WO2005025780A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines dreidimensionalen formkörpers - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines dreidimensionalen formkörpers Download PDF

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WO2005025780A1
WO2005025780A1 PCT/EP2004/010147 EP2004010147W WO2005025780A1 WO 2005025780 A1 WO2005025780 A1 WO 2005025780A1 EP 2004010147 W EP2004010147 W EP 2004010147W WO 2005025780 A1 WO2005025780 A1 WO 2005025780A1
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chamber
cooling
carrier
build
building
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PCT/EP2004/010147
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English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Lindemann
Bernd Hermann Renz
Joachim Hutfless
Original Assignee
Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg filed Critical Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg
Priority to US10/572,138 priority Critical patent/US20070026145A1/en
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/141—Processes of additive manufacturing using only solid materials
    • B29C64/153—Processes of additive manufacturing using only solid materials using layers of powder being selectively joined, e.g. by selective laser sintering or melting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/35—Cleaning
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
    • B29C35/16—Cooling

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for producing a three-dimensional shaped body according to the preamble of claim 1 and claim 16, respectively.
  • the present invention relates to additive manufacturing processes in which complex, three-dimensional components are built up in layers from material powders.
  • the fields of application of the invention are in particular in the area of the production of series tools and functional elements. These include, for example, injection molding tools with cooling channels near the surface. len as well as individual parts and small series of complex functional components for medicine, mechanical engineering, aircraft construction and automobile construction.
  • the generative manufacturing processes relevant to the present invention include laser melting, which is known, for example, from DE 196 49 865 Cl of the Fraunhofer-Gesellschaft, and laser sintering, which is known, for example, from US 4,863,538 from the University of Texas.
  • the components are produced from commercially available, one-component, metallic material powders without binders or other additional components.
  • the material powder is applied as a thin layer to a construction platform.
  • This bad powder is melted locally with a laser beam according to the desired component geometry.
  • the energy of the laser beam is selected such that the metallic material powder is completely melted over its entire layer thickness at the point of impact of the laser beam.
  • a protective gas atmosphere is maintained over the interaction zone of the laser beam with the metallic material powder in order to avoid defects in the component which can be caused, for example, by oxidation.
  • a device for carrying out the method is known, which can be seen in FIG. 1 of DE 196 49 865 C1.
  • the components are produced from material powders specially developed for laser sintering, which contain one or more additional components in addition to the base material.
  • the different powder components differ in particular with regard to the melting point.
  • the material powder is applied as a thin layer on a construction platform. This powder layer is irradiated locally with a laser beam in accordance with the geometry data of the component. The low-melting components of the material powder are melted by the irradiated laser energy, others remain in the solid state. The layer is attached to the previous layer about the melted powder components that create a connection when solidified. After building up a layer, the building platform is lowered by a layer thickness and a new powder layer is applied from a storage container.
  • the machine operator removes the unconsolidated building material from the building chamber using an external suction device.
  • the building platform which is movably arranged in the building chamber, is moved upwards in order to remove the non-solidified building material by means of the suction device.
  • DE 199 37 260 A1 discloses a method in which a controlled removal of non-solidified building material takes place outside the process chamber for producing a shaped body in a separate device.
  • a container is provided which can be used both in the process chamber for producing the molded body and in the separate device for removing the non-solidified building material.
  • the moldings are usually produced at high temperatures of up to 500 ° C in order to achieve a good connection between the individual layers and to enable the moldings to be constructed with little stress and without cracks.
  • the finished molded article should be cooled uniformly and at an adapted speed in order to reduce stresses in the molded article.
  • the invention is therefore based on the object of a method and a device for producing a three-dimensional shaped body To provide, in which the manufacturing time of the molded body is shortened and handling is simplified.
  • a carrier receiving the molded body is moved within a build-up chamber from a processing position to a cooling position, suction position or cooling and suction position.
  • a cooling position e.g., a cooling position
  • suction position e.g., a cooling position
  • suction position e.g., a cooling position
  • suction position e.g., a cooling position
  • suction position e.g., a carrier receiving the molded body
  • suction position e.g., the process duration of the build material partially surrounding the molded body
  • the carrier is moved into a suction position before or after the direct or indirect cooling of the molded body, in which the non-solidified building material is removed from the building chamber.
  • a volume flow is generated which flows through the build-up chamber, as a result of which the non-solidified build-up material is removed and the molded body and the carrier are cooled.
  • a direct cooling of the carrier and an indirect cooling of the molded body there is first a direct cooling of the carrier and an indirect cooling of the molded body.
  • the build-up chamber can also be cooled during this cooling phase.
  • the at least partially cooled, unconsolidated building material is then removed from the building chamber.
  • a suction stream flows through the building chamber.
  • the non-solidified, powdery building material can be easily removed in the suction position of the carrier. This can result in both a high efficiency for the production of moldings and a considerable reduction in the pollution of the environment by non-consolidated building material.
  • a simple and effective cooling of the carrier can be provided by a volume flow flowing through the carrier. Thus, several functions can be fulfilled with one volume flow with different positioning of the carrier within the assembly chamber.
  • the construction platform is heated by heating elements to a temperature of, for example, 300 ° C. to 500 ° C. during the construction of the shaped body.
  • a temperature of, for example, 300 ° C. to 500 ° C. during the construction of the shaped body.
  • the carrier is transferred to a cooling position in which the construction platform of the carrier is at least partially flowed through and cooled.
  • the at least one inlet opening in the build-up chamber for supplying the volume flow is essentially congruent with the cooling channels of the build platform in a cooling position. As a result, there can be a good flow with a high flow rate, as a result of which efficient cooling is achieved.
  • the cooling flow is preferably generated by drawing in ambient air. This is preferably filtered before being fed into the build-up chamber. This allows cleaned air to be supplied. In addition, this configuration is inexpensive because the cleaned air of the cooling stream can be released into the environment again. At the same time, this embodiment has the advantage that with one and the same supply of the ambient air and that in the assembly chamber provided inlet and outlet openings both the suction of the unconsolidated building material and the cooling of the building platform and the molded body is made possible.
  • a suction flow provision can be made for the ambient air or a gaseous medium to be supplied under pressure through a fan connected upstream of the at least one inlet opening. Furthermore, it can alternatively be provided that a gas stream or gas / air stream is used to cool the building platform and the molded body.
  • a pulsed volume flow is generated for cooling the construction platform.
  • the cooling rate of the building platform and the shaped body can be influenced as a function of the pulse duration and / or the volume flow.
  • the molded body is preferably cooled uniformly within a period of time adapted to the shape, size and / or the building material of the molded body in order to avoid the build-up of internal stresses.
  • the carrier can be brought into a position so that inlet and outlet openings are provided in the build-up chamber at the height of the cooling channels of the carrier and in the region of the molded body furthermore, inlet and outlet openings are arranged or inlet and outlet openings covering both areas are provided. This allows simultaneous cooling of the molded body and the building platform and removal of non-solidified building material.
  • the volume flows for cooling the building platform and the shaped body are preferably set and controlled separately.
  • the cooling rate of the building platform can be provided much higher than that of the molded body.
  • the separate volume flow, which is provided for the molded body, enables further cooling of the assembly chamber.
  • the building platform is positioned below or from below adjacent to at least one outlet opening in the building chamber. This also enables the suctioning off of a bottom surface of a building platform on which the shaped body is built and which is not occupied by the shaped body.
  • the start of the suction is preferably monitored by a sensor element which, after a closure element has been attached to an opening in the assembly chamber, forwards a signal to a control and computing unit. This ensures that a closed construction chamber is created for removing the unconsolidated construction material. During the removal of the unconsolidated building material by means of a suction flow, swirls arise in the closed space. As a result, powder particles adhering to the shaped body and which have not solidified can be at least partially detached and suctioned off.
  • the generation of the suction flow is controlled manually after the control has confirmed that a closure element is provided on the opening of the build-up chamber.
  • the carrier is at least slightly moved up and down during the removal of the unconsolidated building material. It can thereby be achieved that the inflow of a volume flow into the build-up chamber flows against the molded body over a larger area. As a result, the detachment of build-up material adhering to the molded body but not solidified can be increased.
  • the up and down movement can be controlled by a control and computing unit the, whereby the travel distance and the travel time are set application-specifically.
  • a continuous volume flow an increasing, pulsating or decreasing volume flow is generated for cooling or suctioning off unconsolidated building material.
  • the volume flows are set depending on the geometry of the molded body, the type of construction material and the operating temperature. For example, with an increasing volume flow, a substantial proportion of unsolidified building material can first be sucked off in order to achieve a high degree of swirling towards the end of the suction process with a small amount of remaining building material and thus to increase the cleaning effect.
  • a manually operated suction nozzle is advantageously used for cleaning.
  • the molded body remains at least partially in the build-up chamber, so that controlled cleaning can take place.
  • a blower is preferably used which generates a plurality of suction flows for at least two process chambers.
  • This fan is preferably designed as a radial fan. Due to the performance of the blower, several process chambers can be operated.
  • the volume flow for generating suction power is determined both by the cross section of the inlet and outlet openings and by setting the suction parameters on the fan.
  • the suction of the unconsolidated building material is preferably carried out with an air stream.
  • a gas / air flow or a gas flow is preferably provided for suctioning off very warm, unconsolidated building material in order to avoid spark formation and thus to reduce the risk of explosion.
  • the building material, which is removed by a suction flow and not solidified, is advantageously fed to a separating device and a filter. These components are connected downstream of the locking devices used for process control in the suction lines. This enables the volume flow, in particular the air flow or gas flow, to be cleaned and filtered so that it can be released into the environment again.
  • recycling of the unconsolidated building material can be made possible for re-use in the layered construction.
  • the recycled, unconsolidated building material is advantageously sieved and cleaned. This can be done in an integrated cleaning unit or in an external cleaning and processing unit.
  • the cooling of the building platform and thus of the molded body is monitored according to an advantageous embodiment of the invention by a temperature sensor arranged in the building platform.
  • a temperature sensor arranged in the building platform. This enables controlled cooling and advantageously the pulse duration and / or the volume flow in type and flow rate as a function of the actually detected temperature are set and adjusted by the control and computing unit.
  • the cooling position is assumed until a temperature on or in the construction platform of the carrier of less than 50 ° C. is preferably detected by the temperature sensor. If the temperature falls below this temperature, a signal is output and the carrier moves into a further position in which the non-solidified building material is sucked out of the building chamber and then into a position in which the molded body is removed from the building platform from the building chamber.
  • the volume flow for cooling at least the construction platform is advantageously fed to a separating device and a filter, which are connected upstream of a blower. This can result in a reduction of the component components and simplification of the structure.
  • a device is provided according to the preamble of claim 16, which has at least one inlet opening and at least one outlet opening for a volume flow of a medium flowing through the build-up chamber in at least one wall section of the build-up chamber.
  • the at least one inlet opening or at least one outlet opening or the at least one inlet and the at least one outlet opening of the process chamber is each assigned a locking device.
  • the process chamber can be hermetically sealed as required.
  • a suction fan can be provided for several process chambers in order to generate an intake flow or volume flow.
  • a blocking device is provided in a discharge line of a nozzle for manual suction. All openings which are arranged between the process chamber or assembly chamber and the blower can thus be closed.
  • the locking devices can preferably be controlled individually or in groups, so that the locking devices are opened or closed in accordance with the current work steps and process parameters. It can also be achieved thereby that a continuous adjustment of the volume flow for cooling and / or suction is made possible.
  • the volume flow through the process chamber can also be adjusted via the blocking devices.
  • the locking devices are preferably designed as pinch valves, which have a high stability.
  • a volume flow of gas, ambient air or a gas / air mixture is preferably provided to remove unconsolidated building material.
  • the selection of the medium for the volume flow for extracting unsolidified building material depends on the material powder used.
  • the extraction with ambient air is preferably provided.
  • suction under protective gas is alternatively provided.
  • At least one inlet opening and outlet opening are arranged opposite one another in the assembly chamber.
  • At least one inlet opening is arranged at the same height as the at least one outlet opening or higher in the wall section of the assembly chamber.
  • a stepped configuration of at least one inlet opening and at least one outlet opening can be advantageous, as a result of which a specific swirling of the remaining and non-solidified building material is generated within the building chamber.
  • the number of inlet openings and outlet openings are preferably of identical design. This enables a uniform and constant flow to be achieved. Alternatively, it can be provided that the number of inlet openings is less than the number of outlet openings, preferably of the same size, in order to achieve a nozzle effect in the build-up chamber for removing the non-solidified build-up material and for cooling. Deviating from this, a corresponding numerical ratio can be selected by changing the size of the inlet openings to the outlet openings.
  • the geometry of the at least one inlet opening and at least one outlet opening are configured similarly or identically.
  • at least the inlet openings are designed in the form of a nozzle, for example in order to achieve an increased inflow speed, as a result of which unconsolidated building material is easier to detach from the molded body.
  • inlet openings are provided within a segment area on the peripheral wall of the assembly chamber.
  • an area of up to 180 ° can be provided, for example, within which inlet openings are positioned.
  • a targeted radiation of the molded body can be achieved by the particularly nozzle-shaped configuration.
  • at least one pre-cleaning of the molded body can be given.
  • the inlet and outlet openings can also be provided in groups or adapted to the shape and arrangement of the cooling channels of the carrier.
  • the at least one construction platform of the carrier has cooling channels which are arranged substantially congruently with the at least one inlet and outlet openings in a cooling position of the process chamber.
  • the geometry of the at least one inlet opening and at least one outlet opening corresponds to the geometry of the cooling channels, which are provided in particular in the construction platform. This enables trouble-free coupling of the volume flow and optimal cooling.
  • the at least one inlet opening and at least one outlet opening are advantageously provided at a distance below a bottom surface in the build-up chamber, which corresponds at least to the maximum overall height of a molded body to be produced.
  • the carrier can be lowered in the build-up chamber after the molded body has been produced, and targeted removal of non-solidified build-up material is made possible.
  • the flow rate of the volume flow is controlled by a blower to remove non-solidified building material and preferably also to cool the carrier.
  • the flow rate of the volume flow is controlled by limiting an opening cross section of the inlet and outlet opening.
  • the process chamber advantageously comprises a filter through which cleaned ambient air or an alternative cooling medium is fed to a build-up chamber via a feed line.
  • the volume flow for cooling the building platform and the molded body is advantageously the same as the suction flow for suctioning off the non-solidified building material of a separator and preferably fed to a filter.
  • the finished molded body is rotatably positioned on the carrier.
  • the rotatable arrangement of the molded body increases the cleaning effect when removing the unconsolidated building material.
  • the molded body is preferably rotated through 360 ° at least once, so that each peripheral section of the molded body is assigned to the at least one inlet opening. At the same time, additional rotation can occur on the surface of the molded body due to the rotation and the turbulence caused in the build-up chamber in order to increase the cleaning effect.
  • the rotatable arrangement of the shaped body during the removal of non-solidified building material and the simultaneous cooling of the building chamber has the advantage that uniform cooling on the surface is made possible by the inflowing or flowing volume flow.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a device according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic sectional illustration of a process chamber in a processing position when producing a shaped body
  • FIG. 3 shows a schematic sectional view of the process chamber according to FIG. 2 after the layered construction of a molded body in a cooling position
  • FIG. 4 shows a schematic sectional illustration of the process chamber according to FIG. 2 after the layer-by-layer construction of a shaped body in a suction position
  • FIG. 5 shows a schematic partial section of a process chamber with a feed device
  • Figure 6 is a schematic representation of two process chambers and a connection of the associated components
  • Figure 7 is a schematic view of an assembly chamber with an alternative supply of volume flows.
