RU2783625C1 - Method and apparatus for continuous manufacture of three-dimensional structural parts by selective curing - Google Patents
Method and apparatus for continuous manufacture of three-dimensional structural parts by selective curing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2783625C1 RU2783625C1 RU2021127556A RU2021127556A RU2783625C1 RU 2783625 C1 RU2783625 C1 RU 2783625C1 RU 2021127556 A RU2021127556 A RU 2021127556A RU 2021127556 A RU2021127556 A RU 2021127556A RU 2783625 C1 RU2783625 C1 RU 2783625C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- substrate plate
- receiving chamber
- substrate
- working plane
- application unit
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 158
- 239000004566 building material Substances 0.000 claims abstract description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 2
- 230000000116 mitigating Effects 0.000 claims description 2
- 230000000996 additive Effects 0.000 abstract 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 abstract 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 6
- 230000001681 protective Effects 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 3
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 description 1
- 210000002105 Tongue Anatomy 0.000 description 1
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000000110 selective laser sintering Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к способу и устройству для непрерывного изготовления трехмерных конструктивных деталей из послойно наносимого строительного материала путем его селективного отверждения.The present invention relates to a method and apparatus for the continuous production of three-dimensional structural parts from layer-by-layer applied building material by selectively curing it.
Подобное устройство для изготовления трехмерных конструктивных деталей известно из публикации DE 102011075748 А1. Данное устройство включает в себя технологическую камеру, внутри которой предусмотрен строительный цилиндр, сопряженный с рабочей плоскостью технологической камеры. В строительном цилиндре может быть установлено несколько плит-подложек, выполненных с возможностью перемещения. Данное устройство также включает в себя узел нанесения, выполненный с возможностью перемещения вдоль рабочей плоскости и нанесения на плиты-подложки в строительном цилиндре строительного материала для селективного отверждения посредством облучения. Дополнительно к узлу нанесения предусмотрен узел вытяжки для порошка, содержащий вытяжной колпак и обеспечивающий удаление неотвержденного строительного материала после изготовления трехмерной конструктивной детали. После этого верхняя плита-подложка перемещается относительно рабочей плоскости таким образом, что нижняя сторона этой плиты-подложки располагается заподлицо с рабочей плоскостью. Верхняя плита-подложка с изготовленной конструктивной деталью вталкивается посредством упомянутого узла вытяжки в промежуточный накопитель или, в альтернативном варианте, шлюзовый отсек, расположенный рядом с рабочей зоной.A similar device for manufacturing three-dimensional structural parts is known from DE 102011075748 A1. This device includes a process chamber, inside which a construction cylinder is provided, which is associated with the working plane of the process chamber. Several movable substrate plates can be installed in the building cylinder. The apparatus also includes an application unit movable along a working plane and applying a building material to the substrate boards in a building cylinder for selective curing by irradiation. In addition to the application unit, a powder extraction unit is provided, containing an exhaust hood and ensuring the removal of uncured building material after the manufacture of a three-dimensional structural part. After that, the upper substrate plate is moved relative to the working plane in such a way that the underside of this substrate plate is flush with the working plane. The top plate-substrate with the manufactured structural part is pushed by means of the aforementioned extraction unit into an intermediate store or, alternatively, an airlock compartment located next to the working area.
В основу изобретения положена задача создания экономичного способа, а также недорогого устройства для высокоэффективного изготовления трехмерных конструктивных деталей.The invention is based on the task of creating an economical method, as well as an inexpensive device for the highly efficient production of three-dimensional structural parts.
Указанная задача решается с помощью способа непрерывного изготовления трехмерных конструктивных деталей, включающего послойное нанесение строительного материала на плиту-подложку, размещенную в технологической камере, путем его селективного отверждения. При осуществлении способа в технологической камере размещают плиты-подложки, уложенные стопкой друг на друга, с образованием строительного цилиндра, строительный материал наносят на верхнюю плиту-подложку посредством узла нанесения, перемещающегося вдоль рабочей плоскости, каждый нанесенный слой строительного материала отверждают посредством по меньшей мере одного генерируемого источником излучения луча, направляемого на упомянутый слой посредством по меньшей мере одного элемента управления, после изготовления по меньшей мере одной конструктивной детали выдвигают плиту-подложку с находящейся на ней по меньшей мере одной конструктивной деталью относительно строительного цилиндра так, что нижняя сторона плиты-подложки располагается в рабочей плоскости, и перемещают выдвинутую плиту-подложку с по меньшей мере одной конструктивной деталью от строительного цилиндра в по меньшей мере одну приемную камеру, расположенную по меньшей мере с одной стороны строительного цилиндра, за счет горизонтального движения узла нанесения вдоль рабочей плоскости.This problem is solved using a method for continuous production of three-dimensional structural parts, including layer-by-layer application of a building material on a substrate plate placed in a technological chamber, by selectively curing it. When implementing the method, substrate plates are placed in the technological chamber, stacked on top of each other, with the formation of a building cylinder, building material is applied to the upper substrate plate by means of an application unit moving along the working plane, each applied layer of building material is cured by at least one of the beam generated by the radiation source, directed to the mentioned layer by means of at least one control element, after the manufacture of at least one structural part, the substrate plate with at least one structural detail located on it is extended relative to the building cylinder so that the lower side of the substrate plate is located in the working plane, and the extended base plate with at least one structural part is moved from the building cylinder to at least one receiving chamber located on at least one side of the building cylinder, due to the horizon lnogo movement of the application unit along the working plane.
