WO2018202307A1 - Wechselkammer für eine vorrichtung und ein verfahren zum generativen herstellen eines dreidimensionalen objekts - Google Patents

Wechselkammer für eine vorrichtung und ein verfahren zum generativen herstellen eines dreidimensionalen objekts Download PDF

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WO2018202307A1
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chamber
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sealing
sealing means
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Sven Pawliczek
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Eos Gmbh Electro Optical Systems
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Definitions

  • the present invention relates to a changing chamber for an apparatus for producing a three-dimensional object by selective layer-by-layer solidification of build-up material.
  • Devices and methods of this kind are used, for example, in rapid prototyping, rapid tooling or additive manufacturing.
  • An example of such a method is known as "selective laser sintering or laser melting.”
  • selective laser sintering or laser melting In this case, a thin layer of powdery build-up material is applied repeatedly and the build-up material in each layer is selectively solidified by selectively irradiating points corresponding to a cross-section of the object to be produced with a laser beam.
  • DE 195 14 740 C1 describes an apparatus for producing a three-dimensional object of powdery building material with a building container, in which the object is built up in layers, and an adjoining reservoir for the powdery building material.
  • the reservoir has a vertically displaceable floor.
  • a coater pushes powdery building material from the storage container to the building container and deposits it there as a layer.
  • WO 2000/021736 A1 describes a laser sintering apparatus in which a swap body is used in a process chamber, in which a height-adjustable workpiece platform is integrated as a floor. The swap body can be removed after sintering of the object from the space to let it cool outside the sintering machine. Immediately after the removal of the swap body, a new swap body can be used in the laser sintering device.
  • the object of the present invention is to provide an alternative or improved device or process for generatively producing a three-dimensional object by layering and selectively solidifying a Aufaumaterials, in which a changing chamber is used, the at least has a height-adjustable platform.
  • the exchangeable chamber according to the invention is intended for use in a device for producing a three-dimensional object.
  • build-up material preferably powdery building material
  • the changing chamber includes a container having an upper edge and a lower edge, a wall and a height-adjustable platform provided in the container.
  • the wall of the container has on its inside a first sealing device, which connects to the platform in a sealing position so that the first sealing device and the platform for closing the container cooperate with the lower edge.
  • the platform has a second sealing device which seals against an inner side of the wall of the container and / or against the first sealing device.
  • the sealing effect can be improved.
  • the first sealing device is preferably configured in such a way that, when the changing chamber is positioned as intended on the first sealing device, build-up material is conveyed substantially further in the direction of the lower edge of the exchangeable chamber. As a result, it can be prevented, for example, that build-up material lying on the sealing device worsens the sealing effect.
  • the first sealing device preferably has at least one surface section which projects into the inside of the container, the at least one surface section preferably pointing obliquely in the direction of the lower edge of the interchangeable chamber. As a result, for example, the first sealing means impinging building material on the surface portion to slip to the lower edge of the change chamber out.
  • the first sealing means is arranged substantially on the inside of the wall of the container circumferentially in this.
  • an annular seal can be achieved.
  • the first sealing device preferably comprises a sheet-metal and / or metal shaped part inserted into the wall of the container and / or a part consisting of an elastic polymer, preferably of silicone rubber.
  • an elastic polymer preferably of silicone rubber.
  • the first sealing means is located closer to the lower edge than to the upper edge, preferably at or near the lower edge, preferably wherein the sealing position is a position of the platform in a lower region of the container.
  • the sealing position is a position of the platform in a lower region of the container.
  • the sealing position is a position of the platform in the container, in which the platform can be coupled to and / or decoupled from a carrier device provided in the device.
  • the Platform in sealed state coupled to the carrier device and / or decoupled from this.
  • the first sealing device on the one hand and the platform and / or the second sealing device on the other hand cooperate in the sealing position in such a way that build-up material can not pass therebetween, wherein preferably the container is closed gas-tight towards the bottom.
  • an advantageous sealing of the container can be achieved down.
  • the second sealing device is arranged on the side of the platform facing the lower edge of the container and / or the second sealing device is arranged on the platform at a distance from the inside of the wall of the container.
  • the second sealing device can interact well with the first.
  • the second sealing device preferably comprises an elastic seal, preferably a seal made of rubber or silicone foam. As a result, for example, the sealing effect can be improved.