  • FIG. 1 schematically shows a device 11 according to the invention for producing a three-dimensional shaped body by successively solidifying layers of a powdery building material.
  • the production of a shaped body by laser melting is described for example in DE 196 49 865 Cl.
  • the device 11 comprises a beam source 16 arranged in a machine frame 14 in the form of a laser, for example a solid-state laser, which emits a directed beam. This beam is focused via a beam deflection device 18, for example in the form of one or more controllable mirrors, as a deflected beam onto a working level in a process chamber 21.
  • the beam deflection device 18 is arranged along a linear guide 22 between a first process chamber 21 and a further process chamber 24 so that it can be moved by a motor. An exact position of the beam deflection device 18 relative to the process chambers 21, 24 can be reached via actuators.
  • a control and computing unit 26 for operating the device 11 and for setting individual parameters for the work processes for producing the shaped bodies.
  • the first process chamber 21 and at least one further process chamber 24 are arranged separately from one another and are provided hermetically separated from one another.
  • the process chamber 21 is shown by way of example in the full cross section.
  • the process chamber 21 comprises a housing 31 and is accessible through an opening 32 which can be closed by at least one closure element 33.
  • the closure element 33 is preferably designed as a pivotable cover which can be fixed in a closed position by means of locking elements 34, such as toggle lever elements.
  • a seal 36 is provided on the housing 31 near the opening 32, which is preferably designed as an elastomer seal.
  • the closure element 33 has an area 37 which is transparent to the electromagnetic radiation of the laser beam.
  • a window 38 made of glass or quartz glass is preferably used, which has anti-reflective coatings on the top and bottom.
  • the closure element 33 can preferably be water-cooled.
  • the process chamber 21 comprises a bottom surface 41.
  • a bottom chamber 41 opens into this bottom surface 41, in which a support 43 is provided and guided so that it can be moved up and down.
  • the carrier 43 comprises at least one base plate 44 which is driven so that it can be moved up and down via a lifting rod or lifting spindle 46.
  • a drive 47 for example a toothed belt drive, is provided, which moves the fixed lifting spindle 46 up and down.
  • the base plate 44 of the carrier 43 is preferably cooled, at least during the layered construction, by a fluid medium which preferably flows through cooling channels in the base plate 44.
  • an insulating layer 48 is made of a stable mechanically, thermally insulating, arranged material.
  • An application and leveling device 56 moves along the bottom surface 41 of the process chamber 21 and applies a build material 57 into the build chamber 42. A layer is built up on the shaped body 52 by selective melting of the building material 57.
  • the building material 57 preferably consists of metal or ceramic powder. Other materials suitable and used for laser melting and laser sintering are also used. The individual material powders are selected as a function of the molded body 52 to be produced.
  • the process chamber 21 has an inflow nozzle 61 on one side for the supply of protective gas or inert gas.
  • a suction nozzle or suction opening 62 is provided on an opposite side in order to discharge the protective or inert gas supplied.
  • the hermetically sealed process chamber 21 is preferably kept under an overpressure of, for example, 20 hPa during the assembly process, significantly higher pressures also being conceivable. As a result, no atmospheric oxygen can penetrate into the process chamber 21 during the construction process. Cooling can take place at the same time as the protective or inert gas is being circulated. Outside the process chamber 21, cooling and filtering of the protective or inert gas of absorbed particles of the building material 57 is preferably provided.
  • the build-up chamber 42 is preferably cylindrical. Other geometries can also be provided.
  • the carrier 43 or at least parts of the carrier 43 are adapted to the geometry of the assembly chamber 42. In the build-up chamber 42, the carrier 43 is moved downward relative to the bottom surface 41 for the build-up in layers.
  • the height of the build-up chamber 42 is adapted to the build-up height or the maximum height of a molded body 52 to be built up.
  • a peripheral wall 83 of the build-up chamber 42 directly adjoins the bottom surface 41 and extends downward, this peripheral wall 83 being suspended on the bottom surface 41.
  • At least one inlet opening 112 is provided in the peripheral wall 83. This inlet opening 112 is connected to a feed line 111, which receives a filter 126 outside the housing 31.
  • the build-up chamber 42 also has at least one outlet opening 113 in the peripheral wall 83, to which a discharge line 114 connects, which leads out of the housing 31 and opens into a separating device 107. This is followed by a filter 108 which discharges the volume flow discharged from the build-up chamber 42 via a connecting line 118. It is advantageously provided that the inlet opening 112 and the outlet opening 113 are aligned with one another. Likewise, the openings 112, 113 can be arranged offset from one another, both with respect to the height and their feed position in the radial direction or at right angles to the longitudinal axis of the build-up chamber 42.
  • the construction platform 49 is composed of a heating plate 136 and a cooling plate 132. Heating elements 87 are shown in dashed lines in the heating plate 136. Furthermore, the heating plate 136 comprises a temperature sensor, not shown in detail. The heating elements 87 and the temperature sensor are connected to supply lines 91, 92, which in turn are guided through the lifting spindle 46 to the construction platform 49.
  • a circumferential groove 81 is provided, in which one or more sealing rings 82 are inserted, the diameter or diameters of which can be changed slightly and adapted to the installation situation and temperature fluctuations. The one or more sealing rings 82 bear against a peripheral wall 83 of the assembly chamber 42.
  • This sealing ring 82 has a surface hardness which is lower than that of the peripheral wall 83.
  • the peripheral wall 83 advantageously has a surface hardness which is greater than the hardness of the building material 57 which is provided for the molded body 52. This can ensure that damage to the peripheral wall 83 is prevented with prolonged use and is only borrowed the sealing ring 82 as a wearing part according to the maintenance intervals.
  • the peripheral wall 83 of the build-up chamber 42 is advantageously surface-coated, for example chrome-plated.
  • the base plate 44 comprises water cooling, which is in operation at least during the construction of the molded body 52. Cooling liquid is supplied to the cooling channels provided in the base plate 44 via a cooling line 86, which is supplied to the base plate 44 by the lifting spindle 46. Water is preferably provided as the cooling medium.
  • the base plate 44 can be set, for example, to an essentially constant temperature of 20 ° C. to 40 ° C.
  • the carrier 43 has a substrate plate 51 for receiving a molded body 52, which is positioned on the carrier 43 in a fixed or releasable manner by means of a lock and / or an alignment aid.
  • the heating plate 136 is heated to an operating temperature between 300.degree. C. and 500.degree. C. prior to the start of the production of a molded body 52 in order to enable the molded body 52 to be constructed without stress and without cracks.
  • the temperature sensor not shown, detects the heating temperature or operating temperature during the construction of the molded body 52.
  • the construction platform 49 has cooling channels 101, which preferably extend across the entire construction platform 49.
  • One or more cooling channels 101 can be provided.
  • the position of the cooling channels 101 is shown, for example, adjacent to the insulating layer 48 according to the exemplary embodiment. Alternatively, it can be provided that the cooling channels 101 not only extend below the heating elements 87, but also above and / or between the heating elements 87.
  • the carrier 43 is lowered from the processing position shown in FIG. 2 into a first position or cooling position 121. This position is shown in Figure 3.
  • a volume flow can already occur during the lowering of the carrier 43 are fed from the environment via the filter 126 and the supply line 111 to the build-up chamber 42 and are discharged from the build-up chamber 42 via the outlet opening 113 and discharge line 114. Cooling of the build-up chamber 42 can already take place at this point in time and also during the build-up of the molded body 52.
  • the cooling position 121 of the carrier 43 is provided such that cooling channels 101 of the construction platform 49 are aligned with the at least one inlet opening 112 and at least one outlet opening 113 in the peripheral wall 83 of the construction chamber 42.
  • the volume flow flows through the cooling channels 101, as a result of which there is at least cooling of the construction platform 49.
  • the cooling can be done by a pulsed suction flow.
  • the cooling rate in the molded body 52 can be determined by the length of the pulse duration and its interruption. Uniform cooling over a predetermined period of time is preferably provided so that the build-up of residual stresses in the molded body 52 is kept low.
  • the cooling can also be provided by a volume flow that increases or decreases in its flow rate continuously.
  • a change between increase and decrease can also be provided in order to achieve the desired cooling rate.
  • the cooling rate can be detected by the temperature sensor provided in the heating plate 136.
  • the remaining temperature of the molded body 52 can be derived via this temperature sensor.
  • This cooling position 121 is maintained until the molded body 52 has cooled to a temperature of, for example, less than 50 ° C.
  • the base plate 44 can continue to be cooled in this cooling position 121.
  • cooling channels or cooling hoses are provided adjacent to the circumferential wall 83 of the build-up chamber 42 or in the circumferential wall 83 of the build-up chamber 42, which also contribute to cooling of the build-up chamber 42, the molded body 52 and the carrier 43 ,
  • the carrier 43 is transferred to a further position or suction position 128, which is shown in FIG. 4.
  • This Suction position 128 shown as an example serves to remove, in particular for suction, the building material 57 which was not solidified during the production of the molded body 52.
  • the build-up chamber 42 is closed by a closure element 123.
  • This closure element 123 has fastening elements 124 which engage on or in the opening 32 in order to fix the closure element 123 tightly to the assembly chamber 42.
  • the closure element 123 is preferably designed to be transparent, so that the suctioning off of unconsolidated building material 57 can be monitored.
  • a swirl is generated in the build-up chamber 42 by a suction flow flowing through the build-up chamber 42, as a result of which the non-solidified build-up material 57 is sucked off and fed to the separating device 107 and the filter 108.
  • the suction continues to cool the build-up chamber 42, the molded body 52 and the build platform 49.
  • a further air supply can be made possible via at least one nozzle in the closure element 123.
  • the suction of the building material 57 can by a constant. Volume flow, a pulsed volume flow or a volume flow with an increasing or decreasing mass flow rate can be operated. After a predetermined period of suction or after a period of time that can be set by the operating personnel, the suction is ended.
  • the closure element 123 is removed from the build-up chamber 42 and the carrier 43 moves into an upper position, so that the molded body 52 is at least partially positioned above the bottom surface 41 of the process chamber 21 for removal.
  • FIG. 5 shows an exemplary embodiment for feeding the building material 57 into the process chamber 21 via a feeding device 72.
  • the partial section shows a feed channel 71 which is connected to a collecting container or storage container (not shown in any more detail) and provides building material 57.
  • the feed device 72 um- holds a slide 73, which preferably has a slit-shaped opening 74, which in a first position enables the building material 57 to get into the opening 74.
  • the slide 73 After the slide 73 has been positioned in a second position, the building material 57 stored in the opening 74 is conveyed via a gap 76 into the application and leveling device 56, which subsequently moves the building material 57 into the building chamber by a back and forth movement according to arrow 77 42 transferred.
  • recesses 79 are provided in the bottom surface 41, through which excess construction material 57 can be discharged into a receptacle or powder trap 80.
  • the bottom surface 41 is essentially free of building material 57.
  • the configuration of the feed device 72 enables portioned feeding of building material 57 into the process chamber 28. Furthermore, this feed device 72 enables a simple and quick change from one build material 57 to another build material 57, since this feed device 72 enables the build material 57 to be introduced into the process chamber 21 with virtually no residue. Further solutions for the configuration of the feed device 72 are also possible.
  • the portioned supply of the building material 57 can also take place via a controllable closure element and a sensor element with which the supply quantity is determined. It is also possible, instead of the application and leveling device 56 described, to use a device which applies the building material 57 to the building chamber 42 in the manner of a printing process.
  • FIG. 6 shows a schematic plan view of the device 11 according to the invention, reference being made at the same time to the previous figures.
  • Each process chamber 21, 24 comprises a filter 126, through which cleaned ambient air is supplied to a build-up chamber 42 via a supply line 111.
  • a discharge line 114 leads from the build-up chamber 42 the volume flow, which is fed outside the housing 31 to a separating device 107. This is followed by a filter 108.
  • the process chamber 21, 24 each comprises a line 106, which discharges the building material 57 collected in a powder trap 80 from the housing 31 and feeds the separating device 107 or the discharge line 114.
  • This line 106 is connected to an outlet opening of the powder trap 80 in the housing 31, through which unused construction material 57 is received.
  • Each process chamber 21, 24 is associated with blocking devices 176 designed as blocking valves.
  • these blocking devices 176 are provided in the outlet opening 113 of the discharge line 114 and in the outlet openings of the powder trap 80, into which the line for powder discharge opens.
  • these blocking devices 176 can be provided between the process chamber 21, 24 in a line section of the discharge line 114 and the line 106 in front of a separating device 107.
  • a blocking device 176 is also provided in a suction line 117 associated with a nozzle 116 for manual suction of unconsolidated building material 57 or the nozzle 116.
  • further locking devices 176 can be provided to increase security.
  • a blocking device 176 can be provided in the inlet opening 112 of the feed line 111. Furthermore, a blocking device 176 can additionally be provided in the connecting lines 118 each opening from the process chamber 21, 24 into the blower 109, in order to develop further safety functions.
  • the locking devices 176 can be activated individually or combined in functional groups, so that the activation is integrated into the individual work processes, such as producing the molded body, cooling the carrier and suctioning off the unconsolidated building material 57. This ensures that, for example when suctioning unconsolidated building material 57 or cooling the carrier 43 in the process chamber 21 by closing the locking devices 176 the process chamber 24 is hermetically sealed from the process chamber 24 to the process chamber 21. 176 pinch valves which have a high level of stability are preferably used as the locking device.
  • the blocking devices 176 are preferably controlled as a function of the position of the carrier 43 in the build-up chamber 42. Furthermore, it can also be provided that the signal for controlling the blocking devices 176 is coupled to the control signal for operating the fan 109. Provision is preferably made for all locking devices 176 to be closed in the idle state and for only the locking devices 176 required for this to be opened in a process chamber 21, 24 during extraction or cooling.
  • a suction line 117 opens into the separating device 107, which enables a nozzle 116 for manual cleaning of the process chamber 21, 24 and the further surroundings of the process chamber 21, 24.
  • a sensor element is provided on the nozzle 116 or on a frame for accommodating the nozzle 116, which automatically switches on the fan 109 when the nozzle 116 is removed from the holder for manual suction and opens the associated locking device 176, so that the nozzle 116 is ready for operation.
  • the other locking devices 176 remain closed.
  • the at least two process chambers 21, 24 further preferably each have a separate cooling system 103 (FIG. 1), which cools components in and on the housing 31.
  • the air / gas discharged from the build-up chamber 42 and the run-off build-up material 57 are thus each fed to a separating device 107 assigned to each process chamber 21, 24 and to a filter 108 connected downstream thereof.
  • the separating device 107 comprises a collecting container in which the removed building material 57 is collected.
  • This collected building material 57 can be cleaned by a sieve between the separating device 108 and the collecting container or can be fed to an external processing plant in order to be subsequently used via the feed device 72 for the further layer-by-layer building of a shaped body 52.
  • the blocking devices 176 prevent influences or intermingling within the respective circuits, which are designed for each process chamber 21, 24.
  • further supply lines are provided in the closure element 33 of the process chamber 21, 24, through which an additional gas flow is directed onto the molded body 52 from above.
  • Blocking devices 176 are provided between the feed lines and the process chambers 21, 24, which enable the gas flows to be controlled.
  • active gases or inert gases are provided as gases, which avoid sparking and thus reduce the risk of explosion.