Таким образом, при осуществлении способа верхняя плита-подложка, находящаяся в строительном цилиндре с расположенным на ней по меньшей мере одной изготовленной конструктивной деталью, перемещается узлом нанесения из строительного цилиндра в соседнюю приемную камеру или в накопитель. С помощью узла нанесения неотвержденный строительный материал подается в строительный цилиндр, где затем нанесенный слой этого материала отверждается посредством по меньшей мере одного луча источника излучения. Этот узел нанесения одновременно используется и для того, чтобы перемещать верхнюю из нескольких плит-подложек, расположенных в строительном цилиндре, в соседнюю приемную камеру или в накопитель. Благодаря этому на других плитах-подложках, находящихся в строительном цилиндре, может осуществляться, без простоя устройства, изготовление других трехмерных конструктивных деталей. Данный способ предоставляет возможность использования нескольких плит-подложек для последовательного изготовления трехмерных конструктивных деталей, в процессе чего время рабочего цикла может быть сокращено путем применения узла нанесения для отвода плит-подложек с изготовленными конструктивными деталями.Thus, during the implementation of the method, the top plate-substrate, located in the building cylinder with at least one manufactured structural part located on it, is moved by the application unit from the building cylinder to the adjacent receiving chamber or to the drive. Using the application unit, the uncured building material is fed into the building cylinder, where then the applied layer of this material is cured by means of at least one beam of the radiation source. This application unit is also used at the same time to move the top of several substrate plates located in the building cylinder into an adjacent receiving chamber or storage. As a result, other three-dimensional structural parts can be produced on other substrate plates located in the building cylinder without downtime of the device. This method allows the use of several substrate plates for sequential production of three-dimensional structural parts, during which the cycle time can be reduced by using the application unit to remove the substrate plates with manufactured structural parts.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения предусмотрено, что узел нанесения приводят в движение посредством усилия, превышающего удерживающее усилие разъемного фиксирующего приспособления, расположенного между двумя плитами-подложками, уложенными стопкой друг на друга в строительном цилиндре. Это разъемное фиксирующее приспособление обеспечивает предварительную фиксацию относительно друг друга плит-подложек, расположенных рядом друг с другом или стопкой друг на друге, благодаря чему с помощью незначительного усилия предотвращается их взаимное проворачивание и смещение. Перемещение узла нанесения обусловлено, однако, таким усилием, что происходит расцепление фиксирующего приспособления в результате отрыва узлом нанесения верхней плиты-подложки от такой же плиты-подложки, расположенной под ней, и последующее перемещение верхней плиты-подложки в приемную камеру или накопитель.In a preferred embodiment of the invention, it is provided that the application unit is driven by a force greater than the holding force of a releasable fixing device located between two substrate boards stacked on top of each other in a building cylinder. This releasable locking device provides a preliminary fixation relative to each other of the substrate plates located next to each other or stacked on top of each other, due to which, with a slight effort, their mutual rotation and displacement are prevented. The movement of the application unit is due, however, to such a force that the locking device is disengaged as a result of the application unit tearing off the upper substrate plate from the same substrate plate located below it, and the subsequent movement of the upper substrate plate into the receiving chamber or accumulator.
Перемещение верхней плиты-подложки предпочтительно осуществляют посредством по меньшей мере одного направляющего элемента, размещенного на узле нанесения и обеспечивающего воздействие на упомянутую плиту-подложку и ориентирование ее в направлении перемещения узла нанесения.The movement of the upper substrate plate is preferably carried out by means of at least one guide element placed on the application unit and providing an impact on said substrate plate and orienting it in the direction of movement of the application unit.
С помощью этого по меньшей мере одного направляющего элемента можно повысить надежность технологического процесса. Таким путем можно обеспечить заданное перемещение плиты-подложки в приемную камеру или накопитель.By means of this at least one guide element, it is possible to increase the reliability of the process. In this way, it is possible to ensure a predetermined movement of the substrate plate into the receiving chamber or accumulator.
Может быть предусмотрено, что на каждой плите-подложке выполняют по меньшей мере один опорный элемент, имеющий высоту, равную высоте самой высокой конструктивной детали или превышающую последнюю, для обеспечения укладывания плит-подложек в приемной камере стопкой друг на друга без разрушения упомянутой конструктивной детали.It can be provided that at least one support element is made on each substrate slab, having a height equal to the height of the highest structural part or exceeding the last one, to ensure stacking of the substrate slabs in the receiving chamber in a stack on top of each other without destroying the mentioned structural part.
Кроме того, предпочтительно предусматривается, что перед перемещением плиты-подложки с по меньшей мере одной изготовленной конструктивной деталью в приемной камере размещают переходные элементы. Тем самым обеспечивается возможность сохранения прежней конструктивной компоновки рабочей камеры и надежный переход приемной камеры для перемещения плиты-подложки в накопитель, расположенный вне приемной камеры.In addition, it is advantageously provided that before the transfer of the substrate plate with at least one manufactured structural part, transition elements are placed in the receiving chamber. This ensures the possibility of maintaining the previous constructive layout of the working chamber and a reliable transition of the receiving chamber for moving the substrate plate to the accumulator located outside the receiving chamber.
Указанная задача изобретения решается также с помощью устройства для непрерывного изготовления трехмерных конструктивных деталей путем селективного отверждения послойно наносимого строительного материала. Предлагаемое в изобретении устройство содержит: технологическую камеру, троительный цилиндр, сопряженный с рабочей плоскостью в технологической камере и выполненный в виде уложенных стопкой друг на друга плит-подложек с возможностью перемещения верхней плиты-подложки относительно рабочей плоскости так, чтобы нижняя сторона упомянутой плиты-подложки расположилась в рабочей плоскости, узел нанесения, выполненный с возможностью перемещения вдоль рабочей плоскости для нанесения строительного материала на верхнюю плиту-подложку в строительном цилиндре и удаления неотвержденного строительного материала, источник излучения, генерирующий луч, направляемый посредством по меньшей мере одного элемента управления на нанесенный слой. При этом узел нанесения выполнен с возможностью перемещения верхней плиты-подложки от строительного цилиндра в по меньшей мере одну приемную камеру, расположенную по меньшей мере с одной стороны строительного цилиндра.This object of the invention is also solved by means of a device for the continuous production of three-dimensional structural parts by selective curing of the layer-by-layer applied building material. The device proposed in the invention contains: a technological chamber, a building cylinder, coupled with a working plane in the technological chamber and made in the form of substrate plates stacked on top of each other with the possibility of moving the upper substrate plate relative to the working plane so that the lower side of the said substrate plate located in the working plane, the application unit, configured to move along the working plane to apply the building material on the upper substrate plate in the building cylinder and remove the uncured building material, a radiation source that generates a beam directed by at least one control element to the applied layer . In this case, the application unit is configured to move the upper substrate plate from the building cylinder to at least one receiving chamber located on at least one side of the building cylinder.
Во время перемещения плиты-подложки из строительного цилиндра в приемную камеру или накопитель подача строительного материала прекращается. Перемещение узла нанесения вдоль рабочей плоскости служит для отвода верхней плиты-подложки с изготовленными на ней конструктивными деталями, в результате чего в строительном цилиндре происходит подача следующей плиты-подложки для изготовления трехмерных конструктивных деталей из послойно наносимого в строительном цилиндре строительного материала путем его селективного отверждения. Благодаря этому может быть достигнуто снижение расходов на комплектующие при монтаже устройства, а также обеспечена эксплуатация устройства без оператора и без промежуточных остановок перед следующим технологическим этапом.During the movement of the substrate slab from the building cylinder to the receiving chamber or accumulator, the supply of building material is stopped. The movement of the application unit along the working plane serves to remove the upper substrate plate with structural parts made on it, as a result of which the next substrate plate is fed into the building cylinder for the manufacture of three-dimensional structural parts from the building material layer-by-layer applied in the building cylinder by its selective curing. Due to this, a reduction in the cost of components during the installation of the device can be achieved, as well as the operation of the device without an operator and without intermediate stops before the next technological stage is ensured.
Как указано выше, в предпочтительном варианте осуществления способа предусмотрено, что на плите-подложке, на которой формируется(-ются) конструктивная(-ые) делаль(-и), дополнительно предусматривается по меньшей мере один опорный элемент, имеющий высоту, равную высоте самой высокой конструктивной детали или превышающую последнюю так, что перемещаемые в приемную камеру и размещаемые в ней стопкой плиты-подложки укладываются друг на друга посредством опорных элементов. Этим обеспечивается защита конструктивных деталей от повреждения в результате падения перемещаемых в приемную камеру плит-подложек на последнюю плиту-подложку с конструктивными деталями, введенную в эту камеру.As indicated above, in the preferred embodiment of the method, it is provided that on the substrate plate, on which the structural part(s) is formed, at least one supporting element is additionally provided, having a height equal to the height of the a high structural detail or exceeding the latter so that the substrate plates moved into the receiving chamber and placed in it in a stack are stacked on top of each other by means of supporting elements. This ensures that the structural parts are protected from damage as a result of the fall of the substrate plates transported into the receiving chamber onto the last substrate plate with the structural details introduced into this chamber.
Узел нанесения предпочтительно содержит по меньшей мере один направляющий элемент для ориентирования упомянутой плиты-подложки при ее перемещении вдоль рабочей плоскости. Этот направляющий элемент, предпочтительно предусматриваемый на боковой стенке узла нанесения, находится перед этим узлом при его перемещении и входит в зацепление с плитой-подложкой. Дополнительное размещение по меньшей мере одного направляющего элемента представляет собой экономичное техническое решение по сравнению с установкой отдельного узла для перемещения плиты-подложки.The application unit preferably contains at least one guide element for orienting said substrate plate as it moves along the working plane. This guide element, preferably provided on the side wall of the application unit, is in front of this unit when it is moved and engages with the substrate plate. The additional placement of at least one guide element is an economical technical solution compared to the installation of a separate unit for moving the substrate plate.
По меньшей мере один направляющий элемент предпочтительно выполнен в виде двух выступов, расположенных на расстоянии друг от друга, или в виде одного упора, имеющего вогнутое углубление. Направляющий элемент выполнен таким образом, что во время перемещения узла нанесения плита-подложка движется вдоль оси его перемещения.At least one guide element is preferably made in the form of two protrusions located at a distance from each other, or in the form of one stop having a concave recess. The guide element is made in such a way that during the movement of the application unit, the substrate plate moves along the axis of its movement.
По меньшей мере один направляющий элемент предпочтительно выполнен из упругого материала, в частности из полимера. Тем самым может одновременно обеспечиваться амортизация при входе направляющего элемента в зацепление с плитой-подложкой.The at least one guide element is preferably made of an elastic material, in particular a polymer. In this way, cushioning can be ensured at the same time when the guide element engages with the substrate plate.
Предлагаемое в изобретении устройство может быть выполнено с возможностью размещения между двумя верхними плитами-подложками разъемного фиксирующего приспособления. Таким образом, между двумя соседними плитами-подложками, расположенными в строительном цилиндре, предпочтительно предусматривается по меньшей мере одно разъемное фиксирующее приспособление, которое предотвращает проворачивание и/или смещение верхней плиты-подложки относительно плиты-подложки, лежащей под ней. Тем самым достигается высокоточное соблюдение размеров при формировании трехмерных конструктивных деталей. Усилие расцепления фиксирующего приспособления предпочтительно регулируется таким образом, что при захвате узлом нанесения верхней плиты-подложки, выводимой из строительного цилиндра, обеспечивается возможность ее перемещения относительно плиты-подложки, лежащей под ней, вдоль рабочей плоскости.Proposed in the invention, the device can be made with the possibility of placing between the two upper plates-substrate detachable locking device. Thus, at least one releasable locking device is preferably provided between two adjacent substrate boards located in the building cylinder, which prevents the top substrate board from turning and/or moving relative to the underlying substrate board. In this way, high-precision dimensional compliance is achieved when forming three-dimensional structural parts. The release force of the locking device is preferably controlled in such a way that when the top plate-substrate being withdrawn from the building cylinder is captured by the application unit, it is possible to move it relative to the substrate plate lying underneath along the working plane.
Остальные плиты-подложки, находящиеся в строительном цилиндре, могут быть защищены от смещения, дополнительно к разъемному фиксирующему приспособлению, строительным материалом, находящимся в строительном цилиндре между плитами-подложками и поверхностью его кожуха.The rest of the base plates located in the building cylinder can be protected from displacement, in addition to the detachable fixing device, by building material located in the building cylinder between the base plates and the surface of its casing.
Разъемное фиксирующее приспособление предпочтительно выполнено в виде системы зажима с нулевой точкой. В альтернативном варианте оно может быть выполнено также в виде выступов, выступающих относительно нижней стороны верхней плиты-подложки и расположенных в соответствующих углублениях на противолежащей плите-подложке, т.е. входящих в зацепление с соответствующими углублениями противолежащей плиты-подложки. В этом случае в зацепление с соответствующими углублениями могут входить шарики, штифты или другие элементы с выраженной геометрией выступа.The releasable locking device is preferably in the form of a zero point clamping system. Alternatively, it can also be in the form of protrusions protruding from the underside of the upper substrate plate and located in corresponding recesses on the opposite substrate plate, i.e. engaging with the corresponding recesses of the opposite substrate plate. In this case, balls, pins or other elements with a pronounced protrusion geometry can engage with the corresponding recesses.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения предусмотрен узел для ввода плиты-подложки с рабочей плоскости в приемную камеру, сопряженный с расположенным в рабочей плоскости отверстием приемной камеры (технологической) камеры. Данный узел ввода обладает тем преимуществом, что при перемещении плиты-подложки с по меньшей мере одной изготовленной конструктивной деталью посредством узла нанесения горизонтальное движение вдоль рабочей плоскости может осуществляться полностью над отверстием приемной камеры, вследствие чего плита-подложка, ориентированная в горизонтальном направлении, может упасть вниз в приемную камеру. С помощью этого узла ввода предотвращается преждевременное сваливание плиты-подложки в приемную камеру и вытекающее из этого возможное повреждение конструктивных деталей.In a preferred embodiment of the invention, a node is provided for introducing the substrate plate from the working plane into the receiving chamber, coupled with the opening of the receiving chamber (technological) chamber located in the working plane. This input unit has the advantage that when moving the substrate plate with at least one manufactured structural part by means of the application unit, the horizontal movement along the working plane can be carried out completely above the opening of the receiving chamber, as a result of which the substrate plate, oriented in the horizontal direction, may fall down into the receiving chamber. This inlet assembly prevents the substrate plate from falling prematurely into the receiving chamber and the resulting possible damage to the structural parts.
Узел для ввода плиты-подложки с рабочей плоскости в приемную камеру предпочтительно содержит направляющие рычаги, частично размещенные вдоль отверстия приемной камеры, причем направляющие рычаги в области отверстия приемной камеры содержат контактные поверхности, подхватывающие плиту-подложку над отверстием. В каждом случае свободный конец направляющего рычага ориентирован против направления перемещения, а плита-подложка может перемещаться между направляющими рычагами, оказываясь в какой-то момент времени над приемной камерой. Перед отверстием приемной камеры предусмотрена область ввода, к которой примыкают контактные поверхности направляющих рычагов. Тем самым обеспечивается поддержка плиты-подложки при ее перемещении в положение над отверстием приемной камеры.The assembly for introducing the substrate plate from the working plane into the receiving chamber preferably comprises guide levers partially located along the opening of the receiving chamber, and the guide levers in the region of the opening of the receiving chamber contain contact surfaces that pick up the substrate plate above the opening. In each case, the free end of the guide arm is oriented against the direction of movement, and the substrate plate can move between the guide arms, being at some point in time above the receiving chamber. An input area is provided in front of the opening of the receiving chamber, to which the contact surfaces of the guide levers adjoin. This provides support for the substrate plate as it moves into position above the opening of the receiving chamber.
Кроме того, предпочтительно предусматривается, что в направлении перемещения узла нанесения направляющие рычаги содержат участки раздвигания, выполненные за контактными поверхностями с возможностью раздвигания при перемещении плиты-подложки и обеспечения ее высвобождения из контактных поверхностей и попадания в приемную камеру. Тем самым обеспечивается возможность раздвигания наружу контактных поверхностей направляющих рычагов, когда плита-подложка окажется над отверстием приемной камеры, в результате чего плита-подложка может упасть вниз непосредственно в приемную камеру.In addition, it is preferably provided that in the direction of movement of the application unit, the guide levers contain expansion sections made behind the contact surfaces with the possibility of moving apart when the substrate plate is moved and ensuring its release from the contact surfaces and entering the receiving chamber. This makes it possible for the contact surfaces of the guide arms to extend outwards when the substrate plate is over the opening of the receiving chamber, whereby the substrate plate can fall directly into the receiving chamber.
Для снижения скорости падения плиты-подложки в приемную камеру предпочтительно предусматривается узел смягчения удара при падении плиты подложки в приемную камеру, который встроен в стенку внутри приемной камеры или закреплен на ней, т.е. этот узел смягчения удара может быть расположен в приемной камере или предусмотрен на поверхности ее кожуха.In order to reduce the rate at which the substrate slab falls into the receiving chamber, it is preferable to provide a shock absorber for falling of the substrate slab into the receiving chamber, which is built into or attached to the wall inside the receiving chamber, i. e. this impact softening unit may be located in the receiving chamber or provided on the surface of its casing.
Этот узел смягчения удара может быть выполнен в виде вертикальных планок, вдоль которых размещены амортизирующие элементы, выступающие внутрь приемной камеры с возможностью замедления падения плиты-подложки. Например, вдоль каждой планки, простирающейся в вертикальном направлении, может быть выполнено несколько амортизирующих язычков, ориентированных в направлении внутреннего пространства приемной камеры. Несколько таких планок с амортизирующими язычками предпочтительно распределяют по окружности приемной камеры с целью торможения скорости падения плиты-подложки.This impact mitigation unit can be made in the form of vertical bars, along which shock-absorbing elements are placed, protruding into the receiving chamber with the possibility of slowing down the fall of the substrate plate. For example, along each plank extending in the vertical direction, a plurality of shock-absorbing tabs may be provided oriented towards the interior of the receiving chamber. A plurality of such strips with shock-absorbing tongues are preferably distributed around the circumference of the receiving chamber in order to slow down the rate of fall of the substrate slab.
Изобретение, а также предпочтительные и усовершенствованные варианты его осуществления более подробно описываются и поясняются ниже с помощью примеров, показанных на чертежах. Признаки изобретения, отмеченные в описании и на чертежах, могут использоваться как в отдельности, так и в совокупности в любых комбинациях. На чертежах показано:The invention, as well as preferred and improved variants of its implementation are described and explained in more detail below with the help of examples shown in the drawings. The features of the invention noted in the description and in the drawings can be used both individually and in combination in any combination. The drawings show:
на фиг. 1 - схематическое изображение (вид сбоку) устройства для изготовления трехмерных конструктивных деталей,in fig. 1 is a schematic representation (side view) of a device for manufacturing three-dimensional structural parts,
на фиг. 2 - схематическое изображение первого этапа выгрузки плиты-подложки с изготовленными конструктивными деталями,in fig. 2 is a schematic representation of the first stage of unloading the substrate slab with manufactured structural details,
на фиг. 3 - схематическое изображение следующего технологического этапа выгрузки плиты-подложки с изготовленными конструктивными деталями,in fig. 3 is a schematic representation of the next technological stage of unloading the substrate slab with manufactured structural details,
на фиг. 4 - схематическое изображение в разрезе двух плит-подложек, расположенных стопкой друг на друге, с разъемным фиксирующим приспособлением,in fig. 4 is a schematic sectional view of two substrate plates stacked on top of each other, with a detachable locking device,
на фиг. 5 - схематическое изображение в разрезе строительного цилиндра с несколькими плитами-подложками во время изготовления по меньшей мере одной конструктивной детали,in fig. 5 is a schematic sectional view of a building cylinder with several backing boards during the manufacture of at least one structural part,
на фиг. 6 - перспективное изображение плиты-подложки с по меньшей мере одной конструктивной деталью и смонтированными опорными элементами,in fig. 6 is a perspective view of the substrate slab with at least one structural detail and mounted supporting elements,
на фиг. 7 - перспективное изображение узла нанесения с направляющим элементом,in fig. 7 is a perspective view of the application unit with a guide element,
на фиг. 8 - перспективное изображение узла нанесения с направляющим элементом, альтернативным направляющему элементу на фиг. 7,in fig. 8 is a perspective view of the application unit with a guide element alternative to the guide element of FIG. 7,
на фиг. 9 - перспективное изображение узла ввода для перемещения плиты-подложки с рабочей плоскости в приемную камеру,in fig. 9 is a perspective view of the input node for moving the substrate plate from the working plane to the receiving chamber,
на фиг. 10 - перспективное изображение узла смягчения удара для плит-подложек.in fig. 10 is a perspective view of an impact softening assembly for substrate boards.
На фиг. 1 представлено схематическое изображение (вид сбоку) устройства 11 для изготовления трехмерных конструктивных деталей 12 из послойно наносимого строительного материала путем его селективного отверждения. Эти устройства 11 также называют системами 3D-печати, машинами для селективного лазерного спекания, машинами для селективного лазерного плавления и т.п. Данное устройство 11 содержит корпус 14, в котором предусмотрена технологическая камера 16. Эта технологическая камера 16 замкнута относительно внешней среды, а доступ в нее может обеспечиваться, например, с помощью дверцы (не показана) или предохранительного затвора. В технологической камере 16 размещен строительный цилиндр 22, сопряженный с рабочей плоскостью 20. В этом строительном цилиндре 22 предусмотрено несколько плит-подложек 17, 41, расположенных стопкой друг на друге. Эти плиты-подложки 17, 41 можно перемещать в направлении Z относительно рабочей плоскости 20.In FIG. 1 is a schematic representation (side view) of a
Рядом со строительным цилиндром 22 предусмотрены, например, одна или две приемные камеры 19, в которых накапливается ненужный или неотвержденный строительный материал. В альтернативном варианте может быть предусмотрено, что с одной стороны строительного цилиндра 22 расположен промежуточный резервуар 21 для приема и выдачи строительного материала 23. Подвод строительного материала производится узлом 30 нанесения из промежуточного резервуара 21 строительного цилиндра 22. Узел 30 нанесения также содержит щеточную планку, скребок или что-то аналогичное для перемещения ненужного или неотвержденного строительного материала в приемную камеру 19. В альтернативном варианте может быть предусмотрено, что с обеих сторон строительного цилиндра 22 расположены приемные камеры 19, а строительный материал 23 подается сверху непосредственно узлом 30 нанесения на плиту-подложку 17.Next to the
Строительный материал предпочтительно состоит из металлического или керамического порошка. Могут быть также использоваться и другие материалы, пригодные для лазерного плавления или лазерного спекания.The building material preferably consists of metal or ceramic powder. Other materials suitable for laser melting or laser sintering may also be used.
Над строительным цилиндром 22 в корпусе 14 предусмотрен источник 15 излучения, например лазер. Этот источник 15 излучения испускает луч 25, который отклоняется на рабочую плоскость 20, в частности на плиту-подложку 17, посредством по меньшей мере одного элемента 18 управления лучом.Above the
Элемент 18 управления лучом может содержать по меньшей мере одно регулируемое зеркало, в частности в виде сканера. Дополнительно могут быть также предусмотрены другие оптические элементы для фокусировки луча.The
Технологическая камера 16 является герметически замкнутой. При изготовлении трехмерных конструктивных деталей 12 она заполняется защитным (инертным) газом во избежание окисления при расплавлении строительного материала.
Для подачи и отвода защитного газа предусмотрена система 31. Эта система содержит по меньшей мере один впускной канал 33 и один выпускной канал 34, предусмотренные в корпусе 14.A
После изготовления трехмерного конструктивного элемента 12 узел 30 нанесения переводится в положение рядом со строительным цилиндром 22. В результате этого самая верхняя плита-подложка 17 в строительном цилиндре 22 перемещается в направлении Z так, что нижняя сторона самой верхней плиты-подложки 17 совмещается с рабочей плоскостью 20.After the three-dimensional
На фиг. 2 показано такое положение самой верхней плиты-подложки 17 относительно рабочей плоскости 20 перед началом выгрузки. С этого момента начинается управляемое перемещение узла 30 нанесения в направлении X. Передняя сторона узла 30 нанесения входит в контакт с плитой-подложкой 17. В результате дальнейшего управляемого перемещения узла 30 нанесения в направлении X происходит расцепление фиксирующего приспособления 42 между самой верхней плитой-подложкой 17 и расположенной под ней плитой-подложкой 41. Тем самым инициируется перемещение плиты-подложки 17 в направлении X. Плита-подложка 17 перемещается узлом 30 нанесения в приемную камеру 19.In FIG. 2 shows such a position of the
На фиг. 3 показан следующий технологический этап выгрузки самой верхней плиты-подложки 17 с пока находящимися на ней изготовленными конструктивными деталями 12. Узел 30 нанесения перемещается здесь таким образом, что плита-подложка 17 с по меньшей мере одной изготовленной конструктивной деталью 12 перемещается в приемную камеру 19. После этого узел 30 нанесения совершает движение в противоположном направлении. Направляемая к рабочей плоскости 20 плита-подложка 41 готовится к следующему циклу изготовления по меньшей мере одного трехмерного конструктивного элемента 12. После этого узел 30 нанесения перемещается в направлении X для нанесения строительного материала на плиту-подложку 41. Вслед за этим узел 30 нанесения может выполнить смещение избыточного строительного материала, оставшегося на плите-подложке 41, в приемную камеру 19. Тем самым может быть обеспечено последовательное изготовление трехмерных конструктивных деталей 12 на плитах-подложках 17, 41 без простоя устройства 11.In FIG. 3 shows the next technological stage of unloading the
