출 덕트(58)는 제1 흡입 장치(56)에 반대되는 방향으로 수렴하는 형태를 가진다.
도 5는 세척 단계를 포함하는 본 발명에 따른 제조 방법 동안 수행된 세척 주기의 히스토그램을 도시한다.
이 제조 방법은 층화 장치(14)가 세척 장치(40)가 위치하는 세척 경로를 따르는 세척 단계를 포함하고, 세척 경로는 왕복식이다.
예를 들어, 세척 주기의 히스토그램을 나타내는 도 5에 도시된 바와 같이, 층화 장치(14)는 세척 경로상에서 3번의 왕복 이동을 수행한다. 따라서 세척 영역(N1)을 6 번 지나갈 것이다. 이 경우, 브러시(52)와 투여 실린더(22) 및 평탄화 실린더(36) 사이에는 6번의 접촉이 있을 것이다.
바람직하게는, 제1 흡입 장치(56)는 세척 단계의 지속 기간 동안 그 흡입 기능을 수행한다. 송풍 장치(42)에 대해서도 바람직하게는 동일하게 적용된다.
또한, 여전히 도 5의 히스토그램에서 알 수 있는 바와 같이, 세척 단계 동안, 평탄화 실린더(36)가 회전하도록 만들어지며, 이는 제1 송풍 장치(42)에 의해 보내지는 기체 유동(F)에 의한 분말의 임의의 클러스터(38)의 분리를 용이하게 할 수 있다. 이러한 회전은 바람직하게는 세척 단계의 지속 기간 동안 이루어진다.
설비(10)는 평탄화 실린더(36) 및/또는 투여 실린더(22)의 표면상에 축적될 수 있는 분말의 클러스터를 보다 구체적으로 제거하기 위해, 퇴적 영역(P)의 하류에 위치된 제2 세척 장치(60)를 포함한다.
이 제2 세척 장치(60)는 여기에서는 평탄화 실린더(36)인 분말 평탄화 수단(35)의 적어도 한면을 브러싱하기 위한 브러싱 장치(62)를 포함한다.
이를 위해, 브러싱 장치(62)는 층화 장치(14)의 통로상에서 구부러질 수 있는 빗살이 제공된 적어도 하나의 브러시를 포함한다.
도 1 내지 도 7에 도시된 실시예에서, 제2 세척 장치(60)는 특히 실질적으로 종방향으로 연장되는 2개의 평행한 브러시인 상류 브러시(64) 및 하류 브러시(66)[상류 및 하류라는 용어는 시작 영역(A)에서 종료 영역(B)까지의 층화 장치(14)의 경로에 대해 이해되어야 함]를 포함한다.
도 1 내지 도 7에 도시된 예에서, 특히 도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 상류 브러시(64) 및 하류 브러시(66)는 층화 장치(14)가 브러시(64, 66)의 종방향에 대해 실질적으로 직각인 방향으로 국소적으로 변위되도록 배치된다.
이 특정 사례에서, 상류 브러시(64) 및 하류 브러시(66)는 층화 장치(14)의 병진 운동 방향(X)에 직각으로 축을 따라 연장된다.
또한, 상류 브러시(64)의 빗살(68)과 하류 브러시(66)의 빗살(70)은 빗살이 접촉하는, 여기서는 평탄화 실린더(36)인 분말 평탄화 수단(35)의 표면에 직각인 방향으로 연장된다.
상류 브러시(64)의 빗살(68) 및 하류 브러시(66)의 빗살(70)의 길이는 상류 브러시(64) 및 하류 브러시(66)가 평탄화 실린더(36)의 표면을 브러싱할 수 있도록 선택된다.
바람직하게는, 브러싱 장치(62), 따라서 상류(64) 및 하류(66) 브러시는 또한 분말 퇴적 수단(18)의 적어도 하나의 표면, 여기서는 투여 실린더(22)의 표면을 브러싱한다. 또한, 이 브러싱은 바람직하게는 투여 실린더(22)의 표면에 직각으로 수행된다.
도 1 내지 도 7에 도시된 예에서, 상류 브러시(64)의 빗살(68)과 하류 브러시(66)의 빗살(70)은 동일한 길이를 갖는다. 그러나, 도시되지 않은 변형예에서, 두 개의 상류(64) 및 하류(66) 브러시의 빗살은 투여 실린더(22) 및 평탄화 실린더(36)의 직경이 서로 다를 때 투여 실린더(22) 및 평탄화 실린더(36)의 치수에 적응되도록, 또는 퇴적 영역(P)에 대한 투여 실린더(22) 및 평탄화 실린더(36)의 상이한 높이에 적응되도록 상이한 길이를 가진다.
제2 세척 장치(60)가 분말 퇴적 영역(P)의 하류에 배치되면, 상류 브러시(64)는 분말 퇴적 수단(18)의 브러싱이 이루어지는 제2 세척 영역(N2)을 퇴적 영역(P)으로부터 분리시킨다.
따라서, 바람직하게는, 상류 브러시(64)의 빗살(68)의 길이는 층화 장치(14)가 세척 영역(N2)으로 통과할 때, 제2 세척 영역(N2)과 분말 퇴적 영역(P) 사이에 밀봉부를 생성하도록 선택된다.
이 특정 사례에서, 브러시의 빗살(68)은 송풍 노즐(46)이 투여 실린더(22)와 일렬로 위치하여 제1 세척 장치(40)에서와 같이 분말 밀봉 기능을 생성할 때 케이싱(30)의 제2 측벽들(34) 중 하나와 맞닿을 정도로 길다.
제1 세척 장치(40)에서와 같이, 제2 세척 장치(60)는 분말 흡입 장치를 포함할 수 있다. 이 제2 분말 흡입 장치(72)는 흡입한 분말을 분말 퇴적 영역(P)으로부터 격리된 제2 분진 추출 영역(D2)으로 배출한다.
이를 위해, 제2 흡입 장치(72)는 에이프런(12) 내에 형성된 실질적으로 직사각형인 가장자리를 갖는 슬릿 형태의 흡입 오리피스(76)를 포함하는 흡입 노즐(74)을 포함한다.
흡입 오리피스(76)는 세척 영역(N2)과 제2 분진 추출 영역(D2)을 연결하는 배출 덕트(78)의 입구를 구성한다.
바람직하게는, 도 7에서 보다 명확하게 알 수 있는 바와 같이, 브러싱 장치(62)의 2개의 브러시 중 하나, 여기서는 하류 브러시(66)가 흡입 오리피스(76)의 가장자리에 위치된다.
제2 흡입 장치(72)에 의해 흡입된 분말의 배출을 보다 용이하게 하기 위해, 제2 흡입 장치(72)는 흡입된 분말을 안내하여 분말을 제2 배출 덕트(78)로 안내하는 수단(80)을 포함한다.
이 안내 수단(80)은 특히 하류 브러시(66)를 향하여 위치된 램프(82)를 포함하고, 램프의 벽(82P)은 하류 브러시(66)의 본체(84)의 벽(84P)의 반대편에 위치되며 분말을 나머지 배출 덕트(78)에 주입하기 위한 덕트(86)를 형성한다.
도 1 내지 도 7에 도시된 예에서, 제2 배출 덕트(78)는 층화 장치(14)의 병진 축(X)에 평행한 방향으로, 에이프런(12) 아래로 연장되는 제1 부분(87)을 포함한다.
그 다음, 제2 배출 덕트(78)는 에이프런(12)의 평면에 수직인 방향으로 연장되는 배출 튜브(88)로 구성된 제2 부분을 포함한다. 이 튜브(88)의 제1 단부는 제1 부분(87)에 연결되고, 이 튜브(88)의 제2 단부는 흡입된 분말이 흡입 및/또는 중력의 영향하에 떨어지는 제2 분진 추출 영역(D2)에 연결된다.
제1 세척 장치(40)와 동일한 방식으로, 제2 세척 장치(60)를 포함하는 적층 제조 방법은 층화 장치(14)가 제2 세척 장치(60)가 위치하는 세척 경로를 따르는 세척 단계를 포함하고 세척 경로는 왕복식이다. 바람직하게는, 이 세척 단계 동안, 평탄화 실린더(36)는 상류(64) 및 하류(66) 브러시를 사용하여 그로부터 임의의 분말 클러스터를 더 잘 제거하도록 회전된다.
도 1 및 도 7에 도시된 본 발명에 따른 제1 실시예에서, 설비(10)는 제1 세척 장치(40) 및 제2 세척 장치(60)를 포함하지만, 둘 중 하나만 포함하는 것이 매우 적합할 수 있음을 알 수 있을 것이다.
도 8 및 도 9는 청구되지 않은 설비(10)의 제2 실시예를 도시하며, 선행 실시예와 공통인 구성 요소는 유사한 참조 번호로 표시된다.
본 발명에 따른 제1 실시예의 설비와 같이, 청구되지 않은 제2 실시예의 설비(10)는 시작 영역(A)과 종료 영역(B)을 연결하는 경로를 따라 변위될 수 있는 분말 층화 장치(14)를 포함한다.
이 층화 장치(14)는 시작 영역(A)과 종료 영역(B) 사이에 위치한 분말 퇴적 영역(P)에 분말을 퇴적시키기 위한 분말 퇴적 수단(18)을 포함한다.
다른 한편, 청구되지 않은 제2 실시예에서, 분말 퇴적 수단(18)은 투여 실린더 대신에 슬라이딩 드로어(sliding drawer)를 포함한다. 이 퇴적 수단은 도면에 나타내지 않는다.
제1 및 제2 세척 장치와 마찬가지로, 제3 세척 장치(90)는 분말 퇴적 장치(14)의 경로상에 위치되고, 특히 평탄화 실린더(36)를 포함하는 분말 퇴적 수단(18)에 의해 운반되는 분말의 일회분을 평탄화하기 위한 수단(35)을 구비한다.
청구되지 않은 제2 실시예의 설비(10)는 또한 분말 퇴적 영역(P)의 상류에 위치된 세척 장치, 또는 제3 세척 장치(90)를 포함한다.
제3 세척 장치(90)는 평탄화 실린더(36)의 표면에 대해 접선 방향으로 평탄화 실린더(36)의 표면을 긁어내는, 서로 평행한 복수의 종방향 스크래핑 살(teeth)(94)이 제공된 스크래핑 수단(92)을 포함한다.
특히, 층화 장치(14)는 스크래핑 수단(92)의 스크래핑 살(94)의 종방향에 대해 실질적으로 평행한 방향으로 경로상에서 국소적으로 변위된다. 따라서 도 8 및 도 9에 도시된 예에서, 스크래핑 수단(92)의 스크래핑 살(94)은 축(X)을 따라 연장된다.
바람직하게는, 스크래핑 수단(92)은 복수의 스크래핑 살(94)을 포함하는 적어도 하나의 빗(comb)을 포함한다. 빗의 스크래핑 살(94)은 모두 실질적으로 동일한 길이이다.
청구되지 않은 제2 실시예에서, 스크래핑 수단(94)은 제1 열의 살(94)을 형성하는 제1 빗(96) 및 제2 열의 살(94)을 형성하는 제2 빗(98)을 포함하며, 제1 열 및 제2 열의 살(94)은 평행하다.
평탄화 실린더(36)의 표면을 보다 효과적으로 스크래핑하기 위해, 제1 빗(96)의 살(94)의 자유단은 제2 빗(98)의 살(94)의 자유단에 대해 종방향으로 오프셋된다.
이 특정 사례에서, 제1 빗(96) 및 제2 빗(98)은 하나의 동일한 본체(100)를 공유한다. 특히, 제1 빗(96) 및 제2 빗(98)의 살(94)은 하나의 동일한 평면, 여기서는 본체(100)의 하나의 동일한 표면(102)으로부터 연장된다.
또한, 제1 빗(96)의 살(94)의 길이는 제2 빗(98)의 살의 길이보다 길다.
살이 내구성을 갖기 위해, 스크래핑 수단(92)의 살(94)은 바람직하게는 금속 재료로 제조된다.
특히, 스크래핑 수단(92)의 살은 한편으로는 산화물의 생성 및 이들 산화물에 의한 분말의 오염을 피하고, 다른 한편으로는 살이 금속 분말 기반 적층 제조 설비에 사용하기 위해 비자성 스테인리스 강으로 제조된다. 이러한 강철의 일례는 예를 들면 비자성 스테인리스 강(301)이다.
청구되지 않은 이 제2 실시예에서, 제1 실시예에서와 같이, 세척 장치는 평탄화 실린더(36)의 적어도 한면에 기체 유동을 송풍하도록 구성된 송풍 장치(42)를 포함한다.
이 송풍 장치(42)는 제1 실시예의 설비의 장비와 매우 유사하기 때문에 여기서는 더 상세하게 설명하지 않는다.
제1 실시예와 유사한 방식으로, 이 송풍 장치(42)는 평탄화 실린더(36)의 표면을 향해 정렬되고 향하는 복수의 오리피스(48)가 제공된 송풍 노즐(46)을 포함하고, 층화 장치(14)는 송풍 노즐(46)의 오리피스(48)의 정렬 방향에 대해 실질적으로 직각인 방향으로 경로상에서 국소적으로 변위된다는 것이 간단히 명시될 것이다.