  • the gas which is supplied to the process chamber 21, 24 via the supply lines 111 in the carrier 43 and the additional supply lines in the closure element 33 is supplied to a separating device 107, 108 via the suction lines 106, 114 and is cooled by a heat exchanger (not shown). The cleaned and cooled gas is fed back to the process chamber 21, 24 in a closed gas circuit.
  • the device according to the invention also advantageously has an extinguishing system which is provided for each process chamber 21, 24 and is at least partially integrated into the respective suction.
  • a thermal monitoring element is provided in the suction, which monitors the temperature in the suction. As soon as a limit value that can be adjusted and set to the building material 57 is exceeded, this monitoring element sends an emergency stop signal to the Control and computing unit 26. The fan 109 is then stopped. At the same time, the lines 106, 114, 117, 118 are filled with protective or inert gas and the blocking devices 176 are closed. Immediately afterwards, the locking devices 176 are closed. This measure ensures that the oxygen required for possible combustion is displaced by the protective gas.
  • This extinguishing system has the advantage that, after a cleaning process, all component components can be used for the further production of shaped bodies 52.
  • At least two process chambers 21, 24 are operated together by a fan 109.
  • This blower 109 is preferably designed as a radial blower and is connected via connection lines 118 to the respective separating devices 107 and filters 108 of the process chambers 21, 24.
  • each process chamber 21, 24 is designed to be self-sufficient and hermetically sealed.
  • a common beam source 16 and a common beam deflection device 18 are provided. The other components are provided in accordance with the number of process chambers 21, 24, which makes it possible for closed material cycles to exist both for the building material 57 and for the protective or inert gas.
  • conversion work or the extraction of unsolidified building material 57 and / or the cooling of the molded body 52 can be carried out in the at least one further process chamber 24 without influencing the adjacent or the adjacent process chambers become.
  • the beam source 16 can be optimally utilized.
  • different molded bodies 52 with different building materials 57 and manufacturing parameters can be built in each process chamber 21, 24.
  • the above principle is not limited to double chamber systems. Rather, three or more process chambers 21, 24 can also be assigned to one another.
  • a beam deflection device 18 can be positioned in each case in relation to the process chamber 21, 24 in order to guide a deflected beam to the desired location within the working plane.
  • the beam source 16 and beam deflection device 18 are designed to be stationary and the process chambers 21, 24 are moved relative to the beam deflection device 18.
  • a carousel arrangement is conceivable.
  • both the beam deflection device 18 and / or the beam source 16 and the process chambers 21, 24 are arranged to be movable relative to one another.
  • FIG. 7 shows an alternative embodiment of a building chamber 42, in which removal of non-solidified building material 57 and cooling of the carrier 43, in particular the at least one building platform 49, is made possible at the same time.
  • at least one slit-shaped inlet opening 112 and at least one slit-shaped outlet opening 113 are provided in a peripheral wall 83 of the assembly chamber 42.
  • the inlet opening 112 is supplied with ambient air by a supply line 111, which is cleaned by a filter 126.
  • the sucked-in volume flow is divided via preferably air guiding elements, so that, for example, a first volume flow of ambient air is fed to an upper section of the inlet opening 112 for removing non-solidified building material 57 and a second volume flow is fed to a lower section of the inlet opening 112 in order to cool the cooling channels 101 traverse.
  • the volume flows are discharged via outlet openings 113 assigned to each of the inlet openings 112 and, for example, fed to a common separating device 107 and a filter 108.
  • the volume flow is controlled via a fan 109 and suction is made possible.
  • the volume flows within the inlet opening 112 can each be controlled separately, so that, for example, the volume flow for suctioning unconsolidated building material 57 is greater than the volume flow for cooling.
  • development of the construction platform 49 can be provided.
  • throttle elements or throttle valves which can be controlled separately or together can advantageously be provided on the air guide elements.
  • the feed lines 111 are formed separately and each have a filter 126.
  • a common outlet opening 113 is preferably provided opposite one another.
  • the volume flows can be controlled by dimensioning the cross section of the lines 111 and 114 and / or by controlling the blower 109. Locking devices 176 can also be provided to control the volume flows.
  • This embodiment according to FIG. 7 has the advantage that the cooling and suction can be carried out simultaneously in one position of the carrier 43, or that the cooling and / or suction can take place successively in one position, with corresponding blocking devices 176 in the feed lines 111 or of the inlet opening can be controlled to control the volume flows. If the carrier 43 has further cooling channels, further feed lines can also open into the build-up chamber 42 in order to carry out a simultaneous or successive cooling and / or suction in a cooling and suction position.

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Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Formkörpers Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Formkörpers (52) durch aufeinanderfolgendes Verfestigen von Schichten eines pulverförmigen, mittels elektromagnetischer Strahlung oder Teilchenstrahlung verfestigbaren Aufbaumaterials (57) an dem jeweiligen Querschnitt des Formkörpers (52) entsprechenden Stellen, wobei ein den Formkörper (52) aufnehmender Träger (43) nach der Fertigstellung des Formkörpers (52) innerhalb einer Aufbaukammer (42) aus einer Bearbeitungsposition in eine Kühlposition (121) verfahren wird, in welcher zumindest der Träger (43) gekühlt wird oder in eine Absaugposition (128) verfahren wird, in welcher das,nicht verfestigte Aufbaumaterial (57) aus der Aufbaukammer (42) entfernt wird oder in eine Kühl- und Absaugposition verfahren wird, in welcher das nicht verfestigte Aufbaumaterial (57) aus der Aufbaukammer (42) entfernt und der Träger (43) gekühlt wird.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Formkörpers
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Formkörpers nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 beziehungsweise des Anspruchs 16.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf generative Fertigungsverfahren, bei denen komplexe, dreidimensionale Bauteile schichtweise aus Werkstoff pulvern aufgebaut werden. Die Anwendungsfelder der Erfindung liegen neben dem Rapid Prototyping und den benachbarten Disziplinen Rapid Tooling und Rapid Manufacturing insbesondere im Bereich der Herstellung von Serienwerkzeugen und -funktionsteϊlen. Dazu gehören beispielsweise Spritzgusswerkzeuge mit oberflächennahen Kühlkanä- len sowie Einzelteile und Kleinserien von komplexen Funktionsbauteilen für die Medizin, den Maschinenbau, Flugzeugbau und Automobilbau.
Zu den für die vorliegende Erfindung relevanten generativen Fertigungsverfahren zählen das Laserschmelzen, das beispielsweise aus der DE 196 49 865 Cl der Fraunhofer-Gesellschaft bekannt ist, und das Lasersintern, das beispielsweise aus der US 4,863,538 der Universität von Texas bekannt ist.
Bei dem aus der DE 196 49 865 Cl bekannten Verfahren des Laser- schmelzens werden die Bauteile aus handelsüblichen, einkomponentigen, metallischen Werkstoffpulvern ohne Bindemittel oder sonstige Zusatzkomponenten hergestellt. Dazu wird das Werkstoffpulver jeweils als dünne Schicht auf eine Bauplattform aufgebracht. Diese Pulverschϊcht wird lokal entsprechend der gewünschten Bauteilgeometrie mit einem Laserstrahl aufgeschmolzen. Die Energie des Laserstrahls wird so gewählt, dass das metallische Werkstoffpulver an der Auftreffstelle des Laserstrahls über seine gesamte Schichtdicke vollständig aufgeschmolzen wird. Gleichzeitig wird eine Schutzgasatmosphäre über der Wechselwirkungszone des Laserstrahls mit dem metallischen Werkstoffpulver aufrechterhalten, um Fehlstellen im Bauteil zu vermeiden, die beispielsweise durch Oxidation hervorgerufen werden können. Zur Durchführung des Verfahrens ist eine Vorrichtung bekannt, welche aus der Figur 1 der DE 196 49 865 Cl hervorgeht.
Bei dem aus der US 4,863,538 bekannten Verfahren des Lasersinterns werden die Bauteile aus speziell für das Lasersintern entwickelten Werkstoffpulvern hergestellt, die neben dem Grundwerkstoff eine oder mehrere Zusatzkomponenten enthalten. Die verschiedenen Pulverkomponenten unterscheiden sich insbesondere hinsichtlich des Schmelzpunktes. Beim Lasersintern wird das Werkstoffpulver als dünne Schicht auf eine Bauplattform aufgebracht. Diese Pulverschicht wird lokal entsprechend der Geometriedaten des Bauteils mit einem Laserstrahl bestrahlt. Die niedrig-schmelzenden Komponenten des Werkstoffpulvers werden durch die eingestrahlte Laserenergie aufgeschmolzen, andere bleiben im festen Zustand. Die Befestigung der Schicht an der vorherigen Schicht erfolgt über die aufgeschmolzenen Pulverkomponenten, die beim Erstarren eine Verbindung herstellen. Nach dem Aufbau einer Schicht wird die Bauplattform um eine Schichtdicke abgesenkt und aus einem Vorratsbehälter wird eine neue Pulverschicht aufgebracht.
Nach dem Herstellen des dreidimensionalen Formkörpers wird das nicht verfestigte Aufbaumaterial vom Maschinenbediener durch einen externen Sauger aus der Aufbaukammer entfernt. Hierzu wird die in der Aufbaukammer verfahrbar angeordnete Bauplattform nach oben gefahren, um mittels des Saugers das nicht verfestigte Aufbaumaterial zu entfernen.
Diese Vorgehensweise weist den Nachteil auf, dass durch den Personeneinsatz eine kostenintensive Herstellung eines Formkörpers gegeben ist. Darüber hinaus steht die manuelle Absaugung einer Prozessautomation entgegen.
Aus der DE 199 37 260 AI geht ein Verfahren hervor, bei welchem außerhalb der Prozesskammer zur Herstellung eines Formkörpers in einer separaten Vorrichtung ein gesteuertes Entfernen von nicht verfestigtem Aufbaumaterial erfolgt. Hierfür ist ein Behälter vorgesehen, der sowohl in der Prozesskammer zur Herstellung des Formkörpers als auch in der separaten Vorrichtung zum Entfernen des nicht verfestigten Aufbaumaterials einsetzbar ist.
Die Herstellung der Formkörper erfolgt zumeist bei hohen Temperaturen bis zu 500 °C, um eine gute Verbindung zwischen den einzelnen Schichten zu erzielen sowie einen spannungsarmen und rissfreien Aufbau des Formkörpers zu ermöglichen. Zur Handhabung des Behälters nach dem Herstellen des Formkörpers ist erforderlich, dass eine definierte Abkühlphase gegeben ist, um eine gefahrlose Handhabung des Behälters zu ermöglichen. Außerdem sollte der fertiggestellte Formkörper gleichmäßig und mit angepasster Geschwindigkeit gekühlt werden, um Spannungen im Formkörper zu reduzieren.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Formkörpers bereitzustellen, bei dem beziehungsweise bei der die Herstellungszeit des Formkörpers verkürzt und die Handhabung vereinfacht wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach dem Patentanspruch 1 beziehungsweise durch eine Vorrichtung nach dem Patentanspruch 16 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Nach der Fertigstellung des Formkörpers in einer Prozesskammer wird ein den Formkörper aufnehmender Träger innerhalb einer Aufbaukammer aus einer Bearbeitungsposition in eine Kühlposition, Absaugposition oder Kühl- und Absaugposition verfahren. In Abhängigkeit der Bearbeitungsstrategie, der Prozessdauer, des Aufbaumaterials, der Geometrie des Formkörpers, sowie weiterer Prozessparameter für die Herstellung eines Formkörpers werden die Positionen innerhalb der Aufbaukammer angefahren. Durch das Positionieren des Trägers innerhalb der Aufbaukammer kann das den Formkörper teilweise umgebende, nicht verfestigte Aufbaumaterial innerhalb der Aufbaukammer während des Kühlens bis zur Absaugung zwischengelagert und in einer Absaugposition innerhalb kurzer Zeit vollständig abgeführt werden.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Träger vor oder nach dem direkten oder indirekten Kühlen des Formkörpers in eine Absaugposition verfahren wird, in der das nicht verfestigte Aufbaumaterial aus der Aufbaukammer entfernt wird. Hierfür ist vorgesehen, dass ein Volumenstrom erzeugt wird, der die Aufbaukammer durchströmt, wodurch ein Entfernen des nicht verfestigten Aufbaumaterials und eine Kühlung des Formkörpers und des Trägers erfolgt.
In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt zunächst eine direkte Kühlung des Trägers und eine indirekte Kühlung des Formkörpers. Während dieser Abkühlphase kann auch die Aufbaukammer gekühlt werden. Im Anschluss wird das ebenfalls zumindest teilweise abgekühlte, nicht verfestigte Aufbaumaterial aus der Aufbaukammer entfernt. Zum Entfernen von nicht verfestigtem Aufbaumaterial und zur Kühlung des Trägers und des fertiggestellten Formkörpers ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass ein Saugstrom die Aufbaukammer durchströmt. Das nicht verfestigte, pulverförmige Aufbaumaterial kann in einfacher Weise in der Absaugposition des Trägers entfernt werden. Dadurch kann sowohl eine hohe Effizienz für die Herstellung von Formkörpern gegeben sein als auch eine erhebliche Verringerung der Verschmutzung der Umgebung durch nicht verfestigtes Aufbaumaterial. Durch einen den Träger durchströmenden Volumenstrom kann eine einfache und effektive Kühlung des Trägers gegeben sein. Somit können mit einem Volumenstrom bei unterschiedlicher Positionierung des Trägers innerhalb der Aufbaukammer mehrere Funktionen erfüllt werden.
Die Bauplattform wird während des Aufbaus des Formkörpers durch Heizelemente auf eine Temperatur von beispielsweise 300 °C bis 500 °C aufgeheizt. Zur Kühlung des Trägers nach der Fertigstellung des Formkörpers ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass der Träger in eine Kühlposition überführt wird, in welcher die Bauplattform des Trägers zumindest teilweise durchströmt und gekühlt wird. Durch das zumindest teilweise Durchströmen der Bauplattform kann zunächst eine schnelle Kühlung der Bauplattform erfolgen und gleichzeitig eine indirekte Kühlung des Formkörpers bewirkt werden, welcher auf der Bauplattform aufliegt.
Die zumindest eine Einlassöffnung in der Aufbaukammer zum Zuführen des Volumenstromes ist im Wesentlichen deckungsgleich zu Kühlkanälen der Bauplattform in einer Kühlposϊtion vorgesehen. Dadurch kann eine gute Durchströmung mit einer hohen Durchströmungsgeschwindigkeit gegeben sein, wodurch eine effiziente Kühlung erzielt wird.
Die Erzeugung des Kühlstromes erfolgt bevorzugt durch Ansaugen von Umgebungsluft. Diese wird bevorzugt vor dem Zuführen in die Aufbaukammer filtriert. Dadurch kann eine gereinigte Luft zugeführt werden. Darüber hinaus ist diese Ausgestaltung kostengünstig, da die gereinigte Luft des Kühlstromes wieder in die Umgebung abgegeben werden kann. Gleichzeitig weist diese Ausgestaltung den Vorteil auf, dass mit ein und derselben Zuführung der Umgebungsluft und den in der Aufbaukammer vorgesehenen Ein- und Auslassöffnungen sowohl die Absaugung des nicht verfestigten Aufbaumaterials als auch die Kühlung der Bauplattform und des Formkörpers ermöglicht wird.
Alternativ zur Ausgestaltung eines Saugstromes kann vorgesehen sein, dass die Umgebungsluft oder ein gasförmiges Medium durch ein der zumindest einen Einlassöffnung vorgeschaltetes Gebläse unter Druck zugeführt wird. Des Weiteren kann alternativ vorgesehen sein, dass zur Kühlung der Bauplattform und des Formkörpers ein Gasstrom oder Gas- /Luftstrom eingesetzt wird.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein gepulster Volumenstrom zur Kühlung der Bauplattform erzeugt wird. Dadurch kann in Abhängigkeit der Pulsdauer und/oder des Volumenstromes die Abkühlgeschwindigkeit der Bauplattform und des Formkörpers beeinflusst werden. Der Formkörper wird bevorzugt innerhalb einer an die Form, Größe und/oder das Aufbaumaterial des Formkörpers angepassten Zeitdauer gleichmäßig abgekühlt, um den Aufbau von Eϊgenspannungen zu vermeiden.
Zur gleichzeitigen Kühlung der Bauplattform und des Formkörpers kann gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass der Träger in eine Position gebracht werden kann, so dass in Höhe der Kühlkanäle des Trägers in der Aufbaukammer Ein- und Auslassöffnungen vorgesehen sind und im Bereich des Formkörpers des Weiteren Ein- und Auslassöffnungen angeordnet oder beide Bereiche überdeckende Ein- und Auslassöffnungen vorgesehen sind. Dadurch kann eine gleichzeitige Kühlung von Formkörper und Bauplattform sowie ein Entfernen von nicht verfestigtem Aufbaumaterial ermöglicht sein.
Um beispielsweise eine getrennte Kühlung von Bauplattform und Formkörper zu ermöglichen, werden bevorzugt die Volumenströme zur Kühlung der Bauplattform und des Formkörpers jeweils getrennt eingestellt und angesteuert. Dadurch kann die Abkühlrate der Bauplattform wesentlich höher als die des Formkörpers vorgesehen werden. Gleichzeitig kann durch den separaten Volumenstrom, welcher für den Formkörper vorgesehen ist, eine weitere Kühlung der Aufbaukammer ermöglicht werden.
Zum Entfernen von nicht verfestigtem Aufbaumaterial, insbesondere durch die Erzeugung eines Saugstromes, wird die Bauplattform unterhalb oder von unten an zumindest eine Auslassöffnung in der Aufbaukammer angrenzend positioniert. Dadurch wird auch die Absaugung einer Bodenfläche einer Bauplattform ermöglicht, auf weicher der Formkörper aufgebaut wird und die von dem Formkörper nicht eingenommen ist.
Der Beginn der Absaugung wird bevorzugt durch ein Sensorelement ü- berwacht, welches nach dem Anbringen eines Verschlusselementes auf eine Öffnung der Aufbaukammer ein Signal an eine Steuer- und Recheneinheit weiterleitet. Dadurch wird sichergestellt, dass eine geschlossene Aufbaukammer zum Entfernen des nicht verfestigten Aufbaumaterials geschaffen ist. Während des Entfernens des nicht verfestigten Aufbaumaterials durch einen Saugstrom entstehen Verwirbelungen in dem geschlossenen Raum. Dadurch können an dem Formkörper anhaftende Pulverteilchen, welche nicht verfestigt wurden, zumindest teilweise abgelöst und abgesaugt werden.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Erzeugung des Saugstromes manuell angesteuert wird, nachdem an der Steuerung bestätigt wurde, dass ein Verschlusselement auf der Öffnung der Aufbaukammer vorgesehen ist.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass während des Entfernens des nicht verfestigten Aufbaumaterials der Träger zumindest geringfügig auf und ab bewegt wird. Dadurch kann erzielt werden, dass durch das Einströmen eines Volumenstromes in die Aufbaukammer der Formkörper über einen größeren Bereich angeströmt wird. Dadurch kann das Ablösen von an dem Formkörper anhaftendem, jedoch nicht verfestigtem Aufbaumaterial erhöht werden. Die Auf- und Abbewegung kann durch eine Steuer- und Recheneinheit gesteuert wer- den, wobei der Verfahrweg und die Verfahrdauer anwendungsspezifisch eingestellt werden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass zur Kühlung oder Absaugung von nicht verfestigtem Aufbaumaterial ein kontinuierlicher Volumenstrom, ein zunehmender, pulsierender oder abnehmender Volumenstrom erzeugt wird. In Abhängigkeit der Geometrie des Formkörpers, der Art des Aufbaumaterials sowie der Betriebstemperatur werden die Volumenströme eingestellt. Beispielsweise kann mit einem zunehmenden Volumenstrom zunächst ein wesentlicher Anteil von nicht verfestigtem Aufbau material abgesaugt werden, um gegen Ende des Absaugvorganges mit einer geringen Menge an noch verbleibendem Aufbaumaterial einen hohen Verwirbelungsgrad zu erzielen und damit den Reinigungseffekt zu erhöhen.
Bei einer nicht vollständig erfolgten Entfernung des nicht verfestigten Aufbaumaterials beispielsweise aus Hohlräumen und Hinterschneidungen des Formkörpers wird vorteilhafterweise eine manuell zu betätigende Saugdüse zur Reinigung eingesetzt. Der Formkörper verbleibt hierfür zumindest teilweise in der Aufbaukammer, so dass eine kontrollierte Reinigung erfolgen kann.
Zur Erzeugung eines Saugstromes wird bevorzugt ein Gebläse eingesetzt, welches mehrere Saugströme für wenigstens zwei Prozesskammern erzeugt. Dieses Gebläse ist bevorzugt als Radialgebläse ausgebildet. Durch die Leistungsfähigkeit des Gebläses können mehrere Prozesskammern bedient werden. Der Volumenstrom zur Erzeugung einer Saugleistung ist sowohl durch den Querschnitt der Ein- und Auslassöffnungen als auch durch eine Einstellung der Saugparameter am Gebläse bestimmt.
Bevorzugt wird die Absaugung des nicht verfestigten Aufbaumaterials mit einem Luftstrom durchgeführt. Zum Absaugen von sehr warmem, nicht verfestigtem Aufbaumaterial ist bevorzugt ein Gas-/Luftstrom oder ein Gasstrom vorgesehen, um eine Funkenbildung zu vermeiden und somit eine Explosionsgefahr zu verringern. Das durch einen Saugstrom abgeführte und nicht verfestigte Aufbaumaterial wird vorteilhafterweise einer Abscheidevorrichtung und einem Filter zugeführt. Diese Komponenten sind den zur Prozesssteuerung dienenden Sperreinrichtungen in den Absaugleitungen nachgeschaltet. Dadurch kann eine Reinigung und Filtrierung des Volumenstromes, insbesondere des Luftstromes oder Gasstromes, erzielt werden, so dass dieser wieder an die Umgebung abgegeben werden kann. Gleichzeitig kann eine Rückführung des nicht verfestigten Aufbaumaterials zur erneuten Verwendung beim schichtweisen Aufbau ermöglicht sein. Vorteilhafterweise wird das rückgeführte, nicht verfestigte Aufbaumaterial gesiebt und gereinigt. Dies kann in einer in die Abscheidevorrichtung integrierten oder einer externen Reinigungs- und Aufbereitungseinheit erfolgen.
Die Kühlung der Bauplattform und somit des Formkörpers wird nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung durch einen in der Bauplattform angeordneten Temperaturfühler überwacht. Dadurch kann eine gesteuerte Kühlung erfolgen und vorteilhafterweise die Pulsdauer und/oder der Volumenstrom in Art und Durchflussrate in Abhängigkeit der tatsächlich erfassten Temperatur durch die Steuer- und Recheneinheit eingestellt und angepasst werden.
Die Kühlposition wird solange eingenommen, bis bevorzugt eine Temperatur an oder in der Bauplattform des Trägers von weniger als 50 °C durch den Temperaturfühler erfasst wird. Bei Unterschreiten dieser Temperatur wird ein Signal ausgegeben, und der Träger fährt in eine weitere Position, in der das nicht verfestigte Aufbaumaterial aus der Aufbaukammer abgesaugt wird und anschließend in eine Position, in der der Formkörper von der Bauplattform aus der Aufbaukammer entnommen wird.
Der Volumenstrom zur Kühlung zumindest der Bauplattform wird vorteilhafterweise ebenso wie der Saugstrom zur Absaugung des nicht verfestigten Aufbaumaterials einer Abscheidevorrichtung und einem Filter zugeführt, welche einem Gebläse vorgeschaltet sind. Dadurch kann eine Verringerung der Bauteilkomponenten und Vereinfachung des Aufbaus gegeben sein. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist insbesondere eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 16 vorgesehen, welche in zumindest einem Wandabschnitt der Aufbaukammer wenigstens eine Einlassöffnung und wenigstens eine Auslassöffnung für einen Volumenstrom eines Mediums aufweist, der die Aufbaukammer durchströmt.
Dadurch kann in Abhängigkeit der Position des Trägers innerhalb der Aufbaukammer zur zumindest einen Einlassöffnung und zumindest einen Auslassöffnung eine Entfernung von nicht verfestigtem Aufbaumaterial und/oder eine Kühlung des Trägers oder dessen Komponenten gegeben sein. Gleichzeitig kann eine in einer Prozesskammer integrierte Absaugung beziehungsweise Entfernung von nicht verfestigtem Aufbaumaterial und Kühlung zumindest des Trägers sowie gegebenenfalls der Aufbaukammer gegeben sein. Durch die integrierte Anordnung und Ausgestaltung zur Kühlung der Bauteϊlkomponenten als auch der Entfernung von nicht verfestigtem Aufbaumaterial wird eine Reduzierung der Prozessdauer und somit eine Erhöhung der Wirtschaftlichkeit erzielt. Auch werden die Gefahr der Verschmutzung der Umgebung und damit verbundene Gesundheitsrisiken durch nicht verfestigtes Aufbaumaterial bei der Entnahme des Formkörpers aus der Aufbaukammer erheblich reduziert.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ist vorgesehen, dass der zumindest einen Einlassöffnung oder zumindest einen Auslassöffnung oder der zumindest einen Einlass- und der zumindest einen Auslassöffnung der Prozesskammer jeweils eine Sperreinrichtung zugeordnet ist. Dadurch kann die Prozesskammer bedarfsmäßig hermetisch abgeriegelt werden. Es kann beispielsweise ein Sauggebläse für mehrere Prozesskammern vorgesehen sein, um einen Ansaugstrom oder Volumenstrom zu erzeugen. Durch die Schließung der Ein- und/oder Auslassöffnungen sind die Prozesskammern bezüglich der Absaugung und Kühlung unabhängig voneinander, wodurch eine effiziente Arbeitsweise und eine hohe Auslastung einer Strahlquelle ermöglicht ist.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ist vorgesehen, dass in einer Auslassöffnung einer Aufbaukammer, in einer Auslassöffnung einer Pulverfalle der Prozesskammer und vorzugsweise in einer Abführleitung einer Düse zur Handabsaugung jeweils eine Sperreinrichtung vorgesehen ist. Somit sind sämtliche Öffnungen, welche zwischen der Prozesskammer oder Aufbaukammer und dem Gebläse angeordnet sind, verschließbar. Bevorzugt sind die Sperreinrichtungen einzeln oder in Gruppen ansteuerbar, so dass die Sperreinrichtungen entsprechend den aktuellen Arbeitsschritten und Prozessparametern geöffnet oder geschlossen sind. Dadurch kann des Weiteren erzielt werden, dass eine stufenlose Einstellung des Volumenstromes zur Kühlung und/oder Absaugung ermöglicht ist. Somit kann zusätzlich zur Veränderung des Volumenstromes über die Gebläseleistung auch über die Sperreinrichtungen eine Einstellung des Volumenstromes ermöglicht sein, welcher die Prozesskammer durchströmt. Die Sperreinrichtungen sind bevorzugt als Quetschventile ausgebildet, welche eine hohe Standfestigkeit aufweisen.
Zur Entfernung von nicht verfestigtem Aufbaumaterial ist bevorzugt ein Volumenstrom aus Gas, Umgebungsluft oder einem Gas-/Luftgemisch vorgesehen. Die Auswahl des Mediums für den Volumenstrom zur Absaugung von nicht verfestigtem Aufbaumaterial ist abhängig von dem verwendeten Werkstoffpulver. Bevorzugt ist die Absaugung mit Umgebungsluft vorgesehen. Um bereits bei höheren Temperaturen nicht verfestigtes Aufbaumaterial abzusaugen und einer möglichen Explosionsgefahr vorzubeugen wird alternativ die Absaugung unter Schutzgas vorgesehen.
Zur Durchströmung der Aufbaukammer sind wenigstens eine Einlassöffnung und Auslassöffnung in der Aufbaukammer einander gegenüberliegend angeordnet. Dadurch kann ein hoher Wirkungsgrad zur Entfernung des nicht verfestigten Aufbaumaterials und zur Kühlung des Trägers und/oder der Prozesskammer erzielt werden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens eine Einiassöffnung auf gleicher Höhe zur wenigstens einen Auslassöffnung oder höher in dem Wandabschnitt der Aufbaukammer angeordnet ist. Beispielsweise beim Entfernen von nicht verfestigtem Aufbaumaterial kann eine gestufte Ausgestaltung von wenigstens einer Einlassöffnung und wenigstens einer Auslassöffnung von Vorteil sein, wodurch eine gezielte Verwirbelung des verbleibenden und nicht verfestigten Aufbaumaterials innerhalb der Aufbaukammer erzeugt wird.
Die Anzahl der Einlassöffnungen und der Auslassöffnungen sind bevorzugt gleich ausgebildet. Dadurch kann eine gleichmäßige und konstante Durchströmung erzielt werden. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Anzahl der Einiassöffnungen geringer als die Anzahl der Auslassöffnungen, vorzugsweise bei gleicher Größe, ausgebildet ist, um einen Düseneffekt in der Aufbaukammer zum Entfernen des nicht verfestigten Aufbaumaterials und zur Kühlung zu erzielen. Abweichend hiervon kann durch die Veränderung der Größe der Einlassöffnungen zu den Auslassöffnungen ein entsprechendes Zahlenverhältnis ausgewählt werden.
Zur gleichmäßigen Durchströmung der Aufbaukammer ist des Weiteren vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Geometrie der zumindest einen Einlassöffnung und zumindest einen Auslassöffnung ähnlich oder gleich ausgebildet sind. Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass zumindest die Einlassöffnungen düsenförmig ausgebildet sind, um beispielsweise eine erhöhte Einströmgeschwindigkeit zu erzielen, wodurch nicht verfestigtes Aufbaumaterial vom Formkörper leichter zu lösen ist.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mehrere Einlassöffnungen innerhalb eines Segmentbereiches an der Umfangswand der Aufbaukammer vorgesehen sind. Dadurch kann beispielsweise ein Bereich von bis zu 180° vorgesehen sein, innerhalb dessen Einlassöffnungen positioniert sind. Durch die insbesondere düsenförmige Ausgestaltung kann eine zielgerichtete Abstrahlung des Formkörpers erzielt werden. Insbesondere bei einer zusätzlichen Auf- und Abbewegung des Trägers kann zumindest eine Vorreinigung des Formkörpers gegeben sein. Die Ein- und Auslassöffnungen können auch gruppenweise vorgesehen sein oder an die Form und Anordnung der Kühlkanäle des Trägers angepasst sein. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Bauplattform des Trägers Kühlkanäle aufweist, welche in einer Kühlposition der Prozesskammer im Wesentlichen deckungsgleich zu den zumindest einen Einlass- und Auslassöffnungen angeordnet sind. Dadurch kann eine hohe Durchströmungsgeschwindigkeit erzielt werden, wodurch ein erhöhter Wärmetransport ermöglicht ist. Die Geometrie der zumindest einen Einlassöffnung und zumindest einen Auslassöffnung entspricht nach einer bevorzugten Ausführungsform der Geometrie der Kühlkanäle, welche insbesondere in der Bauplattform vorgesehen sind. Dadurch kann eine störungsfreie Ein- kopplung des Volumenstromes und eine optimale Kühlung erzielt werden.
Die zumindest eine Eϊnlassöffnung und zumindest eine Auslassöffnung sind vorteilhafterweise in einem Abstand unterhalb einer Bodenfläche in der Aufbaukammer vorgesehen, welche zumindest der maximalen Bauhöhe eines herzustellenden Formkörpers entspricht. Dadurch kann der Träger nach der Herstellung des Formkörpers in der Aufbaukammer abgesenkt werden und ein gezieltes Abführen von nicht verfestigtem Auf- baumateriai ist ermöglicht.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Durchflussrate des Volumenstromes zur Entfernung von nicht verfestigtem Aufbaumaterial und vorzugsweise auch zur Kühlung des Trägers durch ein Gebläse gesteuert wird. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Durchflussrate des Volumenstromes durch die Begrenzung eines Öffnungsquerschnittes der Ein- und Auslassöffnung gesteuert wird.
Die Prozesskammer umfasst vorteilhafterweise ein Filter, durch das gereinigte Umgebungsluft oder ein alternatives Kühlmediurn über eine Zuführleitung einer Aufbaukammer zugeführt wird.
Der Volumenstrom zur Kühlung der Bauplattform und des Formkörpers wird vorteilhafterweise ebenso wie der Saugstrom zur Absaugung des nicht verfestigten Aufbaumaterials einer Abscheidevorrϊchtung und vorzugsweise einem Filter zugeführt.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der fertiggestellte Formkörper drehbar auf dem Träger positioniert ist. Durch die drehbare Anordnung des Formkörpers wird die Reinigungswirkung beim Entfernen des nicht verfestigten Aufbaumaterials erhöht.
Bevorzugt wird der Formkörper zumindest einmal um 360° gedreht, so dass jeder Umfangsabschnitt des Formkörpers der zumindest einen Einlassöffnung zugeordnet ist. Gleichzeitig können durch die Drehung und der in der Aufbaukammer hervorgerufenen Verwirbelung zusätzliche Impulse an der Oberfläche des Formkörpers auftreten, um die Reinigungswirkung zu erhöhen. Darüber hinaus weist die drehbare Anordnung des Formkörpers während des Entfernens von nicht verfestigtem Aufbaumaterial und der gleichzeitigen Kühlung der Aufbaukammer den Vorteil auf, dass eine gleichmäßige Kühlung auf der Oberfläche durch den einströmenden beziehungsweise durchströmenden Volumenstrom ermöglicht ist.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand den in den Zeichnungen dargestellten Beispielen näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Figur 2 eine schematische Schnittdarstellung einer Prozesskammer in einer Bearbeitungsposition beim Herstellen eines Formkörpers, Figur 3 eine schematische Schnϊttdarstellung der Prozesskammer nach Figur 2 nach dem schichtweisen Aufbau eines Formkörpers in einer Kühlposition,
Figur 4 eine schematische Schnittdarstellung der Prozesskammer nach Figur 2 nach dem schichtweisen Aufbau eines Formkörpers in einer Absaugposition,
Figur 5 einen schematischen Teilschnitt einer Prozesskammer mit einer Zuführeinrichtung,
Figur 6 eine schematische Darstellung von zwei Prozesskammern und eine Verbindung der dazugehörigen Komponenten und
Figur 7 eine schematϊsche Ansicht einer Aufbaukammer mit einer alternativen Zuführung von Volumenströmen.
In Figur 1 ist schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung 11 zur Herstellung eines dreidimensionalen Formkörpers durch aufeinanderfolgendes Verfestigen von Schichten eines pulverförmigen Aufbaumaterials dargestellt. Die Herstellung eines Formkörpers durch Laserschmelzen ist beispielsweise in der DE 196 49 865 Cl beschrieben. Die Vorrichtung 11 umfasst eine in einem Maschinengestell 14 angeordnete Strahlquelle 16 in Form eines Lasers, beispielsweise eines Festkörperlasers, welcher einen gerichteten Strahl abgibt. Dieser Strahl wird über eine Strahlablenkeinrichtung 18, beispielsweise in Form eines oder mehrerer ansteuerbarer Spiegel, als abgelenkter Strahl auf eine Arbeitsebene in einer Prozesskammer 21 fokussiert. Die Strahlablenkeinrichtung 18 ist entlang einer Linearführung 22 zwischen einer ersten Prozesskammer 21 und einer weiteren Prozesskammer 24 motorisch verfahrbar angeordnet. Ü- ber Stellantriebe kann eine exakte Position der Strahlablenkeinrichtung 18 zu den Prozesskammern 21, 24 angefahren werden. In dem Maschinengestell 14 ist des Weiteren eine Steuer- und Recheneinheit 26 zum Betrieb der Vorrichtung 11 und zur Einstellung einzelner Parameter für die Arbeitsprozesse zur Herstellung der Formkörper vorgesehen. Die erste Prozesskammer 21 und zumindest eine weitere Prozesskammer 24 sind getrennt zueinander angeordnet und hermetisch getrennt voneinander vorgesehen.
In Figur 2 ist die Prozesskammer 21 beispielhaft im Vollquerschnϊtt dargestellt. Die Prozesskammer 21 umfasst ein Gehäuse 31 und ist durch eine Öffnung 32 zugänglich, welche durch wenigstens ein Verschlusselement 33 verschließbar ist. Das Verschlusselement 33 ist bevorzugt als schwenkbarer Deckel ausgebildet, der durch Verriegelungselemente 34, wie beispielsweise Kniehebelelemente, in einer geschlossenen Position fixierbar ist. Zur Abdichtung der Prozesskammer 21 ist an dem Gehäuse 31 nahe der Öffnung 32 eine Dichtung 36 vorgesehen, die vorzugsweise als Elastomerdichtung ausgebildet ist. Das Verschlusselement 33 weist einen Bereich 37 auf, der für die elektromagnetische Strahlung des Laserstrahls durchlässig ist. Bevorzugt ist ein Fenster 38 aus Glas oder Quarzglas eingesetzt, welches Antireflexbeschichtungen an der Ober- und Unterseite aufweist. Das Verschlusselement 33 kann vorzugsweise wassergekühlt ausgebildet werden.
Die Prozesskammer 21 umfasst eine Bodenfläche 41. In diese Bodenfläche 41 mündet von unten eine Aufbaukammer 42, in welcher ein Träger 43 auf- und abbewegbar vorgesehen und geführt ist. Der Träger 43 umfasst zumindest eine Bodenplatte 44, die über eine Hubstange oder Hubspindel 46 auf- und abbewegbar angetrieben ist. Hierzu ist ein Antrieb 47, beispielsweise ein Zahnriemenantrieb, vorgesehen, welcher die feststehende Hubspindel 46 auf- und abbewegt. Die Bodenplatte 44 des Trägers 43 wird vorzugsweise zumindest während des schichtweisen Aufbaus durch ein fluides Medium gekühlt, welches vorzugsweise Kühlkanäle in der Bodenplatte 44 durchströmt. Zwischen der Bodenplatte 44 und der Bauplattform 49 des Trägers 43 ist eine Isolierschicht 48 aus einem mechanisch stabilen,, thermisch isolierenden, Material angeordnet. Dadurch kann eine Erwärmung der Hubspindel 46 durch die Heizung der Bauplattform 49 und eine damit einhergehende Beeinflussung der Positionierung des Trägers 43 verhindert werden. Entlang der Bodenfiäche 41 der Prozesskammer 21 verfährt eine Auftrags- und Nϊvelliereinrichtung 56, welche ein Aufbaumaterial 57 in die Aufbaukammer 42 aufbringt. Durch selektives Aufschmelzen des Aufbaumaterials 57 wird eine Schicht auf den Formkörper 52 aufgebaut.
Das Aufbaumaterial 57 besteht bevorzugt aus Metall- oder Keramikpulver. Auch andere für das Laserschmelzen und Lasersintern geeignete und verwendete Werkstoffe werden eingesetzt. In Abhängigkeit des herzustellenden Formkörpers 52 werden die einzelnen Werkstoffpulver ausgewählt.
Die Prozesskammer 21 weist an einer Seite eine Einströmdüse 61 zur Zuführung von Schutzgas oder Inertgas auf. An einer gegenüberliegenden Seite ist eine Absaugdüse oder Absaugöffnung 62 vorgesehen, um das zugeführte Schutz- oder Inertgas abzuführen. Während der Herstellung des Formkörpers 52 wird eine laminare Strömung an Schutz- oder Inertgas erzeugt, um beim Aufschmelzen des Aufbaumaterials 57 eine Oxidation zu vermeiden und das Fenster 38 im Verschlusselement 33 zu schützen. Vorzugsweise wird die hermetisch abgeriegelte Prozesskammer 21 während des Aufbauprozesses unter einem Überdruck von beispielsweise 20 hPa gehalten, wobei auch deutlich höhere Drücke denkbar sind. Dadurch kann während des Aufbauprozesses kein Luftsauerstoff in die Prozesskammer 21 eindringen. Bei der Umwälzung des Schutz- oder Inertgases kann gleichzeitig eine Kühlung erfolgen. Außerhalb der Prozesskammer 21 ist vorzugsweise eine Kühlung und Filtrierung des Schutz- oder Inertgases von aufgenommenen Partikeln des Aufbaumaterials 57 vorgesehen.
Die Aufbaukammer 42 ist bevorzugt zylindrisch ausgebildet. Weitere Geometrien können ebenfalls vorgesehen sein. Der Träger 43 oder zumindest Teile des Trägers 43 sind an die Geometrie der Aufbaukammer 42 angepasst. In der Aufbaukammer 42 wird der Träger 43 zum schichtweϊ- sen Aufbau gegenüber der Bodenfläche 41 nach unten bewegt. Die Höhe der Aufbaukammer 42 ist an die Aufbauhöhe beziehungsweise die maximal aufzubauende Höhe eines Formkörpers 52 angepasst. Eine Umfangswand 83 der Aufbaukammer 42 schließt unmittelbar an die Bodenfläche 41 an und erstreckt sich nach unten, wobei diese Umfangswand 83 an der Bodenfläche 41 aufgehängt ist. In der Umfangswand 83 ist zumindest eine Einlassöffnung 112 vorgesehen. Diese Einlassöffnung 112 steht mit einer Zuführleϊtung 111 in Verbindung, welche ein Filter 126 außerhalb des Gehäuses 31 aufnimmt. Umgebungsluft wird über das Filter 126 und die Versorgungsleitung 111 durch die Einlassöffnung 112 der Aufbaukammer 42 zugeführt. Die Aufbaukammer 42 weist des Weiteren zumindest eine Auslassöffnung 113 in der Umfangswand 83 auf, an welche sich eine Abführleitung 114 anschließt, die aus dem Gehäuse 31 herausführt und in eine Abscheidevorrichtung 107 mündet. Dieser nachgeschaltet ist ein Filter 108, welches über eine Verbindungsleϊtung 118 den aus der Aufbaukammer 42 abgeführten Volumenstrom abführt. Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die Einlassöffnung 112 und die Auslassöffnung 113 miteinander fluchten. Ebenso können die Öffnungen 112, 113 zueinander versetzt angeordnet sein, sowohl in Bezug auf die Höhe als auch deren Zuführposition in radialer Richtung beziehungsweise rechtwinklig zur Längsachse der Aufbaukammer 42.
Die Bauplattform 49 setzt sich aus einer Heizplatte 136 und einer Kühlplatte 132 zusammen. In der Heizplatte 136 sind strichliniert Heizelemente 87 dargestellt. Des weiteren umfasst die Heizplatte 136 einen nicht näher dargestellten Temperaturfühler. Die Heizelemente 87 und der Temperaturfühler stehen mit Versorgungsleitungen 91, 92 in Verbindung, die wiederum durch die Hubspindel 46 zur Bauplattform 49 geführt sind. Am Außenumfang 93 der Bauplattform 49 ist eine umlaufende Nut 81 vorgesehen, in welcher ein oder mehrere Dichtringe 82 eingesetzt sind, dessen oder deren Durchmesser geringfügig veränderbar und an die Einbausituation und Temperaturschwankungen anpassbar ist. Der oder die Dichtringe 82 liegen an einer Umfangswand 83 der Aufbau- Kammer 42 an. Dieser Dichtring 82 weist eine .Oberflächenhärte auf, , welche geringer ist als die der Umfangswand 83. Die Umfangswand 83 weist vorteilhafterweϊse eine Oberflächen härte auf, welche größer als die Härte des Aufbaumaterials 57 ist, welches für den Formkörper 52 vorgesehen ist. Dadurch kann sichergestellt werden, dass eine Beschädigung der Umfangswand 83 bei längerem Gebrauch verhindert wird und ledig- lieh der Dichtring 82 als Verschleißteil entsprechend den Wartungsintervallen ausgetauscht werden muss. Vorteilhafterweise ist die Umfangswand 83 der Aufbaukammer 42 oberflächenbeschichtet, beispielsweise verchromt.
Die Bodenplatte 44 umfasst eine Wasserkühlung, welche zumindest während des Aufbaus des Formkörpers 52 in Betrieb ist. Über eine Kühlleitung 86, welche durch die Hubspindel 46 der Bodenplatte 44 zugeführt ist, wird Kühlflüssigkeit den in der Bodenplatte 44 vorgesehenen Kühlkanälen zugeführt. Als Kühlmedϊum ist vorzugsweise Wasser vorgesehen. Durch die Kühlung kann die Bodenplatte 44 beispielsweise auf eine im wesentlichen konstante Temperatur von 20 °C bis 40 °C eingestellt werden.
Der Träger 43 weist zur Aufnahme eines Formkörpers 52 eine Substratplatte 51 auf, welche auf den Träger 43 fest oder lösbar durch eine Arretierung und/oder eine Ausrichthilfe positioniert ist. Die Heizplatte 136 wird vor Beginn der Herstellung eines Formkörpers 52 auf eine Betriebstemperatur zwischen 300 °C und 500 °C aufgeheizt, um einen spannungsarmen, rissfreien Aufbau des Formkörpers 52 zu ermöglichen. Der nicht näher dargestellte Temperaturfühler erfasst die Aufheiztemperatur oder Betriebstemperatur während des Aufbaus des Formkörpers 52.
Die Bauplattform 49 weist Kühlkanäle 101 auf, welche sich bevorzugt quer durch die gesamte Bauplattform 49 erstrecken. Es können ein oder mehrere Kühlkanäle 101 vorgesehen sein. Die Position der Kühlkanäle 101 ist beispielsweise an die Isolierschicht 48 angrenzend gemäß dem Ausführungsbeispiel dargestellt. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Kühlkanäle 101 sich nicht nur unterhalb von Heizelementen 87, sondern auch oberhalb und/oder zwischen den Heizelementen 87 erstrecken.
Nach dem Fertigstellen des Formkörpers 52 wird der Träger 43 aus der in Figur 2 dargestellten Bearbeitungsposition in eine erste Position oder Kühlposition 121 abgesenkt. Diese Position ist in Figur 3 dargestellt. Bereits während des Absenkens des Trägers 43 kann ein Volumenstrom aus der Umgebung über das Filter 126 und die Versorgungsleitung 111 der Aufbaukammer 42 zugeführt und über die Auslassöffnung 113 und Abführleitung 114 aus der Aufbaukammer 42 abgeführt werden. Bereits zu diesem Zeitpunkt als auch noch während des Aufbaus des Formkörpers 52 kann eine Kühlung der Aufbaukammer 42 gegeben sein.
Die Kühlposition 121 des Trägers 43 ist derart vorgesehen, dass Kühlkanäle 101 der Bauplattform 49 mit der zumindest einen Einlassöffnung 112 und zumindest einen Auslassöffnung 113 in der Umfangswand 83 der Aufbaukammer 42 fluchten. Der Volumenstrom durchströmt die Kühlkanäle 101, wodurch zumindest eine Kühlung der Bauplattform 49 gegeben ist. Die Kühlung kann durch einen gepulsten Saugstrom erfolgen. Durch die Länge der Pulsdauer, sowie deren Unterbrechung, kann die Abkühlrate in dem Formkörper 52 bestimmt werden. Bevorzugt ist eine gleichmäßige Kühlung über eine vorbestimmte Zeitdauer vorgesehen, damit der Aufbau von Eigenspannungen im Formkörper 52 gering gehalten wird. Die Kühlung kann auch durch einen Volumenstrom vorgesehen sein, der in seiner Durchflussmenge kontinuierlich zunimmt oder abnimmt. Ebenso kann ein Wechsel zwischen Zu- und Abnahme vorgesehen sein, um die gewünschte Abkühlrate zu erzielen. Durch den in der Heizplatte 136 vorgesehenen Temperaturfühler kann die Abkühlrate erfasst werden. Gleichzeitig kann über diesen Temperaturfühler die noch verbleibende Temperatur des Formkörpers 52 abgeleitet werden. Diese Kühlposition 121 wird solange eingehalten, bis der Formkörper 52 auf eine Temperatur von beispielsweise weniger als 50 °C abgekühlt ist. Gleichzeitig kann in dieser Kühlposition 121 die Bodenplatte 44 weiterhin gekühlt werden. Zusätzlich kann ebenso vorgesehen sein, dass an die Umfangswand 83 der Aufbaukammer 42 angrenzend oder in der Umfangswand 83 der Aufbaukammer 42 Kühlkanäle oder Kühlschläuche vorgesehen sind, welche ebenfalls dazu beitragen, dass eine Kühlung der Aufbaukammer 42, des Formkörpers 52 und des Trägers 43 ermöglicht ist.
Nach dem Kühlen des Formkörpers 52 auf die gewünschte oder voreingestellte Temperatur, wird der Träger 43 in eine weitere Position oder Absaugposition 128 überführt, welche in Figur 4 dargestellt ist. Diese beispielhaft dargestellte Absaugposition 128 dient zum Entfernen, insbesondere zur Absaugung, des Aufbaumaterials 57, welches beim Herstellen des Formkörpers 52 nicht verfestigt wurde. Vor dem Anlegen eines Saugstromes, der die Aufbaukammer 42 durchströmt, wird die Aufbaukammer 42 durch ein Verschlusselement 123 geschlossen. Dieses Verschlusselement 123 weist Befestigungselemente 124 auf, welche an oder in der Öffnung 32 angreifen, um das Verschlusselement 123 dicht zur Aufbaukammer 42 festzulegen. Das Verschlusselement 123 ist bevorzugt transparent ausgebildet, so dass das Absaugen von nicht verfestigtem Aufbaumaterial 57 überwacht werden kann. Durch einen die Aufbaukammer 42 durchströmenden Saugstrom wird eine Verwirbelung in der Aufbaukammer 42 erzeugt, wodurch das nicht verfestigte Aufbaumaterial 57 abgesaugt und der Abscheidevorrichtung 107 und dem Filter 108 zugeführt wird. Gleichzeitig erfolgt durch die Absaugung weiterhin eine Kühlung der Aufbaukammer 42, des Formkörpers 52 und der Bauplattform 49. Zusätzlich kann über zumindest eine Düse in dem Verschlusselement 123 eine weitere Luftzufuhr ermöglicht sein.
Die Absaugung des Aufbaumaterials 57 kann durch einen konstanten . Volumenstrom, einen gepulsten Volumenstrom oder einen Volumenstrom mit einem zunehmenden oder abnehmenden Massendurchsatz betrieben werden. Nach einer vorgegebenen Zeitdauer der Absaugung oder einer durch das Bedienpersonal einstellbaren Zeitdauer wird die Absaugung beendet.
Zur Entnahme des Formkörpers 52 wird das Verschlusselement 123 von der Aufbaukammer 42 abgenommen und der Träger 43 fährt in eine o- bere Position, so dass der Formkörper 52 zumindest teilweise oberhalb der Bodenfläche 41 der Prozesskammer 21 zur Entnahme positioniert wird.
In Figur 5 ist ein Ausführungsbeispiel für die Zuführung des Aufbaumaterials 57 über eine Zuführeinrichtung 72 in die Prozesskammer 21 dargestellt. Der Teilschnitt zeigt einen Zuführkanal 71, der mit einem nicht näher dargestellten Sammelbehälter oder Vorratsbehälter in Verbindung steht und Aufbaumaterial 57 bereitstellt. Die Zuführeinrichtung 72 um- fasst einen Schieber 73, welcher vorzugsweise eine schlitzförmige Öffnung 74 aufweist, die in einer ersten Position ermöglicht, dass das Aufbaumaterial 57 in die Öffnung 74 gelangt. Nach Positionieren des Schiebers 73 in einer zweiten Position wird das in der Öffnung 74 gespeicherte Aufbaumaterial 57 über einen Spalt 76 in die Auftrag- und Nivelliereinrichtung 56 befördert, welche im Anschluss daran durch eine Hin- und Herbewegung gemäß Pfeil 77 das Aufbaumaterial 57 in die Aufbaukammer 42 überführt. An den Umkehrpunkten für die Hin- und Herbewegung der Auftrag- und Nivelliereinrichtung 56 sind in der Bodenfläche 41 Aussparungen 79 vorgesehen, durch welche überschüssiges Aufbaumaterial 57 in eine Aufnahme oder Pulverfalle 80 abgeführt werden kann. Somit ist nach dem Einbringen des Aufbaumaterials 57 in die Aufbaukammer 42 die Bodenfläche 41 im wesentlichen frei von Aufbaumaterial 57. Durch die Ausgestaltung der Zuführeinrichtung 72 ist eine portionierte Zuführung von Aufbaumaterial 57 in die Prozesskammer 28 ermöglicht. Des weiteren ist durch diese Zuführeinrichtung 72 ermöglicht, dass ein einfacher und schneller Wechsel von einem Aufbaumaterial 57 zu einem weiteren Aufbaumaterial 57 gegeben ist, da diese Zuführeinrichtung 72 eine nahezu rückstandsfreie Einbringung des Aufbaumaterials 57 in die Prozesskammer 21 ermöglicht. Weitere Lösungen zur Ausgestaltung der Zuführeinrichtung 72 sind ebenfalls möglich. Beispielsweise kann die portionierte Zuführung des Aufbaumaterials 57 auch über ein steuerbares Verschlusselement und ein Sensorelement erfolgen, mit dem die Zuführmenge bestimmt wird. Ebenso ist es möglich, anstelle der beschriebenen Auftrag- und Nivelliereinrichtung 56 eine Einrichtung zu verwenden, die das Aufbaumaterial 57 nach Art eines Bedruckungsverfahrens in die Aufbaukammer 42 aufbringt.
Das Doppelkammer- oder Mehrkammerprinzip wird nachfolgend anhand der Figur 6 beschrieben, welche eine schematische Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung 11 zeigt, wobei gleichzeitig auch auf die vorangegangenen Figuren Bezug genommen wird.
Jede Prozesskammer 21, 24 umfasst ein Filter 126, durch das gereinigte Umgebungsluft über eine Zuführleitung 111 einer Aufbaukammer 42 zugeführt wird. Aus der Aufbaukammer 42 führt eine Abführleitung 114 den Volumenstrom ab, der außerhalb des Gehäuses 31 einer Abscheidevorrichtung 107 zugeführt wird. Dieser ist ein Filter 108 nachgeschalten. Des Weiteren umfasst die Prozesskammer 21, 24 jeweils eine Leitung 106, welche das in einer Pulverfalle 80 aufgefangene Aufbaumaterial 57 aus dem Gehäuse 31 abführt und der Abscheϊdevorrichtung 107 beziehungsweise der Abführleitung 114 zuführt. Diese Leitung 106 steht mit einer Auslassöffnung der Pulverfalle 80 in dem Gehäuse 31 in Verbindung, durch welche nicht benötigtes Aufbaumaterial 57 aufgenommen wird.
Jeder Prozesskammer 21, 24 sind als Sperrventile ausgebildete Sperreinrichtungen 176 zugeordnet. Diese Sperreinrichtungen 176 sind in einer bevorzugten Ausführungsform in der Auslassöffnung 113 der Abführleitung 114 sowie in den Auslassöffnungen der Pulverfalle 80 vorgesehen, in welche die Leitung zur Pulverabfuhr münden. Des Weiteren können diese Sperreinrichtungen 176 zwischen der Prozesskammer 21, 24 in einem Leitungsabschnitt der Abführleitung 114 und der Leitung 106 vor einer Abscheidevorrichtung 107 vorgesehen sein. Des Weiteren ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass in einer Absaugleitung 117 einer Düse 116 zur Handabsaugung von nicht verfestigtem Aufbaumaterial 57 oder der Düse 116 zugeordnet ebenfalls eine Sperreinrichtung 176 vorgesehen ist. Zusätzlich können zur Erhöhung der Sicherheit weitere Sperreinrichtungen 176 vorgesehen sein. Beispielsweise kann eine Sperreinrichtung 176 in der Einlassöffnung 112 der Zuführleitung 111 vorgesehen sein. Des Weiteren kann zusätzlich eine Sperreinrichtung 176 in der jeweils von der Prozesskammer 21, 24 in das Gebläse 109 mündenden Verbindungsleitungen 118 vorgesehen sein, um weitere Sicherheitsfunktionen auszubilden.
Die Sperreinrichtungen 176 sind einzeln oder in Funktionsgruppen zu- sammengefasst ansteuerbar, so dass die Ansteuerung in die einzelnen Arbeitsprozesse, wie Herstellen des Formkörpers, Abkühlen des Trägers und Absaugen des nicht verfestigten Aufbaumaterials 57, eingebunden sind. Dadurch wird sichergestellt, dass beispielsweise beim Absaugen von nicht verfestigtem Aufbaumaterial 57 oder Abkühlen des Trägers 43 in der Prozesskammer 21 durch Schließen der Sperreinrichtungen 176 der Prozesskammer 24 eine hermetische Abriegelung der Prozesskammer 24 zur Prozesskammer 21 gegeben ist. Bevorzugt werden als Sperreinrichtung 176 Quetschventϊle eingesetzt, die eine hohe Standfestigkeit aufweisen.
Die Ansteuerung der Sperreinrichtungen 176 erfolgt bevorzugt in Abhängigkeit der Position des Trägers 43 in der Aufbaukammer 42. Des Weiteren kann auch vorgesehen sein, dass das Signal zur Ansteuerung der Sperreinrichtungen 176 mit dem Steuersignal zum Betrieb des Gebläses 109 gekoppelt ist. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass alle Sperreinrichtungen 176 im Ruhezustand geschlossen sind und dass während des Absaugens beziehungsweise des Kühlens in einer Prozesskammer 21, 24 nur die dafür erforderlichen Sperreinrichtungen 176 geöffnet werden.
In die Abscheidevorrichtung 107 mündet des Weiteren eine Absaugleitung 117, welche eine Düse 116 zur manuellen Reinigung der Prozesskammer 21, 24 sowie des weiteren Umfeldes der Prozesskammer 21, 24 ermöglicht.
An der Düse 116 beziehungsweise an einem Rahmen zur Aufnahme der Düse 116 ist ein Sensorelement vorgesehen, welches beim Herausnehmen der Düse 116 aus der Halterung zur Handabsaugung automatisch das Gebläse 109 zuschaltet und die zugehörige Sperreinrichtung 176 öffnet, so dass die Düse 116 betriebsbereit ist. Die weiteren Sperreinrichtungen 176 bleiben hierbei geschlossen.
Die zumindest zwei Prozesskammern 21, 24 weisen des Weiteren vorzugsweise jeweils ein getrenntes Kühlsystem 103 (Figur 1) auf, welches Komponenten in und an dem Gehäuse 31 kühlt.
Die aus der Aufbaukammer 42 abgeführte Luft/Gas und das abgeführte Aufbaumaterial 57 werden somit jeweils einer jeder Prozesskammer 21, 24 zugeordneten Abscheidevorrichtung 107 und einem dieser nachgeschalteten Filter 108 zugeführt. Die Abscheidevorrichtung 107 umfasst einen Auffangbehälter, in welchem das abgeführte Aufbaumaterial 57 gesammelt wird. Dieses gesammelte Aufbaumaterial 57 kann durch ein Sieb zwischen der Abscheidevorrichtung 108 und dem Auffangbehälter gereinigt werden oder einer externen Aufbereitungsanlage zugeführt werden, um im Anschluss über die Zuführeinrichtung 72 für den weiteren schichtweisen Aufbau eines Formkörpers 52 verwendet zu werden. Durch die getrennte Absaugung, welche für jede Prozesskammer 21, 24 vorgesehen ist, können unterschiedliche Aufbaumaterialien eingesetzt werden, wobei eine Vermischung oder eine Verunreinigung des Aufbaumaterials 57 unterbunden ist. Insbesondere durch die Sperreinrichtungen 176 werden Beeinflussungen oder Vermischungen innerhalb der jeweiligen Kreisläufe, welche für jede Prozesskammer 21, 24 ausgebildet sind, verhindert.
Um die Kühlung und das Absaugen zu verbessern, sind in einer bevorzugten Ausführungsform weitere nicht näher dargestellte Zuführleitungen im Verschlusselement 33 der Prozesskammer 21, 24 vorgesehen, durch die ein zusätzlicher Gasstrom von oben auf den Formkörper 52 gerichtet wird. Zwischen den Zuführleitungen und den Prozesskammern 21, 24 sind Sperreinrichtungen 176 vorgesehen, die eine Steuerung der Gasströme ermöglichen. Als Gase sind insbesondere Aktivgase oder Inertgase vorgesehen, die eine Funkenbildung vermeiden und somit die Explosionsgefahr verringern. Das Gas, das über die Zuführleitungen 111 im Träger 43 und die zusätzlichen Zuführleitungen im Verschlusselement 33 der Prozesskammer 21, 24 zugeführt wird, wird über die Absaugiei- tungen 106, 114 einer Abscheidevorrichtung 107, 108 zugeführt und über einen nicht näher dargestellten Wärmetauscher gekühlt. Das gereinigte und abgekühlte Gas wird der Prozesskammer 21, 24 in einem geschlossenen Gaskreislauf erneut zugeführt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist des Weiteren vorteilhafterweise eine Löschanlage auf, welche furjede Prozesskammer 21, 24 vorgesehen und in die jeweilige Absaugung zumindest teilweise integriert ist. In der Absaugung ist ein thermisches Überwachungselement vorgesehen, welches die Temperatur in der Absauguπg überwacht. Sobald ein auf das Aufbaumaterial 57 anpassbarer und einstellbarer Grenzwert überschritten wird, gibt dieses Überwachungselement ein Notstoppsignal an die Steuer- und Recheneinheit 26 aus. Daraufhin wird das Gebläse 109 stillgesetzt. Gleichzeitig werden die Leitungen 106, 114, 117, 118 mit Schutz- oder Inertgas befüllt und die Sperreinrichtungen 176 geschlossen. Unmittelbar im Anschluss daran werden die Sperreinrichtungen 176 geschlossen. Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass der für eiηe mögliche Verbrennung erforderliche Sauerstoff durch das Schutzgas verdrängt wird. Diese Löschanlage weist den Vorteil auf, dass nach einem Reinigungsprozess sämtliche Bauteilkomponenten für die weitere Herstellung von Formkörpern 52 verwendet werden können.
Zumindest zwei Prozesskammern 21, 24 werden gemeinsam durch ein Gebläse 109 betrieben. Dieses Gebläse 109 ist bevorzugt als Radialgebläse ausgebildet und steht über Verbindungsleitungen 118 mit den jeweiligen Abscheidevorrichtungen 107 und Filtern 108 der Prozesskammern 21, 24 in Verbindung. Durch diese vorteilhafte Anordnung und Ausgestaltung der Prozesskammern 21, 24 sowie deren Zuordnung von Bauteilkomponenten und der Einbindung von Sperreinrichtungen 176 kann erzielt werden, dass jede Prozesskammer 21, 24 autark ausgebildet und hermetisch abgeriegelt ist. Ebenso ist. eine gemeinsame Strahlquelle 16 und eine gemeinsame Strahlablenkeinrichtung 18 vorgesehen. Die weiteren Komponenten sind entsprechend der Anzahl der Prozesskammern 21, 24 vorgesehen, wodurch ermöglicht wird, dass geschlossene Materialkreisläufe sowohl für das Aufbaumaterial 57 als auch das Schutz- oder Inertgas gegeben sind.
Während des Aufbaus und der Herstellung eines Formkörpers 52 in einer Prozesskammer 21 können in der zumindest einen weiteren Prozesskammer 24 Umrüstarbeiten oder die Absaugung von nicht verfestigtem Aufbaumaterial 57 und/oder die Kühlung des Formkörpers 52 durchgeführt werden, ohne dass die benachbarte oder die benachbarten Prozesskammern beeinflusst werden. Dadurch kann eine optimale Auslastung der Strahlquelle 16 gegeben sein. Zusätzlich können in jeder Prozesskammer 21, 24 unterschiedliche Formkörper 52 mit unterschiedlichen Aufbaumaterialien 57 und Herstellungsparametern aufgebaut werden. Das vorgenannte Prinzip ist nicht auf Doppelkammersysteme beschränkt. Vielmehr können auch drei oder mehrere Prozesskammern 21, 24 einander zugeordnet werden. Eine Strahlablenkeinrichtung 18 kann jeweils zur Prozesskammer 21, 24 positioniert werden, um einen abgelenkten Strahl auf die gewünschte Stelle innerhalb der Arbeitsebene zu führen. Alternativ kann ebenso vorgesehen sein, dass die Strahlquelle 16 und Strahlablenkeinrichtung 18 feststehend ausgebildet sind und die Prozesskammern 21, 24 relativ zur Strahlablenkeinrichtung 18 bewegt werden. Beispielsweise ist eine Karussellanordnung denkbar. Bei dieser Ausgestaltung kann ebenso vorgesehen sein, dass sowohl die Strahlablenkeinrichtung 18 und/oder die Strahlquelle 16 als auch die Prozesskammern 21, 24 relativ zueinander verfahrbar angeordnet sind.
In Figur 7 ist eine alternative Ausführungsform einer Aufbaukammer 42 dargestellt, bei der gleichzeitig ein Entfernen von nicht verfestigtem Aufbaumaterial 57 und eine Kühlung des Trägers 43, insbesondere der zumindest einen Bauplattform 49, ermöglicht ist. Hierfür sind in einer Umfangswand 83 der Aufbaukammer 42 zumindest eine schlitzförmige Einlassöffnung 112 und gegenüberliegend zumindest eine schlitzförmige Auslassöffnung 113 vorgesehen. Die Einlassöffnung 112 wird von einer Zuführleitung 111 mit Umgebungsluft versorgt, welche durch ein Filter 126 gereinigt ist.
Über vorzugsweise Luftleitelemente wird der angesaugte Volumenstrom aufgeteilt, so dass beispielsweise ein erster Volumenstrom an Umgebungsluft einem oberen Abschnitt der Einlassöffnung 112 zum Entfernen von nicht verfestigtem Aufbaumaterial 57 zugeführt wird und ein zweiter Volumenstrom einem unteren Abschnitt der Einlassöffnung 112 zugeführt wird, um die Kühlkanäle 101 zu durchqueren. Auf der Auslassseite werden über jeweils den Einlassöffnungen 112 zugeordnete Auslassöffnungen 113 die Volumenströme abgeführt und beispielsweise einer gemeinsamen Abscheidevorrichtung 107 und einem Filter 108 zugeführt. Über ein Gebläse 109 wird der Volumenstrom gesteuert und eine Ansaugung ermöglicht. Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die Volumenströme innerhalb der Einlassöffnung 112 jeweils separat steuerbar sind, so dass beispielsweise der Volumenstrom zur Absaugung von nicht verfestigtem Aufbaumaterial 57 größer als der Volumenstrom zur Küh- lung der Bauplattform 49 vorgesehen sein kann. In der Zuführleitung 111 können vorteilhafterweise separat oder gemeinsam steuerbare Drosselelemente oder Drosselklappen an den Luftleitelementen vorgesehen sein. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Zuführleitungen 111 getrennt ausgebildet sind und jeweils ein Filter 126 aufweisen. Eine gemeinsame Auslassöffnung 113 ist bevorzugt gegenüberliegend vorgesehen. Durch die Dimensionierung des Querschnitts der Leitungen 111 und 114 und/oder durch die Steuerung des Gebläses 109 können die Volumenströme gesteuert werden. Ebenso können zur Steuerung der Volumenströme Sperreinrichtungen 176 vorgesehen sein.
Diese Ausgestaltung gemäß Figur 7 weist den Vorteil auf, dass in einer Position des Trägers 43 die Kühlung und Absaugung gleichzeitig vorgenommen werden kann oder dass in einer Position nacheinander die Kühlung und/oder Absaugung erfolgen kann, wobei dann entsprechende Sperreinrichtungen 176 in den Zuführleitungen 111 oder der Einlassöffnung angesteuert werden, um die Volumenströme zu steuern. Sofern der Träger 43 weitere Kühlkanäle aufweist, können auch noch weitere Zuführleitungen in die Aufbaukammer 42 münden, um eine gleichzeitige oder nacheinander folgende Kühlung und/oder Absaugung in einer Kühl- und Absaugposition durchzuführen.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Formkörpers (52) durch aufeinanderfolgendes Verfestigen von Schichten eines pulverförmigen, mittels elektromagnetischer Strahlung oder Teilchenstrahlung verfestig baren Auf baumaterials (57) an dem jeweiligen Querschnitt des Formkörpers (52) entsprechenden Stellen, dadurch gekennzeichnet, dass ein den Formkörper (52) aufnehmender Träger (43) nach der Fertigstellung des Formkörpers (52) innerhalb einer Aufbaukammer (42) aus einer Bearbeitungsposition
- in eine Kühlposition (121) verfahren wird, in welcher zumindest der Träger (43) gekühlt wird oder - in eine Absaugposition (128) verfahren wird, in welcher das nicht verfestigte Aufbaumaterial (57) aus der Aufbaukammer (42) entfernt wird oder in eine Kühl- und Absaugposition verfahren wird, in welcher das nicht verfestigte Aufbaumaterial (57) aus der Aufbaukammer (42) entfernt und der Träger (43) gekühlt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (43) vor oder nach dem direkten oder indirekten Kühlen des Formkörpers (52) in eine Absaugposition (128) verfahren wird, in der das nicht verfestigte Aufbaumaterial (57) aus der Aufbaukammer (42) entfernt wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Aufbaukammer (42) zumindest zum Kühlen des Trägers (43) oder des Formkörpers (52) und zum Entfernen von nicht verfestigtem Aufbaumaterial (57) ein Saugstrom erzeugt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Kühlposition (121) eine den Formkörper (52) aufnehmende Bauplattform (49) des Trägers (43) zumindest teilweise durchströmt und gekühlt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Träger (43), vorzugsweise in der Bauplattform (49), Kühlkanäle (101) zumindest einer in der Aufbaukammer (42) angeordneten Einlassöffnung (112) zugeordnet werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (43) in einer Kühlposition (121) in der Aufbaukammer (42) angeordnet ist und ein Kühlstrom zum Durchströmen von Kühlkanälen (101) der Bauplattform (49) und zumindest ein weiterer Kühlstrom für den Formkörper (52) erzeugt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Absaugposition (128) eine Bauplattform (49) des Trägers (43) unterhalb oder von unten an zumindest eine Auslassöffnung (113) angrenzend in der Aufbaukammer (42) positioniert wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Beginn zur Entfernung des nicht verfestigten Aufbaumaterials (57) von einem Sensor überwacht wird, durch welchen nach dem Anbringen eines Verschlusselementes (123) auf eine Öffnung der Aufbaukammer (42) ein Signal an eine Steuer- und Recheneinheit (26) weitergeleitet wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kühlung oder Absaugung von nicht verfestigtem Aufbaumaterial (57) ein kontinuierlicher Volumenstrom, ein Volumenstrom mit zunehmendem, pulsierendem oder abnehmendem Durchsatzvolumen erzeugt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer Arbeitsphase zur Entfernung von nicht verfestigtem Aufbaumaterial (57) in der Aufbaukammer (42) oder an dem Formkörper (52) verbleibende Reste an Aufbaumaterial (57) manuell mit einer Saugdüse (116) abgesaugt werden.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Volumenströme, vorzugsweise Saugströme, in wenigstens zwei Prozesskammern (21, 24) mit einem Gebläse (109), vorzugsweise einem Radialgebläse, erzeugt werden.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Prozesskammer (21, 24) eine Abschei- devorrichtung (107) und ein Filter (108) nachgeschaltet sind und mehrere Prozesskammern (21, 24) mit wenigstens einem Gebläse (109) betrieben werden.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung zumindest der Bauplattform (49) und vorzugsweise des Formkörpers (52) durch wenigstens einen in der Bauplattform (49) angeordneten Temperaturfühler überwacht wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühlgeschwindigkeit zumindest der Bauplattform (49) und vorzugsweise des Formkörpers (52) mittels eines kontinuierlich oder gepulst variierbaren Volumenstromes geregelt wird.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Bauplattform (49) bis auf eine Temperatur von weniger als 50 °C abgekühlt wird.
16. Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Formkörpers (52) durch aufeinanderfolgendes Verfestigen von Schichten eines pulverförmigen, mittels elektromagnetischer Strahlung oder Teilchenstrahlung verfestigbaren Aufbaumaterials (57) an dem jeweiligen Querschnitt des Formkörpers (52) entsprechenden Stellen, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Träger (43) zur Aufnahme eines Formkörpers (52), welcher in einer Prozesskammer (21, 24) auf und ab bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Wandabschnitt einer Aufbaukammer (42) der Prozesskammer (21, 24) wenigstens eine Einlassöffnung (112) und wenigstens eine Auslassöffnung (113) für einen Volumenstrom eines Mediums vorgesehen sind, welcher die Aufbaukammer (42) durchströmt.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest einen Eϊnlassöffnung (112) oder der zumindest einen Auslassöffnung (113) oder der zumindest einen Einlassöffnung (112) und der zumindest einen Auslassöffnung (113) der Prozesskammer (21, 24) jeweils eine Sperreinrichtung (176) zugeordnet ist, welche vorzugsweise unmittelbar in der Einlass- und/oder Auslassöffnung (112, 113) positioniert ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass in ■ einer der Auslassöffnung (113) der Aufbaukammer (42) zugeordneten Abführleitung (114) , in einer oder mehreren an einer oder mehreren Pulverfallen (80) der Prozesskammer (21, 24) angeschlossenen Abführleitung (106) und vorzugsweise in einer an eine Düse (116) zur Handabsaugung angeordnete Absaugleitung (117) jeweils eine Sperreinrrchtung (176) vorgesehen ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperreinrichtungen (176) durch eine Steuer- und Recheneinheit (26) getrennt oder gruppenweise oder gemeinsam ansteuerbar sind.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zur Entfernung von nicht verfestigtem Aufbaumaterial (57) nach der Fertigstellung des Formkörpers (52) ein Gas-, Luft-, Gas-/Luftstrom vorgesehen ist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Einlassöffnung (112) und wenigstens eine Auslassöffnung (113) in der Aufbaukammer (42) einander gegenüberliegend angeordnet sind und/oder die wenigstens eine Einlassöffnung (112) auf gleicher Höhe zur wenigstens einen Auslassöffnung (113) oder höher in dem Wandabschnitt der Aufbaukammer (42) angeordnet sind.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Eϊnlassöffnungen (112) der Anzahl der Auslassöffnungen (113) entspricht oder dass die Anzahl der Einlassöffnungen (112) geringer als die Anzahl der Auslassöffnungen (113), vorzugsweise bei gleicher Größe der Öffnungen (112, 113), ist.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatte (132) der Bauplattform (49) Kühlkanäle (101) aufweist, welche in einer Kühlposition (121) des Trägers (43) zur Aufbaukammer (42) im Wesentlichen deckungsgleich zu der zumindest einen Einlassöffnung (112) und Auslassöffnung (113) angeordnet sind und vorzugsweise eine der zumindest einen Einlassöffnung (112) und der zumindest einen Auslassöffnung (113) entsprechende Geometrie aufweisen.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Einlassöffnung (112) und zumindest eine Auslassöffnung (113) in einem Abstand unterhalb einer Bodenfläche (41) in der Aufbaukammer (42) vorgesehen sind, welcher zumindest der maximalen Bauhöhe eines herzustellenden Formkörpers (52) entspricht.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass eine Durchflussrate des Volumenstromes zumindest für die Entfernung des nicht verfestigten Aufbaumaterials (57) oder der Kühlung des Trägers (43) durch ein einstellbares Gebläse (109) steuerbar ist oder dass die Durchflussrate des Volumenstromes durch die Begrenzung eines Öffnungsquerschnitts von zumindest einer Einlassöffnung (112) oder einer Auslassöffnung (113) steuerbar ist.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kühlung des Trägers (43), vorzugsweise mit Umgebungsluft, an einer der Einlassöffnung (112) zugeordneten Zuführleitung (111) ein Filter (126) angeordnet ist.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest einen Auslassöffnung (113) wenigstens eine Abscheidevorrichtung (107) und vorzugsweise ein Filter (108) nachgeschaltet ist.
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper (52) während des Entfernens des nicht verfestigten Aufbaumaterials (57) oder des Kühlens auf dem Träger (43) drehbar angeordnet ist.
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Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1759791A1 (de) * 2005-09-05 2007-03-07 Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Gegenstandes
WO2007039450A1 (en) * 2005-09-20 2007-04-12 Pts Software Bv An apparatus for building a three-dimensional article and a method for building a three-dimensional article
DE102006055326A1 (de) * 2006-11-23 2008-05-29 Voxeljet Technology Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Förderung von überschüssigem Partikelmaterial beim Aufbau von Modellen
WO2008104213A1 (de) * 2007-02-26 2008-09-04 Evonik Degussa Gmbh Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines dreidimensionalen gegenstandes aus einem verfestigbaren material
WO2011082812A1 (de) * 2010-01-05 2011-07-14 Eos Gmbh Electro Optical Systems Vorrichtung zum generativen herstellen eines dreidimensionalen objekts mit isoliertem baufeld
CN103072282A (zh) * 2011-10-25 2013-05-01 赢创工业集团股份有限公司 用于在激光烧结中避免在光学组件处的沉积的设备
DE102012106141A1 (de) 2012-07-09 2014-01-09 Exone Gmbh Verfahren und vorrichtung zum entpacken eines bauteils
WO2016030530A1 (de) 2014-08-29 2016-03-03 Exone Gmbh Verfahren und vorrichtung zum entpacken eines bauteils
WO2016034393A1 (de) * 2014-09-05 2016-03-10 Eos Gmbh Electro Optical Systems Verfahren, vorrichtung und steuereinheit zum herstellen eines dreidimensionalen objekts
EP3015198A1 (de) * 2014-10-30 2016-05-04 MTU Aero Engines GmbH Vorrichtung und Verfahren zur generativen Herstellung zumindest eines Bauteilbereichs eines Bauteils
CN106395408A (zh) * 2015-07-29 2017-02-15 通用电气公司 用于生产添加制造的设备和方法
IT201600068807A1 (it) * 2016-07-01 2018-01-01 3D4Mec Srl Stampante 3d laser
WO2018210811A1 (de) * 2017-05-16 2018-11-22 Ald Vacuum Technologies Gmbh Verfahren für die additive herstellung von werkstücken
US10259042B2 (en) 2015-01-28 2019-04-16 MTU Aero Engines AG Device and method for the manufacture or repair of a three-dimensional object
WO2020007891A1 (en) * 2018-07-03 2020-01-09 Freemelt Ab Powder compartment with self-sealing design
US10766192B2 (en) 2017-11-27 2020-09-08 3D4Mec Srl Laser 3D printer
US11214004B2 (en) 2018-04-27 2022-01-04 Freemelt Ab Build compartment with self-sealing design

Families Citing this family (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006014835A1 (de) * 2006-03-30 2007-10-04 Fockele, Matthias, Dr. Vorrichtung zur Herstellung von Gegenständen durch schichtweises Aufbauen aus pulverförmigem Werkstoff
DE102006055053A1 (de) 2006-11-22 2008-05-29 Eos Gmbh Electro Optical Systems Vorrichtung zum schichtweisen Herstellen eines dreidimensionalen Objekts
DE102007018601B4 (de) * 2007-04-18 2013-05-23 Cl Schutzrechtsverwaltungs Gmbh Vorrichtung zum Herstellen von dreidimensionalen Objekten
US7862320B2 (en) * 2007-07-17 2011-01-04 Seiko Epson Corporation Three-dimensional object forming apparatus and method for forming three dimensional object
DE102007050679A1 (de) * 2007-10-21 2009-04-23 Voxeljet Technology Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Fördern von Partikelmaterial beim schichtweisen Aufbau von Modellen
GB0813241D0 (en) 2008-07-18 2008-08-27 Mcp Tooling Technologies Ltd Manufacturing apparatus and method
DE202009000825U1 (de) 2009-01-23 2009-03-26 Eos Gmbh Electro Optical Systems System zur Wiederverwendung von Restpulver aus einer Anlage zur generativen Fertigung von dreidimensionalen Objekten
WO2010083997A2 (de) 2009-01-23 2010-07-29 Eos Gmbh Electro Optical Systems Verfahren und system zur wiederverwendung von restpulver aus einer anlage zur generativen fertigung von dreidimensionalen objekten
DE102009005769A1 (de) 2009-01-23 2010-08-05 Eos Gmbh Electro Optical Systems Verfahren und System zur Wiederverwendung von Restpulver aus einer Anlage zur generativen Fertigung von dreidimensionalen Objekten
DE102011014610B3 (de) * 2011-03-19 2012-05-03 Hochschule Mittweida (Fh) Einrichtung zum Auftrag von Pulver für additive Fertigungsverfahren
US8691333B2 (en) * 2011-06-28 2014-04-08 Honeywell International Inc. Methods for manufacturing engine components with structural bridge devices
JP2013049137A (ja) * 2011-08-30 2013-03-14 Sony Corp 除粉装置、造形システム及び造形物の製造方法
DE102012015804A1 (de) 2012-08-10 2014-05-15 Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Werkstoff für pulverschichtaufschmelzende additive Fertigung eines Formkörpers und Verfahren zum Fertigen eines solchen Formkörpers
DE102013007482A1 (de) * 2013-04-29 2014-10-30 Georg Schneider Vorrichtung zum Auftragen von Material
DE102013221014A1 (de) * 2013-10-16 2015-04-16 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Beseitigungsvorrichtung und Verfahren zum Beseitigen zumindest von Schweißablagerungen in einer Anlage zum Herstellen eines Bauteils mittels Auftragung von Pulverschichten
DE102014000022A1 (de) * 2014-01-03 2015-07-09 Cl Schutzrechtsverwaltungs Gmbh Vorrichtung zum Herstellen von dreidimensionalen Objekten durch aufeinanderfolgendes Verfestigen von Schichten
EP3015197B1 (de) * 2014-10-30 2017-03-08 MTU Aero Engines GmbH Vorrichtung zur Herstellung oder Reparatur eines dreidimensionalen Objekts
EP3237177B1 (de) * 2014-12-23 2019-05-08 Renishaw Plc. Vorrichtung zur generativen fertigung
SE540662C2 (en) * 2015-02-19 2018-10-09 Wematter Ab System for manufacturing three-dimensional objects
US10391556B2 (en) 2015-04-28 2019-08-27 General Electric Company Powder transfer apparatus and method for additive manufacturing
US10315408B2 (en) 2015-04-28 2019-06-11 General Electric Company Additive manufacturing apparatus and method
DE102015005780B4 (de) * 2015-05-08 2021-10-07 Cl Schutzrechtsverwaltungs Gmbh Vorrichtung zum Herstellen von dreidimensionalen Objekten
DE102015109849A1 (de) 2015-06-19 2016-12-22 Aconity3D Gmbh Bottom Up-Pulverfördermechanismus für eine PBLS-Anlage, PBLS-Anlage und Verfahren zum Umrüsten und Betreiben einer PBLS-Anlage
DE102015109848A1 (de) 2015-06-19 2016-12-22 Aconity3D Gmbh PBLS-Anlage
DE102015109841A1 (de) 2015-06-19 2016-12-22 Aconity3D Gmbh Pulverauftragseinheit für eine PBLS-Anlage und Verfahren zum Auftragen von zwei aufeinander folgenden Pulverschichten in einem PBLS-Verfahren
TWI582885B (zh) * 2015-12-30 2017-05-11 國立中央大學 低溫製造組織工程用支架的平台結構及低溫製造組織工程用支架的製造方法
US10384435B2 (en) * 2016-01-04 2019-08-20 Caterpillar Inc. 3D printing
GB201600629D0 (en) * 2016-01-13 2016-02-24 Renishaw Plc Powder bed fusion apparatus and methods
DE102016114058B4 (de) 2016-07-29 2023-10-05 Concept Laser Gmbh Pulvermodul für eine Vorrichtung zur additiven Herstellung dreidimensionaler Objekte
EP3281726B1 (de) * 2016-08-09 2019-05-15 SLM Solutions Group AG Vorrichtung zur herstellung eines dreidimensionalen werkstücks mit temperaturgesteuertem schutzgas
US10682704B2 (en) 2017-01-24 2020-06-16 General Electric Company Material extraction tool
JP2020509234A (ja) 2017-02-21 2020-03-26 レニショウ パブリック リミテッド カンパニーＲｅｎｉｓｈａｗ Ｐｕｂｌｉｃ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｃｏｍｐａｎｙ 粉末床溶融装置および取り外しデバイス
DE102017110649B4 (de) * 2017-05-16 2021-02-18 Ald Vacuum Technologies Gmbh Vorrichtung, Verfahren und System zur additiven Herstellung von Werkstücken
DE102017215911A1 (de) * 2017-09-08 2019-03-14 Sauer Gmbh Laser-Werkzeugmaschine mit Absaugsystem
EP3456510B1 (de) 2017-09-19 2022-12-14 CL Schutzrechtsverwaltungs GmbH Vorrichtung zur generativen fertigung von dreidimensionalen objekten
JP6881595B2 (ja) 2017-10-31 2021-06-02 株式会社Ihi 三次元積層造形装置および三次元積層造形物の製造方法
WO2019094262A1 (en) * 2017-11-10 2019-05-16 General Electric Company Additive manufacturing using growth build wall heat passageways
CN110549601A (zh) * 2018-06-04 2019-12-10 陕西恒通智能机器有限公司 一种易于清洗的成型缸
DE102019131218A1 (de) * 2019-11-19 2021-05-20 Reichenbacher Hamuel Gmbh 3D-Drucker
CN112976570A (zh) * 2019-12-12 2021-06-18 三纬国际立体列印科技股份有限公司 立体列印机的散热装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0289116A1 (de) * 1987-03-04 1988-11-02 Westinghouse Electric Corporation Verfahren und Vorrichtung zum Giessen von pulverförmigen Materialien
WO2001094100A2 (de) * 2000-06-07 2001-12-13 [Bu:St] Gmbh Beratungsunternehmen Für Systeme Und Technologien Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines werkstückes mit exakter geometrie
EP1234625A1 (de) * 2001-02-21 2002-08-28 Trumpf Werkzeugmaschinen GmbH + Co. KG Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Formkörpers durch selektives Laserschmelzen

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4863538A (en) * 1986-10-17 1989-09-05 Board Of Regents, The University Of Texas System Method and apparatus for producing parts by selective sintering
SE504560C2 (sv) * 1993-05-12 1997-03-03 Ralf Larson Sätt och anordning för skiktvis framställning av kroppar från pulver
DE19649865C1 (de) * 1996-12-02 1998-02-12 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers
DE19937260B4 (de) * 1999-08-06 2006-07-27 Eos Gmbh Electro Optical Systems Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts
US7008206B2 (en) * 2002-06-24 2006-03-07 3D Systems, Inc. Ventilation and cooling in selective deposition modeling
US7074029B2 (en) * 2003-07-23 2006-07-11 3D Systems, Inc. Accumulation, control and accounting of fluid by-product from a solid deposition modeling process

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0289116A1 (de) * 1987-03-04 1988-11-02 Westinghouse Electric Corporation Verfahren und Vorrichtung zum Giessen von pulverförmigen Materialien
WO2001094100A2 (de) * 2000-06-07 2001-12-13 [Bu:St] Gmbh Beratungsunternehmen Für Systeme Und Technologien Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines werkstückes mit exakter geometrie
EP1234625A1 (de) * 2001-02-21 2002-08-28 Trumpf Werkzeugmaschinen GmbH + Co. KG Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Formkörpers durch selektives Laserschmelzen

Cited By (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1759791A1 (de) * 2005-09-05 2007-03-07 Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Gegenstandes
WO2007030006A1 (en) * 2005-09-05 2007-03-15 Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno Apparatus and method for building a three-dimensional article
WO2007039450A1 (en) * 2005-09-20 2007-04-12 Pts Software Bv An apparatus for building a three-dimensional article and a method for building a three-dimensional article
RU2417890C2 (ru) * 2005-09-20 2011-05-10 Птс Софтвэар Бв Устройство формирования трехмерного изделия и способ формирования трехмерного изделия
DE102006055326A1 (de) * 2006-11-23 2008-05-29 Voxeljet Technology Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Förderung von überschüssigem Partikelmaterial beim Aufbau von Modellen
WO2008061520A2 (de) * 2006-11-23 2008-05-29 Voxeljet Technology Gmbh Vorrichtung und verfahren zur förderung von überschüssigem partikelmaterial beim aufbau von modellen
WO2008061520A3 (de) * 2006-11-23 2008-11-27 Voxeljet Technology Gmbh Vorrichtung und verfahren zur förderung von überschüssigem partikelmaterial beim aufbau von modellen
WO2008104213A1 (de) * 2007-02-26 2008-09-04 Evonik Degussa Gmbh Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines dreidimensionalen gegenstandes aus einem verfestigbaren material
WO2011082812A1 (de) * 2010-01-05 2011-07-14 Eos Gmbh Electro Optical Systems Vorrichtung zum generativen herstellen eines dreidimensionalen objekts mit isoliertem baufeld
US9744723B2 (en) 2010-01-05 2017-08-29 Eos Gmbh Electro Optical Systems Device of generatively manufacturing three-dimensional objects with insulated building field
CN103072282A (zh) * 2011-10-25 2013-05-01 赢创工业集团股份有限公司 用于在激光烧结中避免在光学组件处的沉积的设备
EP2586597A1 (de) * 2011-10-25 2013-05-01 Evonik Industries AG Vorrichtung zur Vermeidung von Ablagerungen an optischen Komponenten im Laser-Sintern
US9162392B2 (en) 2011-10-25 2015-10-20 Evonik Industries Ag Apparatus for avoiding deposits on optical components in the laser sintering process
DE102012106141A1 (de) 2012-07-09 2014-01-09 Exone Gmbh Verfahren und vorrichtung zum entpacken eines bauteils
WO2014009376A1 (de) 2012-07-09 2014-01-16 Exone Gmbh Verfahren und vorrichtung zum entpacken eines bauteils
DE102012106141B4 (de) 2012-07-09 2018-04-26 Exone Gmbh Verfahren und vorrichtung zum entpacken eines bauteils
WO2016030530A1 (de) 2014-08-29 2016-03-03 Exone Gmbh Verfahren und vorrichtung zum entpacken eines bauteils
DE102014112446A1 (de) 2014-08-29 2016-03-03 Exone Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Entpacken eines Bauteils
WO2016034393A1 (de) * 2014-09-05 2016-03-10 Eos Gmbh Electro Optical Systems Verfahren, vorrichtung und steuereinheit zum herstellen eines dreidimensionalen objekts
US10843450B2 (en) 2014-09-05 2020-11-24 Eos Gmbh Electro Optical Systems Method, apparatus, and control unit for producing a three-dimensional object
EP3015198A1 (de) * 2014-10-30 2016-05-04 MTU Aero Engines GmbH Vorrichtung und Verfahren zur generativen Herstellung zumindest eines Bauteilbereichs eines Bauteils
WO2016066237A1 (de) * 2014-10-30 2016-05-06 MTU Aero Engines AG Vorrichtung und verfahren zur generativen herstellung zumindest eines bauteilbereichs eines bauteils
US10259042B2 (en) 2015-01-28 2019-04-16 MTU Aero Engines AG Device and method for the manufacture or repair of a three-dimensional object
CN106395408A (zh) * 2015-07-29 2017-02-15 通用电气公司 用于生产添加制造的设备和方法
CN106395408B (zh) * 2015-07-29 2021-07-27 通用电气公司 用于生产添加制造的设备和方法
IT201600068807A1 (it) * 2016-07-01 2018-01-01 3D4Mec Srl Stampante 3d laser
EP3263315A1 (de) * 2016-07-01 2018-01-03 3D4Mec Srl Laser-3d-drucker
WO2018210811A1 (de) * 2017-05-16 2018-11-22 Ald Vacuum Technologies Gmbh Verfahren für die additive herstellung von werkstücken
US10766192B2 (en) 2017-11-27 2020-09-08 3D4Mec Srl Laser 3D printer
US11214004B2 (en) 2018-04-27 2022-01-04 Freemelt Ab Build compartment with self-sealing design
WO2020007891A1 (en) * 2018-07-03 2020-01-09 Freemelt Ab Powder compartment with self-sealing design

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DE10342883A1 (de) 2005-05-04
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