В качестве альтернативы перемещению плиты-подложки 17 с расположенными на ней готовыми конструктивными деталями 12 в приемную камеру 19 может быть предусмотрено перемещение этой плиты-подложки 17 в накопитель (не показан). Такой накопитель может быть выполнен в виде сдвижного накопителя, поворотного накопителя или подъемника непрерывного действия. Этот накопитель предпочтительно ориентируют в направлении перемещения, то есть в направлении X узла 30 нанесения. Этот накопитель может быть предусмотрен рядом с приемной камерой 19, в частности справа от нее, если смотреть в направлении X. Для перемещения над приемными камерами 19 предпочтительно предусматриваются переходные элементы, вставляемые в эти камеры 19, благодаря чему плиты-подложки 17, 41 можно переместить в соседний накопитель. Эти переходные элементы могут быть выполнены в виде цилиндрических стержней.As an alternative to moving the
На фиг. 4 представлено схематическое изображение в разрезе двух плит-подложек 17, 41, расположенных друг на друге. Эти плиты-подложки соединены друг с другом посредством разъемного фиксирующего приспособления 42. Данное разъемное фиксирующее приспособление 42 предназначено для того, чтобы с помощью незначительного усилия предотвращать проворачивание и/или смещение обеих плит-подложек 17, 41. Самая нижняя из расположенных стопкой плит-подложек 17, 41 в строительном цилиндре аналогичным образом закреплена посредством разъемного фиксирующего приспособления 42 на монтажной платформе, движение которой вверх и вниз в строительном цилиндре 22 предпочтительно управляется подъемным цилиндром.In FIG. 4 shows a schematic sectional view of two
В первом варианте осуществления изобретения разъемное фиксирующее приспособление 42 может быть выполнено в виде выступов 45, состоящих, в частности, из шариков или штифтов, выступающих относительно нижней стороны плиты-подложки 17 и расположенных в соответствующих углублениях 46 на противолежащей плите-подложке 41. Возможна также и обратная конфигурация. Это конструктивное решение позволяет предотвратить проворачивание плит-подложек 17, 41 относительно друг друга. Кроме того, может быть предотвращено простое смещение плит-подложек 17, 41 относительно друг друга. Усилие расцепления разъемного фиксирующего приспособления 42 может регулироваться в зависимости от взаимного зацепления его элементов. Это можно также осуществить, изменяя в каждом случае геометрию выступов 45 и/или углублений 46.In the first embodiment of the invention, the
В альтернативном варианте могут также быть предусмотрены подпружиненные конусные штифты или шарики. Кроме того, разъемное фиксирующее приспособление 42 может быть выполнено в виде системы зажима с нулевой точкой.Alternatively, spring-loaded cone pins or balls may also be provided. In addition, the
На фиг. 5 представлено схематическое изображение в разрезе строительного цилиндра 22 с несколькими плитами-подложками 17, 41, расположенными стопкой на монтажной платформе 24. Монтажная платформа 24 выполнена с возможностью перемещения вверх и вниз внутри строительного цилиндра 22 с помощью силового цилиндра (не показан).In FIG. 5 is a schematic sectional view of a
Диаметр плит-подложек 17, 41 меньше внутреннего диаметра кожуха строительного цилиндра 22. Строительный материал 23 может поступать в промежуточное пространство между плитами-подложками 17, 41 и поверхностью кожуха строительного цилиндра 22. Тем самым может быть обеспечена дополнительная защита от смещения плит-подложек 17, 41 относительно друг друга внутри строительного цилиндра 22.The diameter of the
На фиг. 6 представлено перспективное изображение плиты-подложки 17, 41 со сформированной на ней по меньшей мере одной конструктивной деталью 12, рядом с которой дополнительно предусмотрен по меньшей мере один опорный элемент 48. Этот опорный элемент 48 имеет высоту, равную высоте самой высокой конструктивной детали 12, сформированной на плите-подложке 17, 41, или (предпочтительно) превышающую последнюю. Может быть предпочтительным вариант, предусматривающий несколько опорных элементов 48. Эти элементы могут быть столбообразными или, как показано на фиг. 6, выполненными как стеновые элементы. Опорные элементы 48 выполняют защитную функцию. При перемещении плит-подложек 17, 41 из строительного цилиндра 22 в приемную камеру 19 эти плиты-подложки укладываются стопкой друг на друга. По меньшей мере один опорный элемент 48 удерживает плиту-подложку 17, 41, находящуюся сверху, на расстоянии от находящейся снизу плиты-подложки 17, 41, на которой смонтирован этот по меньшей мере один опорный элемент 48, благодаря чему не имеет место повреждение сформированных на ней конструктивных деталей 12.In FIG. 6 shows a perspective view of the
В предпочтительном варианте осуществления изобретения опорные элементы 48 могут быть выполнены сегментообразно в виде внешних защитных стенок.In a preferred embodiment of the invention, the
На фиг. 7 представлено перспективное изображение узла 30 нанесения. На передней стороне узла 30 нанесения предусмотрен по меньшей мере один направляющий элемент 51. Этот направляющий элемент 51 воздействует на плиту-подложку 17, 41 вне средней оси и обеспечивает прямолинейное перемещение вдоль оси X. Благодаря этому плита-подложка 17, 41 может быть безопасно перемещена в приемную камеру 19 или накопитель. Например, в качестве направляющих элементов 51 предусматриваются выступы, показанные на фиг. 7. Они могут быть выполнены из упругого материала и дополнительно служить в качестве своего рода амортизирующего элемента.In FIG. 7 is a perspective view of the
На фиг. 8 показан вариант осуществления изобретения с направляющим элементом 51, альтернативным направляющему элементу на фиг. 7. Этот направляющий элемент 51 может содержать, например, вогнутое углубление, позволяющее воздействовать на внешнюю окружность плиты-подложки 17, 41.In FIG. 8 shows an embodiment of the invention with a guiding
На фиг. 9 представлено перспективное изображение отверстия 27 приемной камеры 19, лежащего в рабочей плоскости 20. Это отверстие 27 приемной камеры 19 сопряжено с узлом 55 ввода. Узел 55 ввода предпочтительно содержит два направляющих рычага 56, которые простираются против направления перемещения и посредством которых плита-подложка 17, 41 перемещается из строительного цилиндра 22 в приемную камеру 19. В области ввода узла 55 ввода направляющие рычаги 33 содержат контактные поверхности 57, обращенные друг к другу. В области ввода узла 55 ввода направляющие рычаги 56 находятся друг от друга на таком расстоянии, что плита-подложка 17, 41 может переместиться в пространство между этими рычагами, раздвинув их. При перемещении плиты-подложки 17, 41 в узел ввода контактные поверхности 57 входят с ней в зацепление так, что плита-подложка ориентируется в горизонтальном направлении и может быть размещена над отверстием 27. Направляющие рычаги 56 предпочтительно накладываются на внешнюю окружность плиты-подложки 17 с небольшим напряжением. Незадолго до того, как плита-подложка 17, 41 полностью разместится над отверстием 27 приемной камеры 19, внешняя окружность плиты-подложки 17, 41 воздействует на участки 59 раздвигания на направляющих рычагах 56. Направляющие рычаги 56 раздвигаются. Контактные поверхности 57 направляющих рычагов 56 освобождают плиту-подложку 17, 41. Плита-подложка 17, 41 с по меньшей мере одной конструктивной деталью 12 падает в приемную камеру 19.In FIG. 9 shows a perspective view of the
Для амортизации падения плиты-подложки 17, 41 предусмотрен узел 61 смягчения удара. Перспективное изображение этого узла 61 смягчения удара в одном из вариантов осуществления изобретения представлено на фиг. 10.To cushion the fall of the
Данный узел 61 смягчения удара может быть вставлен в приемную камеру 19. Этот узел предпочтительно содержит днище, из которого в вертикальном направлении простираются стойки, или планки, 63. Вдоль этих планок 63 предусмотрено несколько амортизирующих элементов 64, например в форме язычков, выступающих во внутреннее пространство приемной камеры 19. Амортизирующие элементы 64 и несколько планок 63 предпочтительно ориентируют на одинаковой высоте относительно друг друга. Благодаря этому плита-подложка 17, 41 может падать вниз в приемную камеру 19, будучи горизонтально ориентированной внутри последней.This
В альтернативном варианте может быть предусмотрено, что узел 61 смягчения удара встроен в окружающую стенку приемной камеры 19 или закреплен на ней.Alternatively, it can be provided that the
Claims (27)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019104781.1 | 2019-02-26 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2783625C1 true RU2783625C1 (en) | 2022-11-15 |
Family
ID=
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102011075748A1 (en) * | 2011-05-12 | 2012-11-15 | Matthias Fockele | Device for the successive production of moldings by layering of material powder |
RU2481191C2 (en) * | 2010-01-05 | 2013-05-10 | Эос Гмбх Электро Оптикал Системз | Device for generative creation of 3d object with isolated area of construction |
RU2609179C1 (en) * | 2015-09-04 | 2017-01-30 | Виктор Владимирович ИСУПОВ | Method of printing on three-dimensional jet printer |
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2481191C2 (en) * | 2010-01-05 | 2013-05-10 | Эос Гмбх Электро Оптикал Системз | Device for generative creation of 3d object with isolated area of construction |
DE102011075748A1 (en) * | 2011-05-12 | 2012-11-15 | Matthias Fockele | Device for the successive production of moldings by layering of material powder |
RU2609179C1 (en) * | 2015-09-04 | 2017-01-30 | Виктор Владимирович ИСУПОВ | Method of printing on three-dimensional jet printer |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11027491B2 (en) | Powder recirculating additive manufacturing apparatus and method | |
CN216226910U (en) | Device for producing three-dimensional components by selective curing | |
JP6667521B2 (en) | Production equipment for producing multiple parts simultaneously and productively | |
JP6959360B2 (en) | Equipment and methods for manufacturing 3D workpieces | |
EP3370898B1 (en) | Method for direct casting of cast components by additive manufacturing of composite monolithic molds | |
US11141789B2 (en) | Powder module | |
EP2711110A2 (en) | Reduced build mass additive manufacturing chamber | |
US20170021452A1 (en) | Material feeder of additive manufacturing apparatus, additive manufacturing apparatus, and additive manufacturing method | |
US20170304897A1 (en) | Machine and method for powder-based additive manufacturing | |
JP7323562B2 (en) | 3D additive manufacturing equipment | |
KR20130023246A (en) | Improved stereolithography machine | |
US20160297005A1 (en) | Additive manufacturing apparatus | |
US20180326656A1 (en) | Device for producing three-dimensional objects | |
JP6443300B2 (en) | Additive manufacturing equipment | |
JP2018080380A (en) | Installation for additively producing three-dimensional object | |
RU2783625C1 (en) | Method and apparatus for continuous manufacture of three-dimensional structural parts by selective curing | |
KR102236112B1 (en) | Method for three-dimensional printing in a partial area of bed and three-dimensional printer used in the method | |
JP6464996B2 (en) | Control device for 3D printer device | |
WO2020235214A1 (en) | Am device and method for manufacturing molded object | |
US20200316855A1 (en) | Apparatus for additively manufacturing a three-dimensional object | |
JP2017007102A (en) | Lamination molding method | |
JP7107146B2 (en) | Additive manufacturing equipment | |
JP7515816B2 (en) | Molding apparatus and method for manufacturing molded body | |
JP2017088947A (en) | Lamination molding apparatus | |
JP2021155845A (en) | Three-dimensional molding apparatus and manufacturing method of molding |