  • a further exchangeable chamber according to the invention is intended for use in a device for producing a three-dimensional object by selective layer-by-layer solidification of building material, preferably pulverulent building material, on the cross-section of the object to be produced in the respective layer.
  • the change chamber comprises a container having an upper edge and a lower edge, a wall and a platform provided in the container and one provided in the inside of the wall of the container Deflection device, which is designed such that in a proper positioning of the changing chamber incident on the deflector building material is conveyed in the direction of the lower edge on.
  • the changing chamber is formed as described above, and the deflecting device is then the first sealing device.
  • powder trickling down the inside of the wall of the container can be deflected in a suitable form, for example, toward a collecting tray provided in the device.
  • the device according to the invention serves to produce a three-dimensional object by selective layer-by-layer solidification of building material on the cross-section of the object to be produced in locations corresponding to the respective layer.
  • the device contains a change chamber according to the invention which can be removed from the device and inserted into it. By means of such a device, for example, objects can be created in rapid succession. Further, the effects described in the changing chamber can be achieved.
  • the device comprises a collecting device and / or a suction device for receiving building material leaving the exchange chamber.
  • a contamination of the device can be avoided with construction material.
  • the method according to the invention serves to produce a three-dimensional object by selective layer-by-layer solidification of building material on the cross-section of the object to be produced in locations corresponding to the respective layer Use of a changing chamber according to the invention.
  • the platform is brought into the sealing position in the container and / or during the manufacturing process of the three-dimensional object, the platform is not or at least only briefly in the sealing position in the container Container.
  • FIG. 1 is a schematic, partially sectional view of an apparatus for generatively producing a three-dimensional object according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 2a shows schematically sealing means in a in the in
  • Fig. 1 shown apparatus contained container, here in a perspective sectional view.
  • FIG. 2b schematically shows a mode of operation of a sealing device during operation of the device shown in FIG. 1 in a detail view from FIG. 2a.
  • the device shown in Fig. 1 is a laser sintering or laser melting device 1.
  • a process chamber 3 with a chamber wall 4.
  • a coupling window 5 is arranged at the bottom of the process chamber 3 is in the chamber wall 4 an opening 6 is formed.
  • a changeable into the device 1 and removable from this removable chamber 10 is docked to the process chamber 3.
  • the exchange chamber 10 contains three containers, which are arranged perpendicular to a proper positioning of the changer chamber 10, that is, in the positioning in which the production of the object 2 takes place, and are therefore also referred to as shafts.
  • These containers include a building tank 11, a storage tank 12 and an overflow tank 13.
  • the containers 11, 12, 13 have container walls 14 which may be arranged separately from one another, but adjacent containers may also have a common container wall 14. If the containers 11, 12, 13 are formed with separate container walls 14, one or more worktops 15 can be arranged between them. Laterally of the exchange chamber 10 is a flange or a plurality of flanges 16 are arranged for docking the change chamber 10 to the process chamber 3.
  • a working plane 17 is defined by the upper edge of the construction container 11, wherein the area of the working plane 17 which is located within the opening of the construction container 11 and which can be used to construct the object 2 is referred to as construction field 18.
  • Vorzugswei- se is the change chamber 10 formed so that the upper edges of the reservoir 12 and the overflow container 13 are in the working plane 17, more preferably also the upper surface (s) of the worktop (s) 15 and / or Flange or flanges. In the intended positioning of the changing chamber, the working plane 17 extends substantially horizontally.
  • the building container 11 serves to build up the three-dimensional object in layers.
  • a movable in a vertical direction V carrier 20 is arranged, on which a base plate 21 is mounted, which closes the building container 11 down and thus forms the bottom thereof.
  • the base plate 21 may be a plate formed separately from the carrier 20, which is fixed to the carrier 20, or it may be integrally formed with the carrier 20.
  • a building platform 22 can still be mounted on the base plate 21 as a construction base on which the object 2 is set up.
  • the object 2 can also be built on the base plate 21 itself, which then serves as a construction document.
  • FIG. 1 shows the object 2 to be formed in the building container 11 on the building platform 22 below the working plane 17 in an intermediate state with a plurality of solidified layers, surrounded by building material 23 which has remained unconsolidated.
  • the reservoir 12 serves to receive a solidified by electromagnetic radiation powdery building material 24. It is formed as a metering shaft, in which a
  • the overflow container 13 serves to receive excess powder 27. It is arranged on the side of the building container 11 opposite the storage container 12. In the lower portion of the building container 11 and / or the storage container 12, a sealing device 28 is arranged in each case.
  • the laser sintering device 1 comprises a coater 29 movable in a horizontal direction H for applying the building material 15 within the construction field 18.
  • the coater 29 extends transversely to its direction of movement H over the entire area to be coated.
  • the laser sintering device 1 further comprises an exposure device 30 with a laser 31 which generates a laser beam 32 which is deflected by a deflection device 33 and focused by a focusing device 34 via the coupling window 5 at the top of the process chamber 3 on the working plane 17 Siert ,
  • the laser sintering device 1 includes a control unit 39, via which the individual components of the device 1 are controlled in a coordinated manner for carrying out the building process.
  • the control unit can also be mounted partially or completely outside the device.
  • Control unit may include a CPU whose operation is controlled by a computer program (software).
  • the computer program can be stored separately from the device on a storage medium, from which it can be loaded into the device, in particular into the control unit.
  • the storage container 12 is filled with pulverulent building material 24.
  • the thus prepared exchange chamber 10 is docked to the process chamber 3.
  • the carrier 20 is then first lowered by a height corresponding to the desired layer thickness for applying a powder layer.
  • the coater 19 initially moves to the side facing away from the building container 11 of the reservoir 12 (left in the drawing).
  • the cross-section of the object 2 to be produced is scanned by the laser beam 32, so that the pulverulent build-up material 24 is solidified at the locations corresponding to the cross section of the object 2 to be produced.
  • the powder grains are partially or completely melted at these points by means of the energy introduced by the radiation, so that they are connected to one another after cooling. are present as a solid.
  • the change chamber 10 is undosed from the process chamber 3 and taken from the device 1. If a further object 2 is to be produced, a suitably prepared further change chamber 10 is inserted into the process chamber 3, and the structure of the next object 2 can begin.
  • the change chamber 10 removed from the device 1 can cool outside the device 1. Subsequently, the manufactured object 2 of the change chamber 10 can be removed.
  • the height-adjustable platforms so the base plate 21 in the building container 11 and the bottom 25 of the reservoir 12 are sealed to the respective container wall 14 so that leakage of the powdered building material 24 is avoided as far as possible during operation of the device 1.
  • the platform 21, 25 still has to remain movable within the respective container 11, 12, the sealing effect of this seal is limited. A small amount of the powder can therefore trickle through the seal between the container wall 14 and the platform 21, 25 and fall down into the device, where it can be selectively collected and sucked.
  • the sealing device 28 is provided in the building container 11 and / or the storage container 12. After the end of a construction job, the respective platform 21, 25 is moved so far down that it rests on the sealing device 28. The sealing device 28 and the platform 21, 25 cooperate to close the container 11, 12 to its lower edge. Thereby, the gap between the platform 21, 25 and the container wall 14 is reliably sealed, so that the escape of powder is prevented.
  • the container 11, 12 thereby sealed gas-tight downwards.
  • This position of the platform 21, 25, in which it cooperates with the sealing device 28, is referred to as a sealing position.
  • the sealing position is also the position of the platform 21, 25 in the container 11, 12, in which it can be coupled to a device provided in the device 20, 26 and / or decoupled from this.
  • FIG. 2 a schematically shows a perspective sectional view of a container contained in the interchangeable chamber 10.
  • the building container 11 is shown, but the explanations also apply to the storage container 12.
  • the holder 10 for the platform 11 has been omitted for the sake of clarity.
  • the (first) sealing device 28 (referred to herein as the "first sealing device") is circumferentially disposed near the lower edge of the container 11 on the inside of the container wall 14, so that the platform 21 extends with its entire circumference
  • the sealing device 28 is inserted into a groove 41 in the container wall 14. It can, for example, be used a sheet metal and / or a metal molding and / or consist of a silicone rubber part.
  • FIG. 2 a shows further sealing devices which are attached to the platform 21.
  • a sealing device 42 running around the outside of the platform 21 serves to seal the gap between the platform 21 and the container wall 14 during operation of the device 1, that is also during the vertical movement of the platform 21.
  • sealing means 43 (here as “second sealing means 43" designated) sealing means 43 (here referred to as “second sealing means") is arranged in the vicinity of the edge of the platform 21 circumferentially so that it rests on the first sealing means 28 and with this cooperates when the platform 21 is in the sealing position. It may be spaced from the inside of the container wall 14 as long as a reliable seal in cooperation with the sealing device 28 is ensured in the sealing position.
  • the sealing means 42, 43 preferably comprise an elastic seal.
  • the seal may be formed of an elastic material, for example of rubber or silicone foam, or may be formed by its construction so that it undergoes a deflection at a force, for example in the form of a leaf spring.
  • FIG. 2 b shows a section of the container wall 14 indicated by a dashed circle in FIG. 2 a during operation of the device 1.
  • the container wall 14 and the platform 21 it is possible for the container wall 14 and the platform 21 to pass through it. tendes powder 24 trickles down along the container wall 14 and impinges on the sealing device 28.
  • the sealing device 28 thus also acts as a deflection device for the powder 24 impinging on it.
  • the sealing device 28 has a chamfer 44, that is to say a surface section which projects into the inside of the container and points obliquely in the direction of the lower edge of the exchange chamber.
  • This chamfer is formed sufficiently steeply so that the powder 24 trickles further out of the exchangeable chamber 10 and comes to lie under the exchangeable chamber 10 in the device 1 in a collecting bowl 45 and / or is sucked off by a suction device 46. This avoids that powder 24 remains on the sealing surface between the sealing device 28 and the platform 21, which would hinder the effective sealing seat.
  • 3 shows further possibilities of the end seal between the container wall 14 and the platform 21.
  • Fig. 3a shows a sealing device 51, which is arranged on the outer circumference of the platform 21 and is formed elastically. As soon as the platform 21 reaches the groove 41 during lowering, the sealing device 51 projects into the groove 41 and thereby reaches an end seal between the container wall 14 and the platform 21.
  • the sealing device 52 shown in FIG. 3b is formed as an elastic sealing lip which also is disposed on the outer periphery of the platform 21. Once platform 21 has been Lower reaches the groove 41, the sealing lip 52 folds into the groove and thereby reaches an end seal between the container wall 14 and the platform 21.
  • a wedge-shaped sealing member 53 is elastic, for example by means of a spring 54, in the Grooved groove 41.
  • a wedge-shaped groove 55 is formed at the outer periphery of the platform 21, a wedge-shaped groove 55 is formed. As soon as the platform 21 reaches the groove 41 during lowering, the wedge-shaped sealing element 53 projects into the wedge-shaped groove 55 and thereby reaches an end seal between the container wall 14 and the platform 21.
  • the sealing device 28 is not limited to the shapes described above. It may have any shape suitable to cooperate with the height-adjustable platform 21, 25 for closing the container 11, 12 downwards. It may, for example, also be just one step in the container wall 14 or of a sufficiently precise (for example, with a predetermined tolerance) manufactured (for example, ground) position of the container wall 14 to seal against the height-adjustable platform 21, 25.
  • the height-adjustable platforms 21, 25 are brought into their sealing position for the introduction and / or removal of the exchangeable chamber 10 into or out of the apparatus 1. This makes it possible to handle and transport the changing chamber 10 outside the device 1 without the operator coming in contact with powder leaving the changing chamber 10 and without contaminating the surroundings with powder.
  • the sealing device 28 also acts as an end stop for the height adjustment. adjustable platform 21, 25 and prevents them from falling down.
  • the platforms 21, 25 are moved upwards and are therefore not or at least only briefly in the sealing position. In this state, however, powder emerging from the exchangeable chamber 10 can easily be collected by means of a collecting device or sucked off by means of a suction device.
  • the interchangeable chamber described above includes three containers, two of which have a height-adjustable platform
  • the present invention is also applicable to interchangeable chambers having more or less than three containers and with more or less two height-adjustable platforms, in particular to a single container with a height-adjustable platform.
  • the present invention based on a Lasersinter point. Laser melting device has been described, it is not limited to the laser sintering or laser melting. It can be applied to any methods of generatively producing a three-dimensional object by layering and selectively strengthening a building material.
  • the imagesetter may comprise, for example, one or more gas or solid-state lasers or any other type of laser such as laser diodes, in particular Vertical Cavity Surface Emitting Laser (VCSEL) or Vertical External Cavity Surface Emitting Laser (VECSEL), or a line of these lasers.
  • VCSEL Vertical Cavity Surface Emitting Laser
  • VECSEL Vertical External Cavity Surface Emitting Laser
  • any device can be used as an imagesetter, with the energy as wave or particle radiation selectively on a
  • Layer of Aufaumaterials can be applied.
  • a laser for example, another light source, an electron beam or any other energy or radiation source can be used, which is suitable to solidify the building material.
  • deflecting a beam it is also possible to use exposure with a movable line imagesetter.
  • selective mask sintering using an extended light source and a mask, or high-speed sintering (HSS), which selectively applies to the build material a material that increases the radiation absorption at the respective sites (absorption sintering) ) or reduced (inhibition sintering), and then exposed nonselectively over a large area or with a movable line exposer the invention can be applied.
  • HSS high-speed sintering
  • the selective solidification of the applied build-up material can also be done by 3D printing, for example by applying an adhesive.
  • the invention relates to the generative production of an object by means of layered application and selective solidification of a building material, regardless of the manner in which the building material is solidified.
  • the building material various kinds of powder may be used, especially metal powder, plastic powder, ceramic powder, sand, filled or mixed powder.
  • powder other suitable materials may be used as building material.

Abstract

Eine Wechselkammer (10) für eine Vorrichtung (1) zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts (2) durch selektives schichtweises Verfestigen von Aufbaumaterial (24), vorzugsweise pulverförmigem Aufbaumaterial, an dem Querschnitt des herzustellenden Objekts in der jeweiligen Schicht entsprechenden Stellen, umfasst einen Behälter (11, 12) mit einem oberen Rand und einem unteren Rand, einer Wandung (14) und einer in dem Behälter vorgesehenen höhenverstellbaren Plattform (21, 24), wobei die Wandung des Behälters an ihrer Innenseite eine erste Dichteinrichtung (28) aufweist, die an die Plattform in einer Abdichtposition so anschließt, dass die erste Dichteinrichtung und die Plattform zum Verschließen des Behälters zum unteren Rand hin zusammenwirken.

Description

Wechselkammer für eine Vorrichtung und ein Verfahren zum generativen Herstellen eines dreidimensionalen Objekts
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Wechselkammer für eine Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Ob jekts durch selektives schichtweises Verfestigen von Aufbauma- terial . Vorrichtungen und Verfahren dieser Art werden beispielsweise beim Rapid Prototyping, Rapid Tooling oder Additive Manufac- turing verwendet. Ein Beispiel eines solchen Verfahrens ist unter dem Namen "Selektives Lasersintern oder Laserschmelzen" bekannt. Dabei wird wiederholt eine dünne Schicht eines pulver- förmigen Aufbaumaterials aufgebracht und das Aufbaumaterial in jeder Schicht durch selektives Bestrahlen von einem Querschnitt des herzustellenden Objekts entsprechenden Stellen mit einem Laserstrahl selektiv verfestigt.
DE 195 14 740 Cl beschreibt eine Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes aus pulverförmigen Aufbaumaterial mit einem Baubehälter, in dem das Objekt schichtweise aufgebaut wird, und einem daran angrenzenden Vorratsbehälter für das pulverförmigen Aufbaumaterial . Der Vorratsbehälter weist einen in vertikaler Richtung verschiebbaren Boden auf. Ein Beschichter schiebt pulverförmiges Aufbaumaterial aus dem Vorratsbehälter zum Baubehälter und bringt es dort als Schicht auf. WO 2000/021736 AI beschreibt eine Lasersintervorrichtung, bei der in eine Prozesskammer ein Wechselbehälter eingesetzt wird, in dem eine höhenverstellbare Werkstückplattform als Boden integriert ist. Der Wechselbehälter kann nach dem Sintern des Objekts aus dem Bauraum entnommen werden, um ihn außerhalb der Sintermaschine abkühlen zu lassen. Unmittelbar nach dem Entnehme des Wechselbehälters kann ein neuer Wechselbehälter in die Lasersintervorrichtung eingesetzt werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine al- ternative bzw. verbesserte Vorrichtung bzw. ein alternatives bzw. verbessertes Verfahren zum generativen Herstellen eines dreidimensionalen Objekts durch schichtweises Aufbringen und selektives Verfestigen eines Auf aumaterials bereitzustellen, bei denen eine Wechselkammer eingesetzt wird, die zumindest ei- ne höhenverstellbare Plattform aufweist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Wechselkammer gemäß Anspruch 1 bzw. 12, eine Vorrichtung gemäß Anspruch 13 und ein Verfahren gemäß Anspruch 15. Weiterbildungen der Erfindung sind jeweils in den Unteransprüchen angegeben. Dabei kann das Verfahren auch durch die untenstehenden bzw. in den Unteransprüchen ausgeführten Merkmale der Vorrichtungen weitergebildet sein oder umgekehrt, bzw. die Merkmale der Vorrichtungen können auch jeweils untereinander zur Weiterbildung genutzt werden.
Die erfindungsgemäße Wechselkammer ist bestimmt zum Einsatz in einer Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Ob- jekts durch selektives schichtweises Verfestigen von Aufbauma- terial, vorzugsweise pulverförmigem Aufbaumaterial , an dem Querschnitt des herzustellenden Objekts in der jeweiligen
Schicht entsprechenden Stellen. Die Wechselkammer umfasst einen Behälter mit einem oberen Rand und einem unteren Rand, einer Wandung und einer in dem Behälter vorgesehenen höhenverstellbaren Plattform. Die Wandung des Behälters weist an ihrer Innenseite eine erste Dichteinrichtung auf, die an die Plattform in einer Abdichtposition so anschließt, dass die erste Dichtein- richtung und die Plattform zum Verschließen des Behälters zum unteren Rand hin zusammenwirken. Mit einer solchen Wechselkammer ist es beispielsweise möglich, den Behälter zuverlässig nach unten abzudichten, so dass die Wechselkammer außerhalb der Vorrichtung gehandhabt und transportiert werden kann, ohne dass der Bediener in Kontakt mit aus der Wechselkammer austretenden Pulver kommt und ohne dass die Umgebung mit Pulver kontaminiert wird .
Vorzugsweise weist die Plattform eine zweite Dichteinrichtung auf, die gegen eine Innenseite der Wandung des Behälters und/oder gegen die erste Dichteinrichtung abdichtet. Dadurch kann beispielsweise die Dichtwirkung verbessert werden.
Vorzugsweise ist die erste Dichteinrichtung derart ausgestal- tet, dass bei einer bestimmungsgemäßen Positionierung der Wechselkammer auf die erste Dichteinrichtung auftreffendes Aufbaumaterial im Wesentlichen in Richtung des unteren Randes der Wechselkammer weiter befördert wird. Dadurch kann beispielsweise verhindert werden, dass auf der Dichteinrichtung liegenblei- bendes Aufbaumaterial die Dichtwirkung verschlechtert. Vorzugsweise weist die erste Dichteinrichtung zumindest einen Flächenabschnitt auf, welcher in die Innenseite des Behälters hinein ragt, wobei der zumindest eine Flächenabschnitt vorzugsweise schräg in Richtung des unteren Randes der Wechselkammer weist. Dadurch kann beispielsweise die erste Dichteinrichtung auftreffendes Aufbaumaterial auf dem Flächenabschnitt zum unteren Rand der Wechselkammer hin abrutschen.
Vorzugsweise ist die erste Dichteinrichtung im Wesentlichen an der Innenseite der Wandung des Behälters umlaufend in diesem angeordnet. Dadurch kann beispielsweise eine Ringsum-Abdichtung erzielt werden.
Vorzugsweise umfasst die erste Dichteinrichtung ein in die Wandung des Behälters eingesetztes Blech und/oder Metallformteil und/oder ein aus einem elastischen Polymer, bevorzugt aus Silikongummi, bestehendes Teil. Dadurch kann beispielsweise die Dichtung mittels eines einfach herzustellenden Teils verwirklicht werden.
Vorzugsweise ist die erste Dichteinrichtung näher zum unteren Rand als zum oberen Rand, vorzugsweise am oder in der Nähe des unteren Randes angeordnet, wobei vorzugsweise die Abdichtposition eine Position der Plattform in einem unteren Bereich des Behälters ist. Dadurch kann beispielsweise ein möglichst großer Bereich des Behälters genutzt werden.
Vorzugsweise ist die Abdichtposition eine Position der Plattform in dem Behälter, in welcher die Plattform an eine in der Vorrichtung vorgesehene Trägervorrichtung koppelbar und/oder von dieser abkoppelbar ist. Dadurch kann beispielsweise die Plattform in abgedichtetem Zustand an die Trägervorrichtung gekoppelt und/oder von dieser abgekoppelt werden.
Vorzugsweise wirken die erste Dichteinrichtung einerseits und die Plattform und/oder die zweite Dichteinrichtung andererseits in der Abdichtposition derart zusammen, dass Aufbaumaterial nicht dazwischen hindurchtreten kann, wobei vorzugsweise der Behälter nach unten hin gasdicht verschlossen wird. Dadurch kann beispielsweise eine vorteilhafte Abdichtung des Behälters nach unten erzielt werden.
Vorzugsweise ist die zweite Dichteinrichtung an der dem unteren Rand des Behälters zugewandten Seite der Plattform angeordnet und/oder die zweite Dichteinrichtung ist von der Innenseite der Wandung des Behälters beabstandet an der Plattform angeordnet. Dadurch kann beispielsweise die zweite Dichteinrichtung gut mit der ersten zusammenwirken.
Vorzugsweise umfasst die zweite Dichteinrichtung eine elasti- sehe Dichtung, vorzugsweise eine Dichtung aus Gummi oder Silikonschaum. Dadurch kann beispielsweise die Dichtwirkung verbessert werden.
Eine weitere erfindungsgemäße Wechselkammer ist bestimmt zum Einsatz in einer Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts durch selektives schichtweises Verfestigen von Aufbaumaterial , vorzugsweise pulverförmigem Aufbaumaterial , an dem Querschnitt des herzustellenden Objekts in der jeweiligen Schicht entsprechenden Stellen. Die Wechselkammer umfasst einen Behälter mit einem oberen Rand und einem unteren Rand, einer Wandung und einer in dem Behälter vorgesehenen Plattform und einer in der Innenseite der Wandung des Behälters vorgesehenen Ablenkeinrichtung, welche derart ausgebildet ist, dass bei einer bestimmungsgemäßen Positionierung der Wechselkammer auf die Ablenkeinrichtung auftreffendes Aufbaumaterial in Richtung des unteren Randes weiter befördert wird. Vorzugsweise ist die Wechselkammer wie oben beschrieben ausgebildet, und die Ablenkeinrichtung ist dabei dann die erste Dichteinrichtung. Dadurch kann beispielweise an der Innenseite der Wandung des Behälters herunterrieselndes Pulver in geeigneter Form abgelenkt werden, beispielsweise zu einer in der Vorrichtung vorgesehenen Auf- fangschale hin.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts durch selektives schichtweises Verfestigen von Aufbaumaterial an dem Querschnitt des herzustel- lenden Objekts in der jeweiligen Schicht entsprechenden Stellen. Die Vorrichtung enthält eine erfindungsgemäße Wechselkammer die aus der Vorrichtung heraus entnehmbar und in diese einsetzbar ist. Mittels einer solchen Vorrichtung können beispielsweise Objekte in schneller Folge erstellt werden. Weiter können die bei der Wechselkammer beschriebenen Wirkungen erzielt werden.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung eine Auffangeinrichtung und/oder eine Absaugeinrichtung zur Aufnahme von aus der Wech- selkammer austretendem Aufbaumaterial . Dadurch kann beispielsweise eine Verschmutzung der Vorrichtung mit Aufbaumaterial vermieden werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Herstellen eines drei- dimensionalen Objekts durch selektives schichtweises Verfestigen von Aufbaumaterial an dem Querschnitt des herzustellenden Objekts in der jeweiligen Schicht entsprechenden Stellen unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Wechselkammer. Zum Einbringen und/oder Entnehmen der Wechselkammer in die Vorrichtung bzw. aus dieser heraus wird die Plattform in die Abdichtposition in dem Behälter gebracht und/oder während des Herstellungs- prozesses des dreidimensionalen Objekts ist die Plattform nicht oder zumindest nur kurzzeitig in der Abdichtposition in dem Behälter. Dadurch können beispielsweise die oben beschriebenen Wirkungen der Wechselkammer bei der Herstellung eines dreidimensionalen Objekts erzielt werden.
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Figuren. Fig. 1 ist eine schematische, teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht einer Vorrichtung zum generativen Herstellen eines dreidimensionalen Objekts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 2a zeigt schematisch Dichteinrichtungen in einem in der in
Fig. 1 gezeigten Vorrichtung enthaltenen Behälter, hier in perspektivischer Schnittansicht.
2b zeigt schematisch eine Funktionsweise einer Dichteinrichtung im Betrieb der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung in einer Detailansicht aus Fig. 2a.
Fig. 3a bis 3c zeigen schematisch verschiedene Ausbildungen von
Dichteinrichtungen in Schnittansicht, die im Rahmen der Erfindung verwendbar sind. Im Folgenden wird mit Bezug auf Fig. 1 eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung ist eine Lasersinter- oder Laserschmelzvorrichtung 1. Zum Aufbauen eines Objekts 2 enthält sie eine Prozesskammer 3 mit einer Kammerwandung 4. An der Oberseite der Prozesskammer 3 ist ein Einkoppelfenster 5 angeordnet, an der Unterseite der Prozesskammer 3 ist in der Kammerwandung 4 eine Öffnung 6 gebildet. Von unten ist eine in die Vorrichtung 1 einbringbare und aus dieser herausnehmbare Wechselkammer 10 an die Prozesskammer 3 angedockt. Die Wechselkammer 10 enthält drei Behälter, die bei einer bestimmungsgemäßen Positionierung der Wechselkammer 10, also bei der Positionierung, in der die Herstellung des Objekts 2 erfolgt, senkrecht angeordnet sind und daher auch als Schächte bezeichnet werden. Zu diesen Behältern gehören ein Baubehälter 11, ein Vorratsbehälter 12 und ein Überlaufbehälter 13.
Die Behälter 11, 12, 13 weisen Behälterwandungen 14 auf, die getrennt voneinander angeordnet sein können, es können aber auch benachbarte Behälter eine gemeinsame Behälterwandung 14 aufweisen. Sind die Behälter 11, 12, 13 mit getrennten Behälterwandungen 14 gebildet, können zwischen ihnen eine oder mehrere Arbeitsplatten 15 angeordnet sein. Seitlich der Wechsel- kammer 10 ist ein Flansch oder sind mehrere Flansche 16 zum Andocken der Wechselkammer 10 an die Prozesskammer 3 angeordnet.
Die Behälter 11, 12, 13 sind nach oben offen. Durch den oberen Rand des Baubehälters 11 ist eine Arbeitsebene 17 definiert, wobei der innerhalb der Öffnung des Baubehälters 11 liegende Bereich der Arbeitsebene 17, der zum Aufbau des Objekts 2 verwendet werden kann, als Baufeld 18 bezeichnet wird. Vorzugswei- se ist die Wechselkammer 10 so gebildet, dass auch die oberen Ränder des Vorratsbehälters 12 und des Überlaufbehälters 13 in der Arbeitsebene 17 liegen, in weiter bevorzugter Weise auch die obere (n) Oberfläche (n) der Arbeitsplatte (n) 15 und/oder des Flanschs oder der Flansche. Bei der bestimmungsgemäßen Positionierung der Wechselkammer verläuft die Arbeitsebene 17 im Wesentlichen horizontal.
Der Baubehälter 11 dient zum schichtweisen Aufbauen des dreidi- mensionalen Objekts. In dem Baubehälter 11 ist ein in einer vertikalen Richtung V bewegbarer Träger 20 angeordnet, an dem eine Grundplatte 21 angebracht ist, die den Baubehälter 11 nach unten abschließt und damit dessen Boden bildet. Die Grundplatte 21 kann eine getrennt von dem Träger 20 gebildete Platte sein, die an dem Träger 20 befestigt ist, oder sie kann integral mit dem Träger 20 gebildet sein. Je nach verwendetem Pulver und Prozess kann auf der Grundplatte 21 noch eine Bauplattform 22 als Bauunterlage angebracht sein, auf der das Objekt 2 aufgebaut wird. Das Objekt 2 kann aber auch auf der Grundplatte 21 selber aufgebaut werden, die dann als Bauunterlage dient. In
Fig. 1 ist das in dem Baubehälter 11 auf der Bauplattform 22 zu bildende Objekt 2 unterhalb der Arbeitsebene 17 in einem Zwischenzustand dargestellt mit mehreren verfestigten Schichten, umgeben von unverfestigt gebliebenem Aufbaumaterial 23.
Der Vorratsbehälter 12 dient zum Aufnehmen eines durch elektromