KR20220153650A - 부품의, 특히 선택적 용융 또는 소결에 의한, 생성적 제조를 위한 장치 - Google Patents

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라이너 쿠르츠
우베 로트하우그
빅터 로마노브
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쿠르츠 게엠베하 운트 코. 카게
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Abstract

본 발명은 부품의 생성적 제조, 특히 선택적 용융 또는 소결에 의한 부품의 생성적 제조를 위한 장치로서, 광 빔을 생성하기 위한 광원, 및 처리 헤드를 포함하고, 상기 처리 헤드는 광 빔이 처리 헤드로 안내되도록 빔 가이드로 상기 광원에 결합되거나, 광 빔이 상기 처리 헤드으로부터 처리 영역으로 지향될 수 있도록 상기 광원이 상기 처리 헤드 바로 위에 배열되고, 상기 처리 헤드는 상기 광 빔(24)이 상기 처리 영역의 임의의 바람직한 위치로 지향될 수 있도록 이동가능하게 장착된다. 본 발명은 광 빔(24)을 상기 처리 영역 상으로 각각 지향시키기 위해 여러 개의 처리 헤드(13)가 제공되고, 상기 처리 헤드는 트래버스(14)를 따라 이동할 수 있는 캐리지(17)에 각각 배열된다. 이는 분말이 복수의 위치에서 동시에 용융 또는 소결될 수 있게 한다. 바람직하게는, 상기 처리 헤드는 선회 암 상에 배열된다. 이로써, 매우 간단하고 비용 효율적인 장치 설계가 가능해진다.

Description

부품의, 특히 선택적 용융 또는 소결에 의한, 생성적 제조를 위한 장치
본 발명은, 특히 선택적 용융 또는 소결에 의한, 부품의 생성적 제조를 위한 장치에 관한 것이다.
DE 10 2016 222 068 A1은 공간적으로 분리된 여러 강철 가이드를 사용한 생성 부품 제조를 위한 장치 및 방법을 설명한다. 처리 헤드는 여러 빔을 필요한 위치로 안내하는 데 사용할 수 있는 여러 개의 광학 스위칭 요소로 구성된다. 처리 헤드는 선형 축에 조정 가능하게 정렬된다. 선형 축은 차례로 그에 수직인 선형 축에 조정 가능하게 장착된다. 이것은 X-Y 이동을 허용한다. 레이저 빔 소스는 선형 축에 장착된다.
WO 2018/202643 A1은 선택적 레이저 소결에 의한 적층 제조를 위한 장치를 개시한다. 하나 이상의 레이저는 하나 이상의 레이저 헤드에 할당된다. 이 레이저는 빔 스플리터를 통해 개별 헤드에 분배된다. 헤드는 레일을 통해 X 및 Y 방향으로 이동할 수 있다. 헤드는 서로 독립적으로 움직일 수 있다. 헤드에 대한 광 공급은 거울에 의해 실현된다.
US 10,399,183 B2는 광학 헤드에 유리 섬유를 통해 레이저 빔이 공급되는 적층 제조 공정을 설명한다. 이를 통해 여러 레이저 빔이 동일한 헤드로 향하고 병렬로 나갈 수 있다. 이것은 분말층의 표면에 평행한 융점을 허용한다.
유사한 방법이 US 10,399,145 B2에 기술되어 있다.
US 2015/0283612 A1, US 2014/0198365 A1 및 JP2009-65 09A는 레이저 빔을 분말층에 보낼 수 있는 다중 광학 헤드를 특징으로 하는 선택적 레이저 소결 장치를 포함한다. 이 헤드 자체는 X 및 Y 방향으로 이동할 수 없지만 미러를 통해 레이저 빔을 적절한 위치로 향하게 한다. 여기서 장점은 레이저 초점의 위치를 빠르게 변경할 수 있다는 것이다. 그러나 헤드는 분말층에서 비교적 멀리 떨어져 있어야 하며 제한된 영역만 조명할 수 있다.
DE 10 053 742 C5 및 US 9,011,136 B1은 크로스-슬라이드 배열로 소결하기 위한 장치, 플라스틱 인쇄를 위한 다중 헤드가 있는 적층 제조 공정, 및 3D 인쇄와 3D 절단 요소를 모두 갖는 헤드가 있는 장치를 보여준다.
US 2019/0009333 A1은 병렬로 작동하는 여러 레이저 헤드가 분말층 기반 레이저 용융에 따라 재료를 용융하기 위해 제공되는 선택적 레이저 용융을 위한 장치 및 방법을 개시한다. 각각의 레이저 헤드는 선형 트래버스를 따라 움직일 수 있으며 레이저 헤드는 서로 독립적으로 움직일 수 있다. 그렇게 함으로써 레이저 헤드 어레이와 분말층 표면이 서로에 대해 수평으로 회전할 수 있다.
US 2017/0129012 A1은 증착 헤드와 레이저 헤드가 서로 인접하게 부착된 복수의 로봇 암을 포함하는 부품의 적층 제조를 위한 장치 및 방법을 설명한다. 로봇 암은 각각 적어도 하나의 선회 조인트를 포함하고 증착 헤드와 레이저 헤드를 세 공간 방향 모두로 움직이도록 설계되었다. 이러한 방식으로 재료는 증착 헤드를 통해 처리 표면에 증착될 수 있으며 이 영역은 나중에 레이저로 직접 용융될 수 있다.
CN 106 312 574 A는 밀링 공정뿐만 아니라 적층 제조 공정을 위한 장비를 포함하는 장치를 설명한다. 이 장치는 기본적으로 작업 플랫폼에 재료를 제공하거나 완성된 부품을 제거하거나 레이저 헤드를 제거하기 위한 그리핑 요소가 장착될 수 있는 여러 로봇 암으로 구성된다. 로봇 암은 각각 2개의 관절을 포함하므로 회전 가능하고 피벗 가능하게 장착된다. 장치는 레이저 헤드 또는 밀링 헤드가 장착될 수 있는 중앙 제조 암을 더 포함한다. 중앙 제조 공간은 트래버스를 따라 선형으로 이동할 수 있다.
DE 10 2018 128 543 A1은 병렬로 작동하는 2개의 레이저 헤드가 적층 성형 공정에 따라 재료를 용융시키기 위해 제공되는 적층 성형 장치를 개시하고 있다. 두 레이저 헤드는 트래버스에 연결되어 있으며 서로 독립적으로 선형으로 이동할 수 있다. 트래버스도 이동할 수 있다. 처리 영역을 완전히 덮을 수 있다. 레이저 빔은 두 개의 거울 요소를 사용하는 집속 장치에 의해 처리 영역으로 안내된다.
CN 206 065 685 U는 3D 프린팅을 위한 장치 및 방법을 개시하며, 여기서 원료를 녹이기 위한 레이저와 생성된 구조물을 가공하기 위한 절단 레이저가 제공된다. 출발 물질을 녹이기 위한 레이저와 절단 레이저는 수평 및 수직으로 여러 트래버스를 따라 독립적으로 이동할 수 있다.
본 발명은 설계가 간단하고 높은 생산 속도를 허용하며 3D 부품을 고정밀도로 생산할 수 있는 선택적 용융 또는 소결에 의한 부품의 생성적 생산을 위한 장치를 생성하는 목적을 기반으로 한다.
상기 목적은 청구항 1의 특징을 갖는 장치, 청구항 13의 특징을 갖는 디바이스, 청구항 18의 특징을 갖는 장치 및 청구항 24의 특징을 갖는 장치에 의해 해결된다. 유리한 실시형태는 종속항에서 구체화된다.
특히 선택적 용융 또는 소결에 의한 부품의 생성적 제조를 위한 본 발명에 따른 장치는, 광 빔을 발생시키는 광원과, 처리 헤드로서, 광 빔이 처리 헤드로 향하도록 빔 가이드로 광원에 연결되거나 처리 헤드에 광원이 직접 배열되어 광 빔이 처리 헤드에 의해 처리 영역으로 향하도록 할 수 있는, 처리 헤드를 구비하고, 광 빔이 처리 영역의 다른 위치로 지향될 수 있도록 처리 헤드가 이동 가능한 위치에 장착되고, 광 빔을 각각 처리 영역으로 지향하기 위해 복수의 처리 헤드가 제공되고, 처리 헤드 각각은 트래버스를 따라 이동할 수 있는 캐리지상에 배열된다.
이 장치는 처리 헤드가 수직 선회 축을 중심으로 선회할 수 있는 선회(swivel) 암에 의해 캐리지 중 하나에 각각 배열되는 것을 특징으로 한다.
여러 개의 처리 헤드를 제공함으로써 여러 개의 광 빔이 동시에 처리 영역으로 향할 수 있으므로 처리 영역의 여러 위치가 동시에 용융되거나 소결될 수 있다. 처리 헤드는 캐리지 위 또는 캐리지에 배열되며 트래버스를 따라 이동할 수 있다. 이것은 처리 영역에 처리 헤드를 쉽고 안정적으로 배치할 수 있게 한다.
수직 선회 축을 중심으로 회전할 수 있는 처리 헤드용 선회 암을 제공하고, 이들 각각은 캐리지에 배열되어 있어 처리 헤드를 처리 영역의 넓은 부분에 걸쳐 원하는 위치에 신속하게 배치할 수 있다. 이 섹션은 선회 암의 길이에 해당하는 너비만큼 양쪽으로 확장되는 선회 암의 선회 축 주변 영역에서 각 처리 헤드가 있는 특정 캐리지가 (트래버스를 따라) 이동할 수 있는 트래버스 주위로 확장된다. 따라서 이 섹션은 선회 암 길이의 약 2배에 해당하는 너비로 트래버스 주위에 스트립 모양이다. 트래버스의 캐리지에 배열된 처리 헤드는 적용 영역 내의 임의의 위치에 배열될 수 있어서 적용 영역의 임의의 위치에서 광 빔으로 처리 영역에 충돌하거나 처리 영역을 덮을 수 있기 때문에, 이 스트립 모양 섹션은 이하에서 적용 영역이라고 한다.
선회 암은 수직 축을 중심으로만 회전하도록 설계할 수 있다. 이러한 설계는 다축 로봇 암에 비해 매우 간단한다. 그럼에도 불구하고 처리 헤드는 매우 빠르고 정확하게 위치를 지정할 수 있으며 병렬 처리를 통해 높은 처리량을 얻을 수 있다.
선회 암은 예를 들어 적어도 5cm, 바람직하게는 적어도 10cm 또는 적어도 15cm, 특히 적어도 20cm의 길이로 설계될 수 있다. 선회 암이 길수록, 적용 범위가 더 넓어진다.
선회 암이 트래버스에서 멀어지는 방향으로 처리 헤드를 회전시킬수록 선회 암과 평행한 방향으로 처리 헤드의 위치가 덜 정확해지기 때문에, 선회 암의 제한된 각도 범위에서만 처리 헤드를 배치하는 것이 유용할 수 있다. 각도 범위는 예를 들어 최대 60° 또는 최대 45°의 트래버스에 대한 최대 회전(선회) 각도로 제한될 수 있다. 최대 회전 각도가 45°이면, 적용 범위의 너비가 스윙 암의 하나의 길이(one length)로 줄어든다.
장치는 서로 평행하게 배열된 여러 트래버스를 포함할 수 있다. 트래버스는 바람직하게는 인접한 트래버스와 적용 영역이 겹치는 방식으로 이격된다.
선회 암을 따라 각 광 빔에 대한 빔 라인은 반사기(reflector) 요소에 의해 형성될 수 있다. 이것은 회전 관성 모멘트가 낮은 매우 가벼운 선회 암을 가능하게 하여 모든 회전 위치로 빠르게 회전할 수 있다.
선회 암은 바람직하게는 플라스틱, 특히 섬유 강화 플라스틱으로 만들어진다. 각각의 광 빔을 처리 영역으로 향하게 하기 위해 선회 암의 선회 축으로부터 멀리 떨어진 각 단부에 거울이 제공될 수 있다.
빔 라인은 적어도 부분적으로 광 가이드로 설계될 수 있다. 광 가이드는 광원에서 각각의 처리 헤드로 확장될 수 있다. 그러나, 각각의 광 가이드는 또한 단순히 광원에서 각각의 선회 암의 피봇식으로 장착된 단부로 안내될 수 있으며, 광 빔이 선회 암을 따라 빔 라인에 결합되는 방식으로 그 단부와 함께 배열될 수 있고, 이는 반사기 요소에 의해 형성된다. 이러한 실시형태는 광 가이드를 회전시킬 필요 없이 선회 암을 360° 이상 회전시킬 수 있다는 장점이 있다. 광 가이드의 광이 선회 암의 빔 라인에 결합되는 광 가이드의 단부는 선회 암이 부착된 캐리지에 대해 고정될 수 있다.
대안적으로, 광 가이드의 단부는 광 빔이 선회 암의 자유 단부 방향, 바람직하게는 선회 암에 평행한 방향으로 방출되는 방식으로 선회 암에 고정되게 배열될 수 있다. 선회 암의 자유 단부에서, 각각의 광 빔을 편향 거울과 같은 처리 영역 상으로 지향시키기 위해 반사기 요소가 제공될 수 있다.
반사기 요소는 포물선 거울 또는 빛을 결합하기 위한 자유형 표면이 있는 거울일 수 있으므로 빔 경로에 광학 렌즈가 필요하지 않다.
캐리지가 이동 가능하게 장착된 트래버스는 고정 위치에 배치될 수 있다. 이는 선회 암에 처리 헤드가 배치된 설계와 관련하여 특히 유리하다. 이는, 이러한 고정 배치는 선회 암이 회전할 수 있는 장치와는 다른 선회 암의 충돌을 피하기 위해 제어하기가 훨씬 더 쉽기 때문에 캐리지가 트래버스를 따라 이동하고 트래버스 자체가 그 길이방향에 대해 횡방향으로 이동할 수 있기 때문이다. 또한 캐리지에서 트래버스와 선회 암을 고정 배치하면, 선회 암이 너무 짧지 않은 경우 단지 몇 개의 트래버스로 처리 영역을 완전히 커버할 수 있다. 선회 암의 자유 단부에 배열된 처리 헤드는 예를 들어 작은 거울에 의해 매우 가볍게 형성될 수 있기 때문에, 예를 들어, 적어도 10 cm, 바람직하게는 적어도 15 cm, 특히 적어도 20 cm의 길이를 가진 보다 긴 선회 암을 사용하는 경우에도 낮은 관성 회전 모멘트를 달성할 수 있다.
장치는 하나 이상의 트래버스를 개조할 수 있는 방식으로 설계할 수 있다. 이러한 방식으로, 한편으로는 처리 영역이 후속적으로 확대될 수 있고, 다른 한편으로는 트래버스의 밀도 및 따라서 처리 헤드의 밀도가 사전 정의된 처리 영역에서 증가될 수 있다. 트래버스의 밀도를 증가시켜 트래버스 사이의 거리를 줄이는 경우, 트래버스 사이의 거리가 더 짧은 경우 더 짧은 선회 암을 사용할 수 있도록 선회 암을 캐리지에 교체 가능하게 부착하는 것이 유용할 수 있다.
바람직하게는, 적어도 2개의 독립적으로 가동 캐리지가 각각의 캐리지에 장착되고, 각 캐리지는 처리 헤드를 포함한다. 2개 이상의 캐리지, 예를 들어 3개 또는 4개의 캐리지가 트래버스당 제공될 수도 있다.
바람직하게는, 각각이 하나 이상의 처리 헤드에 할당되는 여러 개의 광원이 제공된다. 광원은 바람직하게는 레이저, 특히 CO2레이저 또는 ND:YAG 레이저이다. CO2 레이저는 주로 플라스틱 분말을 녹이거나 소결하는 데 사용되며 ND:YAG 레이저는 금속 분말을 녹이거나 소결하는 데 사용된다. 예를 들어, 이러한 CO2 레이저의 광 출력은 30W~70W이고 ND:YAG 레이저는 100W~1,000W 이상이다. 광원은 또한 발광 다이오드, 특히 초발광 발광 다이오드, 및/또는 반도체 레이저일 수 있다.
처리 영역에 독립적으로 위치할 수 있는 다중 광원과 다중 처리 헤드를 제공함으로써 처리 영역의 여러 위치에서 분말을 동시에 용융 또는 소결하여 3D 부품을 생성하는 것이 가능하다. 이러한 분말의 동시 용융 또는 소결은 기존 장치에 비해 본 장치로 생성적 생산의 생산 속도를 크게 증가시킨다. 처리 헤드가 각 위치에 약간 더 오래 남아 있어도 높은 생산 속도를 얻을 수 있다. 이것은 비교적 낮은 광 출력을 갖는 광원을 사용할 수 있게 한다. 이것은 장치 비용을 크게 줄인다.
광원 중 하나의 광 빔을 다른 빔 라인에 분배하기 위해 멀티플렉서가 제공될 수 있다. 이러한 멀티플렉서는 바람직하게는 분말이 짧은 펄스로 용융되거나 소결될 수 있는 매우 높은 강도의 광원에 유용하다. 장치는 바람직하게는 분말이 위치될 수 있는 처리 영역에 분말층을 가지며, 이는 광 빔에 의해 선택적으로 용융된다.
분말은 금속 분말 또는 플라스틱 분말일 수 있다.
선회 암을 움직일 때 충돌을 피하기 위해 개별 선회 암을 다른 높이로 배열할 수 있다.
개별 광원은 다른 주파수 또는 다른 주파수 범위 및/또는 다른 강도로 광 빔을 방출하도록 설계될 수 있다. 이를 통해 선택적 용융 및/또는 소결 공정을 개별적으로 제어할 수 있다. 이를 통해 예를 들어 이 공정으로 생산된 제품의 다공성을 제어할 수 있다.
광 빔은 처리 영역에서 다른 각도로 초점을 맞출 수도 있다. 초점 조정은 예를 들어 렌즈 및/또는 처리 헤드의 높이 조정에 의해 조정될 수 있다.
본 발명에 따른 장치로, 분말은 분말층의 여러 위치에서 동시에 용융 또는 소결될 수 있다.
불활성 가스 분위기, 특히 질소 및/또는 아르곤 분위기가 전체 장치에 형성될 수 있다. 불활성 가스 분위기를 사용하여 부품 생산 중 분말 또는 부품의 산화를 방지할 수 있다. 불활성 가스 분위기의 형성 및 유지 동안 간단한 방식으로 장치 내부의 먼지 입자를 필터링할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 특히 선택적 용융 또는 소결에 의한 부품의 생성적 생산을 위한 장치가 제공되며, 바람직하게는 수평 테이블 플레이트가 있는 처리 테이블을 가지며, 이는 분말의 위치 결정 표면을 형성한다. 처리 테이블은 적어도 부분적으로 테이블 판에 대해 측방향인 벽을 포함하고, 테이블 판과 벽은 함께 처리 영역을 정의한다. 상기 장치는 바람직하게는 상기 벽이 테이블 플레이트에 수직으로 이동할 수 있는 것을 특징으로 한다.
부품을 생산하는 동안 하나 이상의 부품층이 생산된 후 벽이 처리 테이블에 대해 수직으로 이동한다. 이를 위해 벽의 윗면은 부품 생산 초기에 가공 테이블의 테이블 플레이트와 평평한 표면을 형성할 수 있다. 분말을 테이블 플레이트에 도포하고 매끄럽게 만든다. 분말층은 약 20μm - 100μm의 두께를 가질 수 있다. 후속적으로, 부품의 제1 층은 분말 입자의 적어도 일부를 결합함으로써 생성된다. 결합은 용융 및 냉각, 소결 또는 결합제의 국소 적용에 의해 수행될 수 있다. 제1 부품층을 만든 후 벽을 제1 부품층의 높이만큼 위로 이동시킬 수 있다. 이러한 방식으로 벽과 지지면 사이에 챔버가 형성된다. 이 챔버에 분말층(powder bed)이 형성된다. 분말층은 이미 형성된 부품층과, 함께 결합되지 않은 나머지 분말로 구성된다. 그 후, 또 다른 분말층이 적용되고 매끄럽게 다듬어지고 제2 부품층이 생성될 수 있다. 그런 다음 벽의 높이를 제2 부품층의 두께로 다시 조정할 수 있다. 이러한 방식으로 벽과 지지면에 의해 형성된 챔버는 수직 방향으로 확장되고 두 개의 부품층과 함께 결합되지 않은 나머지 분말 재료를 포함한다. 부품이 완전히 제조될 때까지 위의 단계를 반복한다. 일반적으로 처리 테이블보다 무게가 가벼운 벽은 적은 노력으로 이동할 수 있다. 하나 이상의 층이 형성된 후에 벽을 이동시킬 수 있다.
처리 테이블이 움직이지 않고 고정되도록 설계된 경우 유리하다. 따라서, 공지된 설정, 즉 처리 테이블이 부품 생산 동안 처리 테이블을 둘러싸는 고정 벽에 대해 아래쪽으로 이동하는 것은 역전될 수 있다. 가공 테이블의 베이스 면적이 1.5m x 1m이고 스트로크가 0.5m인 부품의 생성적 제조 장치에서 작업 부피는 0.75m3이다. 이 작업 부피가 알루미늄 분말로 채워지면 내용물의 무게는 약 2t이다. 강(스틸) 분말의 경우 무게는 약 6t이다. 일반적으로 가공 테이블보다 훨씬 가벼운 벽과 그 위에 적층 가공된 물체만 이동하면 되므로 작고 비용 효율적인 드라이브를 사용할 수 있다. 동시에, 처리 테이블의 구조는 특히 비용 효율적이도록 설계될 수 있지만 그럼에도 불구하고 처리 테이블을 이동할 수 있을 필요가 없기 때문에 안정적이다. 이는 장치의 전체 비용을 더욱 감소시킨다.
예를 들어 벽의 수직 조정을 위해 전기, 공압 및/또는 유압 드라이브를 사용할 수 있다.
벽의 위쪽 가장자리에는 수평으로 바깥쪽으로 돌출된 칼라가 있어 분말이 의도하지 않은 영역의 베드(층) 플레이트 위로 떨어지는 것을 방지할 수 있다. 칼라는 분말층의 한 면에만 제공되거나 여러 개 또는 둘레방향으로 형성될 수 있다.
벽은 다중 벽 섹션으로 형성될 수 있으며, 이에 의해 벽 섹션은 개별적으로 및/또는 함께 이동할 수 있다. 그런 다음 개별 벽 섹션을 서로 독립적으로 이동할 수 있다. 따라서 벽은 다양한 응용 분야에 맞게 조정할 수 있다.
처리 테이블 또는 처리 영역에 선택적으로 용융 또는 소결될 분말을 도포하기 위해 도포 디스펜서가 제공될 수 있다. 응용 프로그램 디스펜서는 전체 처리 영역에 분말을 분배하기 위해 처리 테이블 위에서 수평 방향으로 이동할 수 있다. 도포 디스펜서에는 스크레이퍼가 있거나 도포된 분말이 매끄럽게 되도록 스크레이퍼에 결합될 수 있다. 응용 디스펜서를 사용하면 공급 실린더가 필요 없기 때문에 설치 공간이나 장치의 설치 공간을 줄일 수 있다. 그러나, 도포 디스펜서 대신에 공급 실린더를 사용하는 것은 도포 디스펜서의 움직임에 의해 야기되는 장치 내부의 대기의 난류를 줄이는 데 유리할 수 있다.
벽은 적어도 하나의 다른 부품, 바람직하게는 광원 및/또는 처리 헤드 및/또는 스크레이퍼 및/또는 분말 재료 및/또는 공급 실린더를 도포하기 위한 도포 디스펜서와 함께 이동할 수 있다. 처리 헤드를 벽에 따라 높이를 조정할 수 있는 경우 특히 유리하다. 이렇게 하면 처리 헤드가 항상 처리 영역 또는 분말층 표면과 동일한 거리를 유지한다. 이것은 처리 헤드와 처리 영역 사이의 최적 거리의 시간 소모적인 조정의 필요성뿐만 아니라 처리 헤드의 광학적 특징의 새로운 집중 또는 조정의 필요성을 제거한다. 장치의 구조에 따라 부품이 부품 생산 동안 벽이나 처리 영역 또는 서로에 대해 일정한 거리를 갖는 것이 바람직하다는 것은 당업자에게 알려져 있다. 이러한 부품은 벽에 결합되어 움직일 수 있도록 설계할 수 있다. 이 경우 처리 테이블에 대해 이러한 부품을 이동하는 데 하나의 드라이브만 필요하므로 구조가 간단하다.
벽은 다음으로 형성할 부품층의 두께에 따라 이동할 수 있다. 개별 부품층의 두께가 다를 수 있다. 예를 들어, 해당 부품 영역에서 높은 성형 정확도가 필요하지 않은 경우 개별 부품층은 생산 중에 다른 층보다 두꺼울 수 있다. 반면에, 개별 부품 영역에서 높은 성형 정밀도가 요구되는 경우 제조되는 부품층의 두께를 더 얇게 할 수 있다. 이러한 방식으로 개별 부품 영역에서 부품 생산을 가속화할 수 있으므로 전체적으로 가속화할 수 있다. 따라서 부품은 각 영역에서 요구되는 치수 정확도에 따라 특히 빠르게 제조될 수 있다.
바람직한 실시형태에서, 수집 장치는 처리 영역으로부터 방출된 과잉 분말을 수집하기 위해 바람직하게는 수집 대야(basin)의 형태로 제공된다. 생산 중에 분말이 처리 영역 밖으로 나올 수 있다. 예를 들어 분말이 처리 테이블이나 테이블 플레이트 또는 칼라에서 스크레이퍼에 의해 밀려날 수 있다. 이 과잉 분말은 수집 장치에 의해 수집될 수 있다. 특히 간단한 실시형태에서, 수집 장치는 과잉 분말이 떨어지는 수집 대야에 의해 형성될 수 있다. 이 여분의 분말은 수집되어 재사용될 수 있다. 수집 대야는 작업대, 벽 및/또는 고리 주위에 부분적으로 또는 완전히 배열될 수 있으므로 작업대, 벽 및/또는 고리에서 쓸어낸 과도한 분말이 수집 대야에 떨어질 수 있다.
과잉 분말을 추출, 여과 및 재사용하기 위해 흡입 장치 및 필터가 제공될 수 있다. 수집 장치에 의해 수집된 분말은 추출된 다음 필터에 공급되어 회로의 처리 영역으로 다시 전달된다. 필터는 너무 크거나 이미 결합된 분말 입자 및/또는 먼지 입자를 걸러낼 수 있다. 예를 들어, 필터는 120μm보다 작은 입자 크기를 가진 입자만 필터를 통과할 수 있도록 120μm의 필터 크기를 가질 수 있다. 사용되는 분말 및 입자 크기에 따라 다른 필터 크기를 사용할 수 있다. 이러한 방식으로 세척된 분말 재료는 재사용을 위해 저장 용기 및/또는 애플리케이션 디스펜서에 공급될 수 있다. 이러한 분말 재료의 재순환을 통해 재료 손실을 낮게 유지할 수 있다. 동시에 이미 함께 결합된 분말 입자가 재사용되지 않거나 먼지 입자가 사용되지 않도록 할 수 있다. 이미 상호 연결된 분말 입자 또는 먼지 입자를 사용하면 3D 부품의 부정확성 또는 결함이 발생하고 안정성이나 강도에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 추출 시스템과 필터를 사용하여 부품 생산의 정확성과 품질을 여전히 높은 수준으로 보장할 수 있다.
작업대(work bench)는 템퍼링되어 미리 정해진 온도로 유지될 수 있다. 이러한 방식으로 부품, 특히 제1 층의 응력을 피할 수 있다. 예를 들어, 금속 부품을 제조할 때, 작업대는 100°C와 300°C 사이의 온도, 바람직하게는 150°C와 200°C 사이의 온도로 가열될 수 있다. 플라스틱 부품을 생성적으로 제조할 때, 작업대의 온도는 더 낮을 수 있으며, 예를 들어 40°C와 120°C 사이, 바람직하게는 60°C와 100°C 사이이다. 온도는 사용된 재료에 따라 각각의 경우에 조정할 수 있다.
바람직하게는, 광학 시스템, 특히 줌 렌즈는 방출된 광 빔의 초점을 변경하기 위해 제공된다. 광 빔의 초점은 처리 영역까지의 다양한 거리로 쉽게 조정할 수 있다. 동시에 목표 초점 설정에 따라 에너지 입력과 조사 면적을 변경할 수 있다.
본 발명의 추가 측면에 따르면, 특히 선택적 용융 또는 소결에 의한 부품의 생성적 생산을 위한 장치가 제공되며, 이는 적어도 하나의 가동 부품, 바람직하게는 처리 헤드 및/또는 처리 테이블 및/또는 또는 벽 및/또는 스크레이퍼 및/또는 도포 디스펜서, 및 가동 부품을 이동시키기 위한 드라이브. 장치는 바람직하게는 전기 광학적 거리 측정을 위해 적어도 하나의 거리 센서가 제공된다는 사실을 특징으로 한다. 거리 센서는 가동 부품 위 또는 위에 배치될 수 있고 다른 물체까지의 거리 또는 센서와 다른 물체 사이의 거리를 측정할 수 있다. 그러나 거리 센서가 다른 물체에 배치되어 가동 부품까지의 거리를 측정하는 것도 가능하다. 가동 부품과 다른 물체 사이의 거리는 언제든지 측정하고 결정할 수 있다.
바람직하게는, 거리 센서는 센서와 가동 부품 사이의 거리를 측정하기 위해 고정 위치에 배열된다. 고정점과 가동 부품 사이의 거리는 언제든지 측정하고 결정할 수 있다. 가동 부품은 기준 물체를 포함할 수 있고, 거리 센서는 기준 물체를 검출하고 기준 물체까지의 거리를 측정한다. 예를 들어, 반사기, 특히 프리즘 반사기를 기준 물체로 사용할 수 있다. 거리 센서는 기준 물체와 정렬될 수 있도록 회전되도록 설계할 수 있다.
거리 측정은 삼각 측량 및/또는 위상 측정 및/또는 작동 시간 측정으로 수행할 수 있다. 위상 측정에 의한 거리 측정에서는 레이저 빔이 방출된다. 반사된 레이저 빔의 위상 변이 또는 방출된 빔과 비교한 변조는 거리에 따라 달라진다. 이 위상 변이를 측정하여 이동 거리를 결정하는 데 사용할 수 있다. 위상 측정을 통한 거리 측정은 정확도가 높다. 레이저 삼각 측량을 사용하면 광 빔이 측정 대상에 초점을 맞추고 센서 옆에 있는 카메라, 공간 분해 포토다이오드 또는 CCD 라인으로 관찰된다. 측정 대상과 센서 사이의 거리가 변경되면 광점이 관찰되는 각도도 변경되어 수광기에서 이미지의 위치가 변경된다. 위치 변경에서 레이저 프로젝터로부터 물체까지의 거리가 각도 함수를 사용하여 계산된다. 삼각 측량을 사용한 거리 측정은 간단하고 비용 효율적이면서도 매우 정확한다. 작동 시간을 측정할 때 광 펄스 또는 변조된 광 빔이 방출된다. 작동 시간은 광 빔이 광원에서 반사기(일반적으로 역반사기)로 이동하고 다시 광원으로 이동하는 데 걸리는 시간이다. 이 작동 시간을 측정하여 광원과 물체 사이의 거리를 빛의 속도로 결정할 수 있다. 거리 측정을 위해, 대안적으로 또는 추가로, 하나 이상의 물체의 3차원 위치 파악을 위한 스테레오 카메라와 같이 선 또는 표면 또는 평면을 스캔할 수 있거나 공간 측정을 수행할 수 있는 센서가 사용될 수 있다. 넓은 기록 범위로 인해 해당 센서를 회전하도록 설계할 필요가 없다.
광학 센서 대신 초음파 센서 또는 전파의 작동 시간으로 거리를 결정하는 센서와 같은 다른 센서를 사용할 수 있다.
유리한 실시형태에서, 가동 부품이 거리 센서와 가동 부품 사이의 측정된 거리의 함수로서 설정 위치로 이동될 수 있도록 설계된 제어 및 조절 장치가 제공된다. 제어 및 조절 시스템과 함께 거리 센서를 사용하면 가동 부품을 이동하기 위해 저비용의 특히 가벼운 왕복 장치를 사용할 수 있다. 저비용·경량의 레시프로케이터는 위치결정 정밀도가 낮지만 특히 빠른 속도로 움직일 수 있다. 가동 부품의 위치는 가동 부품과 거리 센서 사이의 거리의 함수로 제어될 수 있다. 가동 부품이 필요한 위치에 가까울수록 부품을 더 느리게 이동할 수 있다. 이러한 방식으로, 가동 부품이 필요한 위치에 정확하게 도달할 수 있다는 것이 보장될 수 있다. 레시프로케이터는 단순하고 무엇보다도 가볍고 저렴할 수 있다. 왜냐하면 폐쇄된 서보(servo) 루프에서 거리 측정 및 제어에 의해 이동 및 위치의 정밀도가 보장되기 때문이다. P 컨트롤러라고 하는 비례 컨트롤러, PI 컨트롤러라고 하는 비례 적분 컨트롤러 및/또는 PID 컨트롤러라고 하는 비례 적분 미분 컨트롤러를 서보 루프의 컨트롤러로 사용할 수 있다.
2개, 바람직하게는 3개의 거리 센서가 거리 센서와 가동 부품 사이의 거리 측정을 위해 제공되어 가동 부품의 공간적 위치를 결정할 수 있다. 가동 부품이 한 평면, 즉 2차원에서만 이동하는 경우 두 거리 센서의 거리를 측정하여 해당 위치를 정확하게 결정할 수 있다. 가동 부품과 3개의 고정 거리 센서 사이의 3가지 거리를 측정함으로써 가동 부품의 공간적 위치를 3차원으로 정확하게 결정할 수 있다. 가동 부품이 한 방향으로만 움직이는 경우 하나의 센서로도 거리 측정에 충분할 수 있다.
바람직한 실시형태에서, 3개보다 많은 거리 센서 및 적어도 2개의 가동 부품이 제공되고, 여기서 각각의 가동 부품은 거리 측정을 위해 3개 이상의 거리 센서에 의해 임의의 위치에서 검출될 수 있다. 결과적으로, 하나의 거리 센서는 그 자체와 두 개의 가동 부품 사이의 거리 측정에 사용할 수 있다. 제1 가동 부품의 위치에 따라, 거리 센서는 제2 가동 부품까지의 거리 측정이 불가능하도록 이 제1 가동 부품에 의해 커버될 수 있다. 그러한 경우에, 거리 측정은 제2 가동 부품에 대한 직접적인 광학적 접근을 갖는 다른 거리 센서를 통해 수행될 수 있다. 이것은 거리 측정에 의한 가동 부품의 각각의 위치 결정을 위해 서로 다르거나 동일한 거리 센서가 사용될 수 있게 한다.
거리 센서는 예를 들어 캐리어를 통해 장치의 기초에 연결된 장치에 고정되어 배열될 수 있다. 거리 센서는 거리 측정에 의해 분말층 표면의 위치를 결정할 수 있고, 후속적으로 다른 거리 측정에 의해 예를 들어 처리 헤드와 같은 가동 부품의 위치를 결정할 수 있다. 처리 헤드와 분말층 표면 사이에 필요한 거리를 설정하기 위해 분말층의 위치, 즉 분말층의 높이에 따라 처리 헤드를 설정 위치로 이동할 수 있다. 필요한 위치로의 하나 이상의 처리 헤드의 이동은 이 경우 위에서 설명한 제어 및 조절 장치의 도움으로 수행될 수 있다. 하나 이상의 거리 센서가 처리 헤드에 연결되거나 배열되고 처리 헤드를 분말층의 표면으로부터 필요한 거리로 후속적으로 이동시키기 위해 처리 헤드와 분말층 표면 사이의 거리를 결정하는 것도 가능하다.
또한, 하나 이상의 처리 헤드의 위치가 가동 벽, 특히 상단 에지 및/또는 수평 표면의 위치에 따라 설정되는 것도 가능하다. 가동 벽과 처리 헤드 사이의 거리를 결정하기 위해, 하나 이상의 거리 센서가 처리 헤드에 연결되고/되거나 장치에서 고정된 방식으로 배열될 수 있다.
하나 이상의 처리 헤드의 위치 대신에 이동 방향의 트래버스 또는 다른 부품(예: 캐리지)의 위치가 분말층의 가동 벽 또는 표면에 대해 결정되고 배치될 수도 있다. 이를 위해 하나 이상의 거리 센서를 트래버스에 직접 연결하고 분말층 표면까지의 거리를 측정할 수 있다.
같은 방식으로 스크레이퍼를 분말층 표면 또는 가동 벽에 대해 배치할 수도 있다. 이를 위해 적어도 하나의 거리 센서를 스퀴지에 연결하거나 장치에 고정 배치할 수 있다.
가동 벽 또는 분말층 표면의 위치에 따라 도포 디스펜서를 배치하는 것도 가능하다. 이러한 목적을 위해, 애플리케이션 디스펜서는 적어도 하나의 거리 센서를 가질 수 있거나 적어도 하나의 거리 센서는 장치에 고정적으로 배열될 수 있다.
가동 벽은 또한 분말층의 표면에 대해, 예를 들어 분말층보다 한 층 두께만큼 더 높은 위치로 이동될 수 있다. 이를 위해 거리 센서가 장치에 고정되어 배치되는 것이 유리하다.
또한, 처리 테이블에 대해 공급 실린더를 이동하는 것도 가능하다. 상기 언급된 유형의 장치의 경우, 처리 테이블도 제어된 방식으로 이동될 수 있다. 예를 들어, 부품층이 완료된 후 새로운 분말층을 적용할 수 있도록 처리 테이블을 정의된 층 두께만큼 낮출 수 있다. 이러한 방식으로, 처리 헤드와 분말층의 표면 사이의 거리는 생성될 각 부품층에 대해 일정하게 유지될 수 있다. 그 다음, 거리 센서는 바람직하게는 장치에 고정되어 배열된다.
여러 부품을 결합된 방식으로 함께 이동할 수도 있다. 예를 들어, 하나 이상의 처리 헤드를 갖는 스크레이퍼 및/또는 도포 디스펜서와 함께 분말층의 표면으로부터 수직 방향으로 요구되는 거리에 제어된 방식으로 위치될 수 있다. 스크레이퍼와 처리 헤드 및/또는 도포 디스펜서 사이의 수직 거리는 항상 동일한다.
거리 측정을 위해 3개의 거리 센서를 각 가동 부품에 영구적으로 할당할 수 있다. 동일한 3개의 거리 센서를 각 거리 측정에 대해 동일한 가동 부품에 할당할 수 있다. 그러나 각 거리 측정에 대해 거리 센서를 부품에 재할당하는 것도 가능하다. 이러한 방식으로, 각각의 가동 부품은 이전 거리 측정에 대한 것보다 각각의 새로운 거리 측정에 대해 부분적으로 또는 완전히 다른 거리 센서에 할당될 수 있다.
본 발명의 추가 측면에 따르면, 특히 선택적 용융 또는 소결에 의한, 부품의 생성적 제조를 위한 장치가 제공되며, 이 장치는 유리판의 표면이 분말용 지지 표면을 형성하는 유리판, 유리판 위의 처리 영역, 광 빔을 생성하기 위한 광원, 유리판 아래에 배열된 처리 헤드를 포함하고, 이는 빔 가이드에 의해 광원에 연결되어 광 빔이 처리 헤드 상에 직접 배열되거나, 광 빔이 처리 헤드로부터 유리판을 통해 처리 영역에 지향될 수 있고, 처리 헤드는 광 빔이 처리 영역내의 다른 위치로 지향되도록 가동적으로 설치된다. 이 장치는 유리판을 통해 광 빔을 처리 영역으로 각각 지향시키기 위해 여러 개의 헤드가 제공되며, 처리 헤드는 트래버스를 따라서 이동할 수 있는 캐리지 상에 각각 배열된다.
전술한 장치에서, 분말은 예를 들어 도포 디스펜서의 도움으로 유리판의 표면에 배치될 수 있다. 유리판은 분말의 지지면을 형성한다. 분말층을 매끄럽게 하기 위해 스크레이퍼가 제공될 수 있다. 그런 다음 지지 구조를 분말층에 배치할 수 있다. 광 빔은 유리판 아래에 있는 처리 헤드에서 유리판을 통해 분말이 있는 해당 영역으로 향할 수 있다. 분말은 선택적으로 용융되거나 소결되고 함께 결합되어 지지 구조 상에 제1 부품층을 형성할 수 있다. 그런 다음 형성된 부품층은 지지 구조와 함께 들어 올릴 수 있다. 이를 위해 수직 방향으로 부품 또는 부품층의 파지 및 리프팅을 지원하기 위한 리프팅 장치가 제공될 수 있다. 유리판에 남아 있는 분말을 제거할 수 있다. 그런 다음 분말을 유리판에 다시 도포할 수 있다. 이미 형성된 부품층은 도포된 분말 위에 놓일 수 있다. 광 빔을 처리 영역으로 재지향시킴으로써(re-directing) 새로운 부품층이 형성되고 첫 번째 부품층에 결합될 수 있다. 부품이 완전히 형성될 때까지 이러한 단계를 필요한 만큼 반복할 수 있다. 부품은 위에서 아래로 제조된다. 이 장치 설정을 사용하면 부품층이 형성되어야 하는 영역에만 분말을 증착할 수 있으므로 재료를 절약할 수 있다. 그러면 전체 유리판을 분말로 덮을 필요가 없다. 부품이 리프팅 장치에 의해 유지되고 유리 플레이트가 새로운 부품층을 형성하기 위한 분말층만 운반하기 때문에 유리판은 훨씬 더 적은 무게를 운반해야 한다. 이미 형성된 부품층은 분말로 둘러싸이지 않고 자유롭게 접근할 수 있다. 따라서 부품은 예를 들어 부품 절단과 같이 생산 중에 이미 추가적으로 처리될 수 있다.
본 발명의 이전에 설명된 실시형태는 필요에 따라 결합될 수 있다. 본 발명의 전술한 측면은 선택된 단락 포맷에 의해 지시된 본 발명의 특징의 조합으로 제한되지 않는다.
본 발명의 추가적인 특징은 도면 및 도면 자체를 참조하여 본 발명에 대한 다음의 설명으로부터 비롯된다. 이와 관련하여, 설명 및/또는 예시된 모든 특징은 청구범위의 요약 또는 상호작용에 관계없이 그 자체로 또는 임의의 조합으로 본 발명의 주제를 구성한다.
본 발명은 실시예로서 도면을 사용하여 이하에서 더 상세히 설명된다. 도면은 다음과 같이 개략적으로 표시된다.
도 1은 측면 단면도에서 부품을 생성하기 위한 장치의 공정 챔버를 도시한다.
도 2는 분말층 위에 자유롭게 배치될 수 있는 여러 처리 헤드가 있는 평면도의 공급 실린더 및 분말층을 도시한다(평면도).
도 3a는 광원으로부터 처리 헤드까지 연장되는 광 가이드로부터 빔 가이드가 형성되는, 처리 헤드의 위치를 지정하기 위한 선회 암을 도시한다.
도 3b는 측면도에서 자유 단부에 광원을 갖는 추가 선회 암을 도시한다.
도 3c는 광원으로부터 선회 암의 선회 조인트까지 연장되는 광 가이드로서 빔 가이드가 형성되고, 반사기 요소에 의해 형성된 빔 가이드가 선회 암을 따라 제공되는 추가의 선회 암의 개략적인 횡단면도이다.
도 3d는 광 펌프와 공진기가 측면에서 볼 때 공간적으로 분리되어 배열된 펌핑된 레이저가 있는 추가 선회 암을 도시한다.
도 3e는 빔 가이드가 광 가이드로서 설계된 추가적인 선회 암의 개략적인 횡단면도로서, 이는 광원에서 선회 암으로 연장되고, 광원에서 멀리 떨어진 단부는 선회 암에 평행하게 배열되고 선회 암(18)의 자유 단부를 가리킨다. 광 빔을 편향시키기 위한 반사기 요소는 선회 암의 자유 단부에 제공된다.
도 4는 부품의 생성적 제조를 위한 장치의 공정 챔버의 제2 실시형태의 횡단면도이다.
도 5는 측면도에서 처리 헤드의 공간적 위치를 검출하기 위한 센서와 함께 처리 헤드를 위치시키기 위한 선회 암을 도시한다.
도 6은 도 5에 도시된 처리 헤드의 공간적 위치를 조정하는 절차이다.
도 7은 유리판과, 유리판 아래에 자유롭게 배치될 수 있는 여러 개의 처리 헤드를 가진 처리 테이블의 횡단면도이다.
다음에서, 본 문서에서 간략하게 "3D 프린터"(1)로 지칭되는 부품의 생성적 생산을 위한 장치의 실시예가 설명된다. 이러한 3D 프린터(1)는 분말층(3)와 공급 실린더(4)가 위치하는, 모든 면이 폐쇄된 공정 챔버(2)를 갖는다(도 1, 도 2). 공급 피스톤(5)은 제1 피스톤/실린더 유닛(6)에 의해 수직으로 상승 또는 하강될 수 있는 공급 실린더(4)에 배열된다.
분말층(3)는 위에서 보았을 때 대략 직사각형인 원통형 본체로 유사하게 형성되며, 여기서 제조 피스톤(7)은 수직으로 변위 가능하게 장착되며, 이는 제2 피스톤/실린더 유닛(8)에 의해 작동될 수 있다. 분말층은 3D 부품(31)가 생성될 수 있는 처리 영역을 형성한다.
공급 실린더(4)와 분말층(3)는 공정 챔버(2)에 배치된다. 분말층(3)은 공급 실린더(4)에 인접하게 배치된다. 이동 방향(10)으로 이동할 수 있는 스크레이퍼(9)가 제공된다(도 1). 공급 실린더(4)에 저장된 분말(11)이 분말층(3)으로 퍼질 수 있는 방식으로 스크레이퍼(9)는 공급 실린더(4)로부터 분말의 표면층을 분말층(3)의 표면으로 옮긴다. 공급 피스톤(5) 및 제조 피스톤(7)을 점진적으로 낮추면 분말층(3) 및 공급 실린더(4) 내 분말(11)의 표면이 대략 동일한 레벨로 유지될 수 있다.
분말층(3) 위의 영역에는 다수의 처리 헤드(13)를 이동시키기 위한 이동 장치(12)가 제공된다.
이동 장치(12)는 분말층(3)을 가로질러 연장되는 여러 개의 트래버스(14)를 포함한다. 트래버스(14)는 서로 평행하게 배열된다. 본 예에서, 3개의 트래버스(14)가 제공된다(도 1, 도 2). 중간 트래버스(14)는 두 개의 외부 트래버스(14)보다 약간 높게 배치된다.
트래버스(14)는 트래버스(14)의 전체 길이에 걸쳐 연장되는 수직의 길이방향 표면(15)에서 각각 돌출된 레일 프로파일(16)을 갖는 대략 직사각형 단면을 갖는다(도 3a-3e). 2개의 캐리지(17)가 각 트래버스(14)의 레일 프로파일(16)에 장착되어 트래버스(14)의 길이방향으로 이동할 수 있다. 캐리지(17)는 드라이브 장비에 의해 각 트래버스(14)를 따라 자동으로 이동될 수 있다. 드라이브 장비는 각각의 캐리지(17)에 결합된 외부 모터에 의해 구동되는 드라이브 벨트를 포함할 수 있다. 그러나 모터에 의해 구동되는 드라이브 휠과 같은 드라이브 장비는 캐리지(17) 자체에 제공될 수도 있다. 원칙적으로 선형 모터를 사용하여 캐리지를 구동하는 것도 가능하며, 이 경우 해당 드라이브 수단과 구동 반대 수단이 캐리지(17)와 트래버스(14)에 제공되어야 한다.
선회 암(18)은 선회 조인트(19)에 의해 캐리지(17)에 배열된다. 선회 암(18)은 수직 선회 축(20)을 중심으로 선회 조인트(19)와 함께 회전 가능하게 장착된다. 선회 축(20) 주위에서 선회 암(18)을 회전시키기 위해 스테퍼 모터(미도시)가 캐리지(17)에 제공된다. 선회 축(20)으로부터 멀리 떨어진 선회 암(18)의 단부에는 처리 헤드(13)가 제공되며, 이는 도 3a에 도시된 실시형태에서 광 가이드(21)의 단부 및 광 가이드(21)의 단부(22)에 배열된 광학 렌즈(23)에 의해 형성된다. 처리 헤드(13)는 광 가이드에서 안내된 광 빔(24)이 수직 하향으로 방출되는 방식으로 배열된다.
광 가이드는 유연한 광섬유로 구성된다. 광섬유는 예를 들어 유리 섬유 또는 광학 폴리머 섬유일 수 있다.
스테퍼 모터와 선회 조인트(19)는 선회 축에 매우 가깝게 배치된다. 이것은 선회 암(18)으로 회전할 수 있는 부품의 필수 질량이 선회 축(20) 주위에 집중된다는 것을 의미한다. 선회 암(18) 자체는 비교적 가볍기 때문에 회전 관성 모멘트가 낮고 선회 암(18)은 선회 축(20)을 중심으로 빠르고 정확하게 회전한다.
광 가이드(21)는 선회 암(18)으로부터 약간 떨어져 위치하는 광원(25)으로 이어진다. 광원(25)은 바람직하게는 레이저, 특히 CO2레이저 또는 ND:YAG 레이저 또는 화이버 레이저이다. 광원(25)은 또한 반도체 레이저 또는 발광 다이오드(LED), 특히 초발광 발광 다이오드일 수 있다.
광원(25)의 어레이에는 또한 각각의 처리 헤드(13)에 대한 광원(25)이 제공될 수 있다.
달리 명시되지 않는 한, 도 3a를 참조하여 위에서 설명된 실시형태와 정확히 동일한 방식으로 설계된 선회 암의 추가 실시형태가 아래에서 설명된다.
선회 암(18)(도 3b)의 대안적인 실시예에서, 광학 렌즈(23)와 함께 광원(25)은 선회 축(20)으로부터 멀리 떨어진 선회 암(18)의 단부에 직접적으로 배열되어, 광 빔(24)은 수직 하향으로 방출될 수 있다. 그렇지 않으면 선회 암(18)은 도 3a에 따라 전술한 실시형태에서와 정확히 동일한 방식으로 구성된다.
추가 실시예(도 3c)에 따르면, 광 가이드(26)에 의해 그리고 반사기 요소(27, 28)에 의해 선회 암(18)을 따라 광원(25)으로부터 캐리지(17)까지 빔 가이드가 형성된다. 본 실시형태에서, 반사기 요소(27, 28)는 각각 거울로서 형성된다. 그러나 프리즘과 같은 광 빔을 편향시키는 다른 광학 요소로 나타낼 수도 있다.
선회 암(18)은 특히 섬유 강화 플라스틱으로 제조될 수 있는 중공 플라스틱 파이프로 설계된다. 이러한 플라스틱 파이프는 매우 가볍고 단단한다.
선회 조인트(19)는 개구 또는 관통 구멍(29)을 통해 수직으로 연장된다. 광원(25)으로부터 멀리 떨어진 광 가이드(26)의 단부는 결합 렌즈(30)와 함께 관통 구멍(29) 위에 인접하게 배열되어, 광원(25)은 광 가이드(26)를 통해 투과되고 거기서부터 선회 조인트(19)의 관통 구멍(29)으로 결합된다. 제1 반사기 요소(27)는, 광 빔(24)이 선회 암(18)의 자유 단부를 향하여 지향되도록, 광 빔(24)을 편향시키는 관통 구멍(29) 아래에 배치된다. 광 빔(24)를 수직 하향으로 편향시키는 반사기 요소(28)는 선회 축(20)으로부터 멀리 떨어진 선회 암(18)의 자유 단부에 배치된다. 선택적으로, 광학 렌즈(30)는 선회 조인트(19)에 인접하게 배열된 광 가이드(26)의 단부와 광 빔을 시준하기 위한 제2 반사기 요소(28) 사이의 광 경로에 제공될 수 있다. 광학 렌즈(30) 대신에, 광 빔의 시준 정도를 변경할 수 있는 카메라 렌즈가 제공될 수도 있다.
제 1 및/또는 제 2 반사기 요소(27, 28)는 예를 들어, 반사광을 시준하도록 포물면 거울 또는 자유형 거울과 같은 형태일 수 있다. 이에 의해, 광 통로에 광학 렌즈를 배치할 필요가 없거나, 낮은 굴절력을 갖는 광학 렌즈가 광 통로에 제공될 수 있다.
처리 헤드(13)가 선회 암(18)에 의해 이동될 때, 광 가이드(26)는 그 단부가 캐리지(17)에 배열된 상태에서 트래버스(14)을 따라서만 이동된다. 선회 암(18)은 광 가이드(26)의 위치에 영향을 미치지 않는 회전 운동을 수행할 수 있다. 이것은 스위블 암(18)이 광 가이드(26)의 기능에 영향을 미치지 않으면서 하나 이상의 완전한 회전을 수행하는 것을 가능하게 하는데, 이는 스위블 암(18)의 그러한 회전 운동 동안 동반되지 않기 때문이다.
이러한 배열로, 각각 트래버스(14)를 따라 이동할 수 있는 캐리지(17)의 선회 암에 의해 다수의 처리 헤드(13)가 제공될 수 있으며, 이로써 개별 광 가이드(26)가 서로 엉키지 않게 된다. 이것은 적어도 8개, 바람직하게는 적어도 12개, 특히 적어도 16개의 처리 헤드를 갖는 3D 프린터(1)를 생성하는 것을 용이하게 하며, 이들 모두는 광 빔(24)이 동시에 또는 거의 동시에 공급될 수 있다.
광원(25)은 논스톱 작동(cw) 또는 펄스 작동(pw)에서 광 빔을 생성할 수 있다. 광도가 높은 펄스 광원(25)의 경우, 광원(25)을 여러 처리 헤드(13)에 할당하는 것이 편리할 수도 있으며, 이 경우 광원(25)과 각 처리 헤드(13) 사이에 멀티플렉서가 배치된다. 그로 인해, 멀티플렉서는 광원에 의해 생성된 광 빔을 7개의 처리 헤드(13) 중 하나로 고유하게 안내하는 데 사용된다. 개별 처리 해드(13) 사이의 변화는 개별 처리 헤드(13)가 결합된 용융 또는 소결 공정에 비해 신속하게 일어나서, 광 빔(24)에 거의 동시에 작용하는 것으로 간주될 수 있다.
선회 암(도 3d)의 추가 실시형태는 광원으로서 광 펌프(32) 및 공진기(33)를 구비한 펌핑된 레이저를 포함하며, 이들은 광 가이드(34)를 통해 서로 연결된다. 광 펌프(32)에 의해 방출된 펌핑 광(35)에 의해 여기되거나 펌핑되는 활성 매체(active medium)를 포함하며, 바람직하게는 고형 물체로 구성될 수 있다.
광학 렌즈(23)와 함께 공진기(23)는 광 빔(24)이 수직 하향으로 방출될 수 있는 방식으로 선회 축(20)으로부터 떨어진 선회 암(18)의 단부에 직접 배열된다. 광 펌프(32)는 선회 암의 피봇에 참여하지 않는 방식으로 캐리지(17)에 배치된다. 광 펌프(32)는 일반적으로 하나 이상의 반도체 레이저 및 냉각 핀을 갖는 방열판을 포함한다. 광 펌프는 공진기(33) 및 광학 렌즈(23)보다 훨씬 무겁다. 공진기(33) 및 광학 렌즈(23)만이 이동되고 광 펌프(32)는 이동되지 않기 때문에 선회 암(18)의 회전 관성 모멘트가 낮다.
이 실시형태에서, 광 펌프(32)는 캐리지(17) 상에 배열된다. 그러나, 광 펌프(32)는 또한 캐리지(17)로부터 독립적으로 또는 원격으로 배열될 수 있다.
이 실시형태는 또한 도 3c에 도시된 바와 같이 광 가이드(34) 대신에 반사기 요소를 갖는 빔 가이드가 제공된다는 점에서 수정될 수 있다. 광 가이드(34)는 완전히 생략되거나 광 펌프가 캐리지(17)로부터 멀리 떨어져 배열될 때 캐리지(17)까지만 안내될 수 있다.
ND:YAG 레이저는 바람직하게는 펌핑된 레이저로 사용되며 808 nm의 파장을 갖는 하나 이상의 레이저 다이오드가 광 펌프로 사용된다. 그러나 Yb:YAG 레이저와 같은 다른 레이저도 제공될 수 있다.
추가 실시형태(도 3e)에 따르면, 광 가이드(26)에 의해 광원(25)으로부터 선회 암(17)으로 빔 가이드가 형성된다. 광 가이드(26)는 광원(25)에서 선회 암(18)으로 안내된다. 여기서, 광 가이드(26)는 그 단부가 캐리지(17) 영역에서 선회 암(18) 아래에서 광원(25)으로부터 멀리 떨어져서 배열된다. 광 가이드(26)는 광 가이드(26)가 캐리지(17) 영역에서 선회 암을 따라 안내되고 광원(25)에서 멀리 떨어진 그 단부가 선회 암(18)의 자유 단부를 가리키도록 선회 암(18)에 연결된다. 반사기 요소(28)는 선회 암(18)의 자유 단부에 배열되는데, 이는 거울로 설계된다. 그러나, 반사기 요소(28)는 프리즘 등과 같은 광 빔(2)을 편향시키는 다른 광학 요소로 나타낼 수도 있다.
광원(25)에 의해 방출된 광 빔(24)은 광 가이드(26)에 의해 전달되고 광 빔(24)이 반사기 요소(28)의 방향으로 선회 암(18)을 따라, 바람직하게는 선회 암에 평행하게 편향되는 방식으로 광원(25)으로부터 멀리 떨어진 단부에서 방출된다. 제2 반사기 요소(28)는 선회 암(18)의 자유 단부에 배열되어 광 빔(24)을 처리 영역 상으로 하향 편향시킨다. 선택적으로, 광학 렌즈(30)는 광 빔(24)을 시준하기 위해 광 가이드(26)의 단부와 반사기 요소(28) 사이의 광 경로에 제공될 수 있다. 광 빔(24)의 시준 정도를 변경할 수 있도록 카메라 렌즈가 제공되고/거나 반사기 요소(28)는 그에 따라 만곡될 수 있다.
선회 암(18)에 의해 처리 헤드(13)를 이동시킬 때, 광원(25)으로부터 멀리 떨어진 광 가이드(26)의 단부만이 함께 운반된다. 이 실시형태에서, 선회 암(18)은 특히 가벼울 수 있는데, 그 이유는 단지 작은 하중만 수집되어야 하기 때문이다. 적절하게 설계된 선회 암(18)은 회전 관성 모멘트가 낮기 때문에 임의의 회전 위치로 빠르게 선회될 수 있다. 캐리지(17)는 또한 선회 암(18)의 낮은 중량으로 인해 매우 빠르게 이동할 수 있다.
이러한 배열로, 다수의 처리 헤드(13)가 트래버스(14)를 따라 이동할 수 있는 캐리지(17) 상의 선회 암(18)에 의해 각각 제공될 수 있으며, 이에 의해 개별 광 가이드(26)가 서로 얽히지 않게 된다. 이것은 적어도 8개, 바람직하게는 적어도 12개, 특히 적어도 16개의 처리 헤드(13)를 갖는 3D 프린터(1)를 생성하는 것을 용이하게 하며, 이들 모두는 광 빔(24)에 동시에 또는 거의 동시에 공급될 수 있다.
본 실시형태의 예에서, 트래버스(14) 및 이에 부착된 선회 암(18)은 서로 다른 레벨에 배치되어서(도 1: 측면 트래버스보다 높은 중간 트래버스), 중간 트래버스에 배치된 선회 암(18)이 외부 트래버스(14)에 배치된 선회 암(18)과 충돌할 수 없다. 선회 암(18)의 레벨은 모든 트래버스가 동일한 높이에 배치되는 경우 다르게 설계될 수도 있다. 이것은 예를 들어 선회 조인트(19)를 다른 높이에서 개별 캐리지(17)에 부착함으로써 달성될 수 있다.
위에서 설명된 실시형태에서, 트래버스(14)는 고정 위치에 배열된다. 그러나, 본 발명의 범위 내에서, 트래버스가 수평으로 그리고 길이 방향에 대해 횡단으로 이동될 수 있다. 그러나, 이동 장치(12)의 그러한 실시형태는 개별 선회 암(18)이 충돌하지 않도록 보다 복잡한 제어를 필요로 한다. 따라서 원칙적으로 고정 트래버스(14)가 있는 배열이 선호된다. 이동 장치(12)의 그러한 실시형태는, 예를 들어, 기존 트래버스 상에 추가적인 캐리지를 추가함으로써 또는 생산 속도를 증가시키기 위해 하나 이상의 추가적인 트래버스를 부착함으로써, 3D 프린터의 용이한 스케일링을 허용한다.
위에서 설명한 실시형태에서, 선회 암(18)은 수직 방향으로 조정 가능하지 않다. 그러나, 본 발명의 범위 내에서, 선회 암(18)의 수직 위치를 조정하기 위해 캐리지(17)에 장치를 제공하거나, 또는 트래버스(14) 및/또는 전체 이동 장치(12)를 수직 위치에서 조정가능하게 하는 것 중 어느 것이 가능하다. 이것은 분말층(3)이 스크레이퍼(9)에 의해 긁혀질 때 분말층(3)과 선회 암(18) 간의 스크레이퍼(9)의 이동을 위한 충분한 공간을 제공하는 데 특히 유용하고, 스크레이퍼(9)가 다시 분말층(3) 영역의 외부에 존재한 후, 선회 암(18)은 처리 헤드(13)와 함께 분말층(3)에 위치한 분말의 표면에 가능한 한 가깝게 되도록 낮아질 수 있다.
개별 처리 헤드(13)를 위한 광원(25)은 동일하게 설계될 수 있고 각각은 동일한 강도 및 주파수 또는 주파수 범위를 갖는 광 빔을 생성한다. 그러나, 본 발명의 범위 내에서 상이한 주파수 또는 주파수 범위 및/또는 상이한 강도로 광이 방출되는 상이한 처리 헤드에 상이한 광원을 제공하는 것도 가능하다. 특정 범위에 걸쳐 빛의 파장을 조정할 수 있는 광원이 제공될 수도 있다. 이러한 주파수 가변 레이저는 알려져 있으며 일반적으로 반도체 증폭기를 가지고 있다.
본 발명의 이점은 분말층(3)에 위치한 분말(11)의 다른 위치가 동시에 빛에 노출되어 다중 처리 헤드(13)에 의해 열에 노출되고 동시에 용융 또는 소결될 수 있다는 점이다. 이는 제조 프로세스를 병렬화하고 기존 3D 프린터에 비해 속도를 크게 향상시킨다. 따라서 3D 부품(31)(도 1)는 매우 빠르게 생성될 수 있다.
처리 헤드(13)는 분말층(3) 위에 매우 정확하게 위치될 수 있고, 이는 고정밀 3D 부품이 생성될 수 있게 한다.
처리 헤드(13)를 위한 이동 장치(12)는 매우 간단하게 설계되었으며 유사한 성능을 가진 3D 프린터에 비해 훨씬 더 비용 효율적으로 생산될 수 있다.
제2 실시형태의 제1 버전이 아래에 설명된다. 제1 실시형태와 마찬가지로, 제2 실시형태는 공정 챔버(2), 분말층(3), 스크레이퍼(9) 및 적어도 하나의 처리 헤드(13)를 포함한다. 제2 실시형태의 동일한 부분은 제1 실시형태에서와 동일한 참조 부호로 식별된다. 위의 설명은 아래에 달리 명시되지 않는 한 동일한 부품에 적용된다. 공정 챔버(2)는 부품 제조 동안 분말(11)의 산화를 방지하기 위해 불활성 가스 분위기를 공급하기 위한 장치를 포함할 수 있다.
테이블 플레이트(37)를 갖는 처리 테이블(36)은 공정 챔버(2)에 제공된다. 처리 테이블(36)은 지지 표면이라고도 하는 테이블 플레이트(37)를 원하는 온도로 템퍼링하기 위한 가열-냉각 채널(38)을 포함한다. 테이블 플레이트(38)를 템퍼링함으로써, 부품, 특히 제1 부품층에서의 응력이 감소되거나 완전히 완화되거나 방지될 수 있다.
공정 챔버(2)에서, 처리 헤드(13)는 제1 실시형태에서와 동일한 방식으로 이동 장치(12)(도 4에 도시되지 않음) 상에 제공되어, 처리 테이블(36) 상에 광 빔(24)을 지향시킨다. 처리 헤드(13)는 또한 고정 위치에 배치될 수 있고 예를 들어, 편향 장치와 함께 배치될 수 있다. 편향 장치에는 두 개의 가동 거울이 있으며 처리 헤드에서 방출되는 광 빔은 분말층(3)의 임의 지점으로 향할 수 있다.
단일 처리 헤드(13) 대신에, 여러 개의 처리 헤드(13)를 갖는 이동 장치(12)가 도 1 내지 도 3d에 도시된 바와 같이 제공될 수도 있다.
분말(11)을 위한 저장 챔버(40), 및 분말(11)이 처리 테이블(36) 상의 도포를 위해 저장 챔버(40)를 이탈할 수 있는 폐쇄 가능한 도포 개구(41)를 포함하는 도포 디스펜서(39)가 공정 챔버에 제공된다. 도포 디스펜서(39)는 분말층(3)에 도포된 분말(11)을 매끄럽게 하기 위한 스크레이퍼(9)를 갖는다.
처리 테이블(36)은 수평 방향으로 벽(42)에 둘러싸여 있다. 벽(42)은 약간의 간극으로 처리 테이블(36)의 테이블 플레이트(37)를 둘러싼다.
벽(42)은 여러 개의 리프트 실린더(43)를 통해 3D 프린터(1)의 기초(44)에 연결된다. 리프트 실린더(43)는 처리 테이블(36)에 대해 수직 방향으로 벽(42)의 높이를 조정할 수 있다. 따라서 벽(42)은 처리 테이블(36)의 측면에서 약간 위쪽으로 돌출해서, 분말층(3)을 형성하는 공동의 경계를 정한다. 처리 테이블(36)은 댐퍼에 의해 기초(44)에 연결되어서 처리 테이블(36)로의 충격 및 진동의 전달을 저감하거나 방지한다.
도포 디스펜서(39)는 도포 디스펜서(39)가 처리 테이블(36)을 가로질러 수평으로 이동하여 처리 테이블(36)의 테이블 플레이트(37)에 평행하게 하는 이동 메커니즘(도시되지 않음)에 연결된다. 도포 디스펜서(39)의 이동 기구가 벽(42)과 함께 상승 또는 하강하는 방식으로 벽(42)에 연결된다. 그 결과, 스크레이퍼(9)의 하부 에지(45)는 항상 벽(42)의 상부 에지(46)의 레벨로 존재한다.
벽(42)의 높이 조절은 공정 챔버의 다른 부품과 결합될 수 있다. 따라서, 처리 헤드(13)는 또한 벽(42)과 함께 이동될 수 있다. 처리 테이블(36)과 처리 헤드(13) 사이 또는 처리 헤드(13)와 벽(42) 사이의 수직 거리는 제조될 각 부품층에 대해 일정하게 유지된다. 따라서, 광 빔(24)은 다른 부품층의 각각의 생산 전에 생산 레벨에 다시 초점을 맞출 필요가 없다. 이를 통해 부품 생산의 공정 제어를 가속화할 수 있다.
벽(42)은 수평으로 바깥쪽으로 돌출된 칼라(47)가 상부 에지에 제공될 수 있으며, 이는 분말이 의도하지 않은 영역에서 베드 플레이트 상으로 떨어지는 것을 방지한다. 칼라(47)는 분말층(3)의 한 면에만 제공될 수 있거나, 여러 개 또는 심지어 주방향으로 형성될 수 있다.
수집 대야(48)로 설계된 수집 장치는 과잉 분말(11)을 수집하기 위해 처리 테이블(36) 주위 또는 칼라(47) 주위에 배열되며, 이 과잉 분말(11)은 예를 들어 처리 테이블(36)로부터 또는 칼라(47)로부터 스크레이퍼(9)에 의해 청소된다. 수집 대야(48)는 수집된 분말(11)을 필터(50)로 공급하는 추출 시스템(49)에 연결된다. 특정 입자 크기보다 큰 입자, 예를 들어 120μm 보다 큰 입자 크기를 가진 입자는 필터(50)에 남게 된다. 이에 따라 여과될 입자는 예를 들어 서로 이미 결합된 분말 입자 또는 먼지 입자일 수 있다. 필터(50)에서 여과된 분말 재료는 그 다음 재사용을 위해 공급 라인(51)을 통해 도포 디스펜서(39)로 공급된다. 이러한 방식으로, 과잉 분말(11)을 재사용할 수 있는 재순환 루프가 생성되어 재료 절약을 달성할 수 있다.
이 실시형태에서, 처리 테이블(36)은 이동될 필요가 없기 때문에 특히 단순하고 따라서 비용 효율적이도록 설계될 수 있다. 부품의 생성 생산에서 처리 테이블(36)은 높은 재료 밀도로 인해 높은 하중을 전달하도록 설계되어야 한다. 예를 들어, 처리 테이블의 지지 표면이 1.5m x 1m이고 스트로크가 0.5m인 경우 작동 체적(operating volume)은 0.75m3이다. 이 작동 체적이 알루미늄 분말로 채워지면 내용물의 무게는 약 2t이다. 스틸 분말의 경우 무게는 약 6t이다. 벽(42) 및 필요한 경우 다른 부품(도포 디스펜서(39), 스크레이퍼(9), 처리 헤드(13))과 같은 이동될 부품은 큰 작동 체적을 갖는 처리 테이블(36)보다 훨씬 가볍다. 따라서 훨씬 더 작은 크기의 드라이브로 이러한 부품을 처리할 수 있으므로 구입 비용과 운영 비용을 줄일 수 있다. 동시에, 3D 프린터(1)의 구조도 단순화된다.
도 4는 부품의 생성 생산이 시작되는 공정 챔버(2)를 보여준다. 분말(11)을 처리 테이블(36)에 도포하기 위해, 도포 디스펜서(39)는 전체 처리 테이블(36)에 걸쳐 이동 방향(10)으로 이동한다. 도포된 분말(11)은 스퀴지(9)에 의해 평활화된다. 이어서, 광 빔(24)에 의해 제1 부품층이 형성될 수 있다. 제1 부품층이 형성된 후, 벽(42)은 제1 부품 층 또는 분말층의 높이만큼 위쪽으로 이동된다. 도포 디스펜서(39)는 동일한 높이만큼 벽(42)에 결합되어 상향으로 이동된다. 그 후, 부품이 완전히 제조될 때까지 앞서 언급한 단계를 반복한다. 벽(42)은 처리 테이블(36)과 함께 높이가 증가하는 분말 층(3)을 형성한다.
벽(42)은 다음에 형성될 부품층의 두께에 따라 이동될 수 있다. 부품층은 각각 다른 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 해당 부품 영역에서 높은 성형 정확도가 필요하지 않은 경우 개별 부품층은 생산 중에 다른 부품층보다 두꺼울 수 있다. 이러한 방식으로 개별 부품 영역에서 부품 생산이 가속화될 수 있으며 그로 인해 특히 전반적으로 빨라질 수 있다. 반면에, 개별 부품 영역에서 높은 성형 정밀도가 요구되는 경우 제조될 부품층의 두께를 더 얇게 할 수 있다. 따라서 부품은 각 영역에서 요구되는 치수 정확도에 따라 특히 빠르게 제조될 수 있다.
제2 실시형태의 제2 변형에 따르면, 처리 헤드(들)(13)를 위한 이동 장치(12)는 벽(42)으로부터 기계적으로 분리될 수 있어서, 둘 다 서로 독립적으로 이동될 수 있다(도 5). 처리 헤드(13)는 각각 선회 암(18), 선회 조인트(19) 및 캐리지(17)를 통해 트래버스(14)에 연결된다. 제1 실시형태와 대조적으로, 수직 이동 장치가 캐리지(17)에 제공되어, 헤드는 수직 방향으로 움직일 수 있도록 배치된다. 도 5에서는 단순화된 시각적 표현을 위해 단일 처리 헤드(13)만을 도시한다.
처리 헤드(13)는 그것에 의해 방출된 광 빔(24)을 분말층의 표면 상에 집중시키기 위한 광학 렌즈(23)를 포함한다. 3개의 거리 센서(52)가 공정 챔버(2)에 고정되어 배열된다. 거리 센서(52)는 거리 센서(52)와 처리 헤드(13) 사이의 전기 광학적 거리 측정을 위해 설계된다. 거리 센서(52)와 처리 헤드(13) 사이의 거리 측정을 위해, 기준 요소(53), 예를 들어 광 빔용 반사기, 특히 프리즘 반사기가 처리 헤드(13) 상에 배열된다.
거리 센서(52)는 공정 챔버(2)에서 고정적이지만 선회 가능한 방식으로 배열되어, 거리 센서(52)에 의해 방출된 각각의 광학 빔(54)은 기준 요소(53)로 추적될 수 있다. 처리 헤드(13)와 3개의 거리 센서(52) 사이의 3개의 측정된 거리로부터, 처리 헤드(13)의 공간적 위치가 정확하게 결정될 수 있다. 제어 및 조절 장치(55)의 도움으로, 처리 헤드(13)는 3차원 공간에서 원하는 위치로 정확하게 이동될 수 있다. 처리 헤드(13)의 위치는 거리 측정에 의해 제어된다.
이것은 벽(42)의 움직임으로부터 처리 헤드(13)의 움직임을 분리하는 것을 가능하게 하지만 그럼에도 불구하고 방출된 광 빔(24)을 분말층의 표면에 정확히 집중시키는 것을 가능하게 한다.
바람직하게는, 하나 이상의 기준 요소(53)가 벽(42), 특히 벽(42)의 높이를 결정하기 위해 거리 센서에 의해 스캔될 수 있는 그 상부 에지에 제공된다. 이는 처리 헤드(들)와 벽(42)의 상대적 위치의 검출을 가능하게 한다.
벽(42)의 높이를 감지하는 대신에, 분말층(3)의 높이도 적절한 센서로 스캔할 수 있다. 그러면 처리 헤드(13)가 분말층(3)의 높이와 직접 정렬될 수 있다.
캐리지(17)와 선회 조인트(19)가 움직이는 드라이브는 처리 헤드(13)의 현재 위치에 따라 제어 및 조절 장치(55)에 의해 제어된다. 이를 위해 처리 헤드(13)는 요구되는 위치에 가까워지면 더 느리게 이동할 수 있다. 이러한 방식으로, 저렴하고 자체적으로 그다지 정확하지 않은 이동 장치(12)를 사용하여도 처리 헤드(13)는 필요한 위치로 정확하게 이송될 수 있으며, 이에 의해 위치의 정확도는 거리 센서(52)에 의한 거리 측정에 의해서만 결정된다. 거리 센서(52)가 저렴함과 동시에 더 저렴한 이동 장치(12) 또는 더 저렴한 드라이브가 사용될 수 있기 때문에, 3D 프린터(1)의 전체 비용이 감소될 수 있다.
처리 헤드(13)를 제어 및 조절하기 위한 도 5에 도시된 설정은 또한 스크레이퍼(9), 도포 디스펜서(39), 벽(42) 또는 서보 루프의 도움을 받는 임의의 다른 이동 부품과 같은 기타 부품을 정확하게 위치설정하는 데 사용될 수 있다.
제2 실시형태에서, 광학적 거리 센서(52)는 기준 요소(53)와 거리 센서(52) 사이의 거리를 측정하는데 사용된다. 이러한 거리 센서(52)는 저렴하고 매우 높은 분해능을 갖는다. 그들은 삼각 측량을 사용하여 기준 요소(53)까지의 거리를 결정할 수 있다. 삼각 측량을 사용하면 광학 광 빔(예: 레이저 빔)이 측정 대상에 초점을 맞추고 카메라, 공간 분해 포토다이오드 또는 거리 센서(52)에서 그 옆에 위치한 CCD 라인으로 관찰된다. 측정 대상과 센서 사이의 거리가 변경되면 광점이 관찰되는 각도도 변경되므로 수광기에서 이미지의 위치가 변경된다. 위치 변경에서 각도 함수를 사용하여 레이저 프로젝터에서 물체까지의 거리를 계산한다. 삼각 측량에 의한 거리 측정은 매우 간단하고 저렴한다. 정확도 요구 사항이 낮으면 발광 다이오드의 방사를 광 빔으로 사용할 수도 있다.
거리 측정은 위상 위치를 측정하여 수행할 수도 있다. 위상 위치를 측정할 때, 예를 들어 레이저 빔과 같은 광학 빔(54)이 방출된다. 방출된 빔에 비해 반사된 레이저 빔의 위상 이동은 거리에 따라 다르다. 이 위상 변이를 측정하여 이동 거리를 결정하는 데 사용할 수 있다. 위상 측정을 통한 거리 측정은 정확도가 높다.
작동 시간을 이용한 거리 측정에서는 짧은 펄스의 광, 일정한 광 빔 또는 광의 변조가 방출된다. 펄스 작동 시간은 광 빔이 광원에서 반사기로 이동하고 광원으로 다시 이동하는 데 필요한 시간이다. 이 작동 시간을 측정하여 광원과 물체 사이의 거리를 광의 속도로 결정할 수 있다.
하나 이상의 물체의 3차원 위치 파악을 위한 스테레오 카메라와 같이 선이나 표면 또는 평면을 스캔할 수 있는 센서는 거리 측정에도 사용할 수 있다. 넓은 기록 범위로 인해 해당 센서를 회전하도록 설계할 필요가 없다.
전술한 거리 센서(52)는 예를 들어 Micro-Epsilon 사에서 제조 및 판매된다.
광학 센서 대신 초음파 센서 또는 전파의 작동 시간으로 거리를 결정하는 센서와 같은 다른 센서를 사용할 수 있다.
센서의 종류에 관계없이 서보 루프로 인해 처리 헤드의 위치를 매우 정확하게 설정할 수 있다는 장점이 있다. 이것은 또한 제1 실시형태에 따라 한 평면에서만 이동할 수 있는 처리 헤드의 위치를 결정하는 데 사용될 수 있다.
정확한 포지셔닝을 위해, 예를 들어 처리 헤드(13)와 같은 이동 부품의 실제 위치는 시작 후에 감지될 수 있다(도 6). 이를 위해, 처리 헤드(13)와 각각의 거리 센서(52) 사이의 거리가 측정될 수 있다. 실제 위치는 도 5로부터의 거리 센서(52)의 도움으로 거리를 측정함으로써 검출된다. 3개의 거리 측정으로부터, 처리 헤드의 실제 위치가 간단한 방식으로 결정될 수 있다. 실제 위치가 필요한 위치와 일치하면 추가 작업이 필요하지 않으며 부품 생산을 계속할 수 있다.
가동 부품, 예를 들어 처리 헤드(13)의 위치는 공간에서 절대적으로 결정될 수 있다. 그러나, 가동 부품의 위치는 또한 다른 부품에 대해 결정될 수 있다. 후자의 경우 두 부품 사이의 거리가 결정된다.
가동 부품의 실제 위치는 필요한 위치에 도달할 때까지 각 공간 방향으로 또는 각 축에 대해 개별적으로 연속적으로 제어될 수 있다. 그러나, 세 공간 방향 모두에서 또는 모든 축에 대해 동시에 가동 부품의 위치를 제어하는 것도 가능하다.
거리 센서(52)는 3D 프린터(1)의 공정 챔버(2)에 고정적으로 배열될 수 있고, 예를 들어 거리 센서(52)는 캐리어를 통해 3D 프린터(1)의 기초(44)에 연결될 수 있다. 거리 센서(52)는 거리 측정에 의해 분말층(3)의 표면의 위치를 결정할 수 있고, 이어서 다른 거리 측정에 의해 예를 들어 처리 헤드(13)와 같은 가동 부품의 위치를 결정할 수 있다. 처리 헤드(13)는 분말층(3)의 위치, 즉 분말층(3)의 높이에 따라 필요한 위치로 이동되어 처리 헤드(13)와 표면 사이에 필요한 거리를 설정할 수 있다. 하나 이상의 처리 헤드(13)의 필요한 위치로의 이동은 이 경우 위에서 설명한 제어 및 조절 장치(55)의 도움으로 수행될 수 있다. 하나 이상의 거리 센서(52)가 처리 헤드(13)에 연결되거나 그 위에 배열되고 처리 헤드(13)를 후속적으로 분말층(3)의 표면으로부터 필요한 거리로 이동시키기 위해 처리 헤드(13)와 분말층 표면 사이의 거리가 직접 결정될 수 있다.
실제 위치가 필요한 위치와 일치하지 않으면 처리 헤드(13)의 위치가 수정된다. 이를 위해, 구동이 개시될 수 있고 처리 헤드(13)의 이송 속도가 실제 위치와 필요한 위치 사이의 거리에 따라 설정될 수 있다. 실제 위치와 필요한 위치 사이의 거리가 가까울수록 더 낮은 이동 속도를 선택할 수 있다. 지정된 시간 단위 및/또는 지정된 이동 거리 후에 실제 위치를 다시 감지한 다음 필요한 경우 수정할 수 있다. 실제 위치를 연속적으로 기록하는 것도 가능하다. 따라서 닫힌 서보 루프가 생성될 수 있다. 이 서보 루프를 통해 간단하고 저렴하며 그 자체로는 그다지 정확하지 않은 이동 장치(12)를 사용하여 처리 헤드(13)를 필요한 위치로 정확하게 이동시키는 것이 가능하다. 위치 결정의 정확도는 전적으로 거리 센서(52)에 의한 거리 측정에 의해 결정된다.
또한, 처리 헤드(13)의 위치가 가동 벽(42), 특히 상부 에지 및/또는 수평면의 위치에 따라 설정되는 것도 가능하다. 이를 위해, 적어도 하나의 거리 센서(52)는 처리 헤드(13)에 연결되거나 3D 프린터(1)에서 고정된 방식으로 배열될 수 있다.
하나 이상의 처리 헤드(13)의 위치 대신에, 트래버스(14) 또는 이동 방향(12)의 다른 부품(예를 들어 캐리지(17))의 위치가 가동 벽(42) 또는 분말층(3)의 표면에 대해 결정되고 위치될 수도 있다. 이를 위해, 트래버스(14)는 하나 이상의 거리 센서(52)를 포함하고 분말층(3)의 표면까지의 거리를 측정할 수 있다.
스크레이퍼(9)는 또한 동일한 방식으로 분말층 표면 또는 가동 벽(42)에 대해 위치될 수 있다. 그 다음, 하나 이상의 거리 센서(52)가 스크레이퍼(9)에 연결될 수 있고/있거나 공정 챔버(2)에 고정될 수 있다.
가동 벽(42) 또는 분말층(3)의 표면의 위치에 따라 도포 디스펜서(39)를 위치시키는 것도 가능하다. 이를 위해 도포 디스펜서(39)는 적어도 하나의 거리 센서(52) 및/또는 적어도 하나의 거리 센서(52)는 3D 프린터(1)의 공정 챔버(2)에 고정되어 배열될 수 있다.
가동 벽(42)은 또한 분말층(3)의 표면에 대해, 예를 들어 층 두께만큼 분말층(3) 보다 높은 위치로 이동될 수 있다. 이를 위해, 거리 센서(52)가 공정 챔버(2)에 고정되어 배치되고 가동 벽(42)과 분말층(3)의 표면 사이의 거리를 결정하는 것이 유리하다.
또한, 처리 테이블에 대해 공급 실린더(4)를 이동시키는 것도 가능하다. 공지된 3D 프린터(1)에서, 제조 피스톤(7)으로 설계된 처리 테이블(36)은 또한 제어된 방식으로 이동될 수 있다. 예를 들어, 부품층이 완성된 후 새로운 분말층을 도포할 수 있도록 제조 피스톤을 소정의 층 두께만큼 낮출 수 있다. 거리 센서(52)는 바람직하게는 3D 프린터(1)의 공정 챔버(2)에서 고정적으로 배열된다.
여러 가동 부품은 결합된 방식으로 함께 이동할 수도 있다. 예를 들어, 하나 이상의 처리 헤드(13) 및/또는 도포 디스펜서(39)와 함께 스크레이퍼(9)는 수직 방향으로 요구되는 분말층(3)의 표면으로부터 거리를 두고 제어된 방식으로 위치될 수 있다. 스크레이퍼(9)와 처리 헤드(13) 및/또는 도포 디스펜서(39) 사이의 수직 거리는 항상 동일하다.
제3 실시형태의 추가 변형이 아래에서 설명된다. 제3 실시형태의 동일한 부분은 제1 및 제2 실시형태에서와 동일한 참조 부호로 식별된다. 위의 설명은 아래에 달리 명시되지 않는 한 동일한 부품에 적용된다.
공정 챔버(2)에는 유리판(56)이 처리 테이블(36)의 테이블 플레이트(37)와 수평으로 배치되어 있다. 유리판층(56) 아래에는 다수의 처리 헤드(13)를 이동시키기 위한 이동 장치(12)가 설치되어 있다.
이동 장치(12)는 유리판(56) 아래로 연장되는 3개의 트래버스(14)를 포함한다. 트래버스(14)는 서로 평행하게 배열된다. 본 실시형태에서, 중간 트래버스(14)는 2개의 외부 트래버스(14)보다 약간 낮게 배열된다.
도 1 및 도 2에 설명된 바와 같이, 이동 장치(12)는 각각의 트래버스(14)에 2개의 캐리지(17)를 포함하며, 각각은 선회 암(18)을 갖는다. 선회 암(18)은 도 3a-3d와 같이 설계될 수 있다.
지지체(57)는 부품이 제조되는 바닥면(58)에서 공정 챔버(2)의 유리판 위에 배열된다. 제1 부품층은 후면(58)에 형성되고 지지체(57)에 연결될 수 있다. 지지체는 이동(59)의 수직 방향으로 부품(31)와 함께 이동가능하거나 조정가능하다. 이를 위해, 리프팅 장치(60)는 부품(31)을 파지하고 들어올리기 위해 제공될 수 있다.
3D 부품(31)의 생성적 제조를 위해, 분말(11)은 도 6에 도시되지 않은 도포 디스펜서(39)에 의해 전체 유리판(56)에만 침착될 수 있다. 유리판은 분말(11)에 대한 지지 표면 역할을 한다. 분말은 도 6에 도시되지 않은 스크레이퍼(9)에 의해 평탄화될 수 있고, 이에 의해 분말층(61)이 형성된다. 그 다음, 지지체(57)는 분말(11) 상에 위치된다. 이어서, 분말(11)은 처리 헤드(13)에 의해 방출된 광 빔(24)의 도움으로 선택적으로 용융 또는 소결되고 접합되어 부품층을 형성한다. 그런 다음 부품층을 지지체에 접합할 수 있다. 그 다음, 부품층은 지지체(57)와 함께 들어 올려진다. 리프팅 장치(60)는 부품층의 파지 및 리프팅을 지지하기 위해 사용될 수 있다. 사용되지 않은 분말(11)은 유리판(56)으로부터 제거되어 함께 결합된 개별 분말 입자가 다음 부품층의 제조에 사용되는 것을 방지할 수 있다. 그 다음, 도포 디스펜서(39)는 유리판 상에 분말(11)을 다시 놓이고 새로운 분말층(61)이 형성될 수 있다. 그런 다음 부품은 새로운 분말층(61) 위에 놓인다. 분말 재료는 용융되거나 소결되어 이전 부품층에 동시에 결합되는 새로운 부품층을 형성한다. 부품(31)이 완전히 제조될 때까지 상기 단계를 반복한다. 부품(31)은 이러한 방식으로 위에서 아래로 제조된다.
1: 3D 프린터
2: 공정 챔버
3: 분말층
4: 공급 실린더
5: 공급 피스톤
6: 피스톤/실린더 유닛
7: 제조 피스톤
8: 피스톤/실린더 유닛
9: 스크레이퍼
10: 이동 방향
11: 분말
12: 이동 장치
13: 처리 헤드
14: 트래버스
15: 길이방향 측면
16: 레일 프로파일
17: 캐리지
18: 선회 암
19: 선회 조인트
20: 선회 축
21: 광 가이드
22: 단부
23: 광학 렌즈
24: 광 빔
25: 광원
26: 광 가이드
27: 반사기 요소
28: 반사기 요소
29: 관통 구멍
30: 광학 렌즈
31: 3D 부품
32: 광 펌프
33: 공명기
34: 광 가이드
35: 펌핑 광
36: 처리 테이블
37: 테이블 플레이트
38: 가열 냉각 채널
39: 도포 디스펜서
40: 저장 챔버
41: 도포 개구
42: 벽
43: 리프트 실린더
44: 기초(foundation)
45: 하부 에지
46: 에지
47: 칼라
48: 수집 대야
49: 추출 시스템
50: 필터
51: 공급 라인
52: 거리 센서
53: 기준 요소
54: 빔
55: 제어 및 조절 장치
56: 유리판
57: 지지체
58: 후면
59: 이동 방향
60: 리프팅 장치
61: 분말층

Claims (25)

  1. 부품의 생성적 제조, 특히 선택적 용융 또는 소결에 의한 부품의 생성적 제조를 위한 장치로서,
    광 빔(24)을 생성하기 위한 광원(25), 및
    처리 헤드(13)
    를 포함하고, 상기 처리 헤드(13)는 광 빔(24)이 처리 헤드(13)로 안내되도록 빔 가이드로 상기 광원(25)에 결합되거나, 광 빔(24)이 상기 처리 헤드(13)으로부터 처리 영역으로 지향될 수 있도록 상기 광원(25)이 상기 처리 헤드(13) 바로 위에 배열되고, 상기 처리 헤드(13)는 상기 광 빔(24)이 상기 처리 영역내의 다른 위치로 지향될 수 있도록 이동가능하게 장착되고, 광 빔(24)을 상기 처리 영역 상으로 각각 지향시키기 위해 복수의 처리 헤드(13)가 제공되고, 상기 처리 헤드는 트래버스(14)를 따라 이동될 수 있는 캐리지(17) 상에 각각 배열되며, 상기 처리 헤드(13)는 수직 선회 축(20)을 중심으로 피봇가능한 선회 암(18)에 의해 상기 캐리지(17) 중 하나에 각각 배열되는, 부품의 생성적 제조를 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 선회 암은 5cm 이상의 길이로 형성되는, 부품의 생성적 제조를 위한 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    적어도 상기 선회 암(18)을 따라 각각의 광 빔(24)을 위한 빔 가이드가 반사기 요소(27, 28)에 의해 형성되는, 부품의 생성적 제조를 위한 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 선회 암(18)은 플라스틱, 특히 섬유 강화 플라스틱으로 만들어지고/거나 반사기 요소(28)는 각각의 광 빔 다발(24)을 상기 처리 영역으로 지향시기 위해 선회 축(20)으로부터 먼 각 단부에 제공되는, 부품의 생성적 제조를 위한 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나의 광원(25) 또는 광원(25)으로 사용되는 레이저의 하나의 공진기(33)는 회전 축(20)으로부터 먼 선회 암(18)의 자유 단부 각각에 배열되는, 부품의 생성적 제조를 위한 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 빔 가이드가 제공되고 적어도 부분적으로 광 가이드(21, 26)로서 형성되는, 부품의 생성적 제조를 위한 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나의 평면에 서로 평행하게 배열된 복수의 트래버스(14)가 제공되는, 부품의 생성적 제조를 위한 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 트래버스(14)는 고정된 방식으로 배열되는, 부품의 생성적 제조를 위한 장치.
  9. 제1항 내지 제8항에 있어서,
    각 트래버스(14)에는 적어도 2개의 독립적으로 이동가능한 캐리지(17)가 장착되며, 각 캐리지(17)는 처리 헤드(13)를 포함하는, 부품의 생성적 제조를 위한 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 광원(25), 특히 발광 다이오드 및/또는 반도체 레이저의 어레이가 제공되며, 각 광원(25)은 하나 이상의 처리 헤드(13)에 할당되는, 부품의 생성적 제조를 위한 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나의 광원(25)의 광 빔을 상이한 광 가이드에 분배하기 위한 멀티플렉서가 제공되고, 상기 상이한 광 가이드 각각은 처리 헤드(13)들 중 하나로 이어지는, 부품의 생성적 제조를 위한 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 처리 헤드(13)가 동시에 이동될 수 있고/거나 동시에 가해지는 광 빔(24)을 가질 수 있는 방식으로 설계된 제어 장치가 제공되는, 부품의 생성적 제조를 위한 장치.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리 영역을 형성하는 분말층(3)이 제공되는, 부품의 생성적 제조를 위한 장치.
  14. 부품의 생성적 제조, 특히 선택적 용융 또는 소결에 의한 부품의 생성적 제조를 위한 장치, 바람직하게는 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 장치로서, 바람직하게는 분말층(3)을 위한 지지 표면을 형성하는 수평 테이블 플레이트(37)를 갖는 처리 테이블(36)을 포함하고, 상기 처리 테이블(36)은 적어도 부분적으로 측방향으로 제한적이고 상기 테이블 플레이트(37)에 인접한 벽(42)을 갖고, 상기 테이블 플레이트(37)와 상기 벽(42)은 상기 처리 영역을 공동으로 정의하고, 상기 벽(42)이 바람직하게는 상기 테이블 플레이트(37)에 수직으로 이동가능한, 부품의 생성적 제조를 위한 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 벽(42)은 적어도 하나의 다른 부품, 바람직하게는 광원(25) 및/또는 처리 헤드(13) 및/또는 스크레이퍼(9) 및/또는 도포 디스펜서(39) 및/또는 공급 실린더(4)와 함께 이동가능한, 부품의 생성적 제조를 위한 장치.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 테이블 플레이트(37)에 선택적으로 용융 또는 소결될 분말(11)을 도포하기 위해 도포 디스펜서(39)가 제공되는, 부품의 생성적 제조를 위한 장치.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    수집 장치, 바람직하게는 수집 대야(48)로서 형성된 수집 장치가 제공되어, 상기 처리 영역을 통과한 과잉 분말(11)을 수용하는, 부품의 생성적 제조를 위한 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    추출기(49) 및 필터(50)가 상기 잉여 분말을 추출, 여과 및 재사용하기 위해 제공되는, 부품의 생성적 제조를 위한 장치.
  19. 적어도 하나의 가동 부품, 바람직하게는 처리 헤드(13) 및/또는 처리 테이블(36) 및/또는 벽(42) 및/또는 스크레이퍼(9) 및/또는 도포 디스펜서(39), 및 상기 가동 부품을 이동시키기 위한 드라이브를 포함하고, 전기광학적 거리 측정을 위해 적어도 하나의 거리 센서(52)가 제공되는, 부품의 생성적 제조, 특히 선택적인 용융 또는 소결에 의한 부품의 생성적 제조, 바람직하게는 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른, 부품의 생성적 제조를 위한 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 거리 센서(52)는 상기 거리 센서(52)와 상기 가동 부품 사이의 거리를 측정하기 위해 고정된 방식으로 배열되는, 부품의 생성적 제조를 위한 장치.
  21. 제19항 또는 제20항에 있어서,
    상기 가동 부품이, 상기 거리 센서(52)와 상기 가동 부품 사이의 측정된 거리의 함수로서 필요한 위치로 이동될 수 있도록 설계된 제어 및 조절 장치(55)가 제공되는, 부품의 생성적 제조를 위한 장치.
  22. 제19항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    2개, 바람직하게는 3개의 거리 센서(52)가 상기 거리 센서(52)와 상기 가동 부품 사이의 거리 측정을 위해 제공되어 상기 가동 부품의 공간적 위치를 결정하는, 부품의 생성적 제조를 위한 장치.
  23. 제19항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 3개의 거리 센서(52) 및 적어도 2개의 가동 부품이 제공되고, 각각의 가동 부품은 거리 측정을 위해 적어도 3개의 거리 센서(52)에 의해 임의의 위치에서 검출될 수 있는, 부품의 생성적 제조를 위한 장치.
  24. 제19항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    거리 측정을 위한 3개의 거리 센서(52)가 각각의 가동 부품에 영구적으로 할당되는, 부품의 생성적 제조를 위한 장치.
  25. 부품의 생성적 제조, 특히 선택적 용융 또는 소결에 의한 부품의 생성적 제조를 위한 장치, 바람직하게는 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 장치로서, 표면이 분말(11)을 위한 지지 표면을 형성하는 유리판(56), 상기 유리판(56) 위의 처리 영역, 광 빔(24)을 생성하기 위한 광원(25), 및 상기 유리판(56) 아래에 배치된 처리 헤드(13)로서, 광 빔(24)이 상기 처리 헤드(13)로 안내되도록 빔 가이드로 상기 광원(25)에 연결되거나 상기 광원(25)이 상기 처리 헤드(13) 상에 직접 배열되어 광 빔(24)이 상기 처리 헤드(13)로부터 상기 유리판(56)을 통해 상기 처리 영역으로 지향될 수 있는, 처리 헤드(13)를 구비하고, 상기 처리 헤드(13)는 상기 광 빔(24)이 상기 처리 영역내의 다른 위치로 지향될 수 있도록 이동 가능하게 장착되며, 상기 유리판(53)을 통한 상기 처리 영역으로의 광 빔(24)의 각각의 지향을 위해 복수의 처리 헤드(13)가 제공되고, 상기 처리 헤드(13) 각각은 트래버스(14)를 따라 이동할 수 있는 캐리지(17) 상에 배열되는, 부품의 생성적 제조를 위한 장치.
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