제1 세척 장치(40) 또는 제2 세척 장치(60)와 동일한 방식으로, 제3 세척 장치(90)를 포함하는 적층 제조 방법은 층화 장치(14)가 제3 세척 장치(90)가 위치하는 세척 경로를 따르는 세척 단계를 포함하고 세척 경로는 왕복식이다.
바람직하게는, 이 세척 단계 동안, 평탄화 실린더(36)는 층화 장치(14)의 변위로 인해 평탄화 실린더(36)의 전진 방향의 반대 방향으로, 빗(96, 98)을 사용하여 임의의 분말의 클러스터를 그로부터 보다 잘 제거하도록 회전하게 된다. 예를 들어, 스크래핑 수단(92)의 살(94)이 상류에서 하류로(도 8 및 도 9에서 우측에서 좌측으로) 연장되면, 층화 장치(14)는 하류에서 상류로 변위되고, 평탄화 실린더(36)는 세척 동안 반시계 방향으로 회전한다.
도 8 및 도 9에 도시된 청구되지 않은 제2 실시예에서, 설비(10)는 단일 세척 장치(90)를 포함하지만, 세척 장치(90)를 여러 개, 특히 제1 세척 장치(40) 및 제2 세척 장치(60) 중 하나 및/또는 다른 하나를 포함하는 것이 매우 적합할 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
일반적으로, 본 발명은 제시된 실시예들에 제한되지 않으며 다른 실시예들은 당업자에게 분명히 명백할 것이다.
예를 들어, 상술한 상이한 세척 장치의 구성 요소들의 임의의 조합을 구상하는 것이 가능할 것이다.

Claims (15)

  1. 분말 기반 적층 제조 설비(10)로서,
    평평한 플래튼(12)과,
    플래튼(12)의 시작 영역(A)과 플래튼(12)의 종료 영역(B)을 연결하는 경로를 따라 평평한 플래튼(12) 위에서 변위될 수 있는 분말의 층화 장치(layering device)(14)를 포함하고,
    상기 층화 장치(14)가 상기 시작 영역(A)과 상기 종료 영역(B) 사이에 위치한 분말의 퇴적 영역(P)에서 분말을 퇴적시키기 위한 분말의 퇴적 수단(18)을 포함하는 분말 기반 적층 제조 설비에 있어서,
    상기 층화 장치(14)의 경로상에 배치된 세척 장치(40)를 더 포함하고, 상기 세척 장치(40)는 분말의 퇴적 수단(18)의 적어도 하나의 표면에 기체 유동을 송풍하도록 구성된 송풍 장치(42)를 포함하고,
    상기 송풍 장치(42)가 소정의 배향 방향(O)으로 기체 유동을 배향시키기 위한 수단을 포함하고,
    상기 소정의 배향 방향(O)은 플래튼(12)의 평면에 수직이며 층화 장치(14)를 향해 지향되도록 선택되고, 이러한 배향 방향은 층화 장치(14)의 병진 축(X)에 직각이고, 중력이 가해지는 방향에 반대 방향을 갖는 것을 특징으로 하는, 분말 기반 적층 제조 설비(10).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 세척 장치(40)가 분말의 흡입 장치(56)를 포함하고, 상기 흡입 장치(56)는 상기 흡입 장치(56)에 의해 흡입된 상기 분말을 설비의 영역으로 배출하며, 상기 설비의 영역은 상기 분말의 상기 퇴적 영역(P)으로부터 격리된 분진 추출 영역(D1)으로 지칭되는, 제조 설비(10).
  3. 제1항에 있어서,
    상기 세척 장치(40)가 상기 기체 유동이 상기 분말의 퇴적 영역(P)에 대하여 분말 퇴적 수단(18)의 적어도 하나의 표면에 송풍되는 세척 영역(N)을 분말 밀폐 방식으로 구획하는 밀봉 수단(50)을 포함하는, 제조 설비(10).
  4. 제3항에 있어서,
    상기 밀봉 수단(50)이 상기 층화 장치(14)의 통로상에서 구부러질 수 있는 빗살(54)이 제공된 브러시(52)를 포함하는, 제조 설비(10).
  5. 제3항에 있어서,
    상기 밀봉 수단(50)이 2개의 브러시(52)를 포함하고, 상기 세척 영역(N)이 상기 2개의 브러시(52)에 의해 구획되고, 상기 송풍 장치(42)가 상기 2개의 브러시(52) 사이에 위치되는, 제조 설비(10).
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 브러시(52)는 빗살(54)을 포함하고,
    상기 브러시(52)의 상기 빗살(54)이, 빗살(54)이 접촉하는 분말의 상기 퇴적 수단(18)의 상기 표면에 대해 직각 방향으로 연장되는, 제조 설비(10).
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 세척 장치(40)가 상기 시작 영역으로부터 상기 종료 영역 방향으로의 경로를 고려하여, 상기 분말의 퇴적 영역(P)의 상류에 위치되는, 제조 설비(10).
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 송풍 장치(42)가 소정의 배향 방향(O)을 향하여 정렬되고 향하는 복수의 오리피스(48)가 제공된 송풍 노즐(46)을 포함하는, 제조 설비(10).
  10. 제1항에 있어서,
    상기 층화 장치(14)가 분말의 퇴적 수단(18)이 위치하는 체적을 구획하는 케이싱(30)을 포함하고, 상기 소정의 배향 방향(O)은 상기 층화 장치(14)의 경로의 과정에서 상기 기체 유동이 상기 퇴적 수단(18)과 마주하는 상기 케이싱(30)의 표면(34)에 도달하도록 하는, 제조 설비(10).
  11. 제1항에 있어서,
    상기 분말의 퇴적 수단(18)이 분말의 적어도 하나의 투여 공동(24)이 제공된 회전 투여 실린더(22)를 포함하고, 소정의 배향 방향(O)은 상기 층화 장치(14)의 경로의 과정에서 기체 유동이 투여 실린더(22)의 표면에 도달하도록 하는, 제조 설비(10).
  12. 제1항에 있어서,
    상기 층화 장치(14)가 상기 분말의 평탄화 수단(35)을 더 포함하고, 상기 소정의 배향 방향(O)은 상기 층화 장치(14)의 경로의 과정에서 기체 유동이 상기 분말의 상기 평탄화 수단(35)의 표면에 도달하도록 하는, 제조 설비(10).
  13. 분말 기반 적층 제조 설비(10)에 의한 분말 기반 적층 제조 방법으로서,
    상기 제조 설비(10)의 구성 요소를 세척하는 단계를 포함하는 분말 기반 적층 제조 방법에 있어서,
    상기 제조 설비(10)가 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 것이고, 상기 세척 단계 동안 상기 층화 장치(14)가 상기 세척 장치(40)가 위치한 세척 경로를 따르도록 구성되고, 상기 세척 경로는 왕복식인, 분말 기반 적층 제조 방법.
  14. 분말 기반 적층 제조 설비(10)에 의한 분말 기반 적층 제조 방법으로서,
    상기 제조 설비(10)의 구성 요소를 세척하는 단계를 포함하는 분말 기반 적층 제조 방법에 있어서,
    상기 제조 설비(10)가 제2항에 따른 것이고, 상기 세척 단계 동안 상기 층화 장치(14)가 상기 세척 장치(40)가 위치한 세척 경로를 따르도록 구성되고, 상기 세척 경로는 왕복식이며,
    상기 흡입 장치(56)가 상기 세척 단계의 지속 기간 동안 흡입 기능을 발휘하는, 분말 기반 적층 제조 방법.
  15. 분말 기반 적층 제조 설비(10)의 구성 요소를 세척하기 위한 세척 방법에 있어서,
    상기 제조 설비(10)가 제12항에 따른 것이고, 상기 세척 중에 상기 층화 장치(14)가 상기 세척 장치(40)가 위치한 세척 경로를 따르도록 구성되고, 상기 세척 경로는 왕복식이며,
    상기 세척 장치(40)가 분말의 흡입 장치(56)를 포함하고, 상기 흡입 장치(56)는 상기 흡입 장치(56)에 의해 흡입된 상기 분말을 설비의 영역으로 배출하며, 상기 설비의 영역은 상기 분말의 상기 퇴적 영역(P)으로부터 격리된 분진 추출 영역(D1)으로 지칭되며,
    상기 흡입 장치(56)가 상기 세척의 지속 기간 동안 흡입 기능을 발휘하고,
    상기 평탄화 수단(35)이 평탄화 실린더(36)를 포함하고,
    상기 세척 중에 상기 평탄화 실린더(36)가 회전하게 되는, 세척 방법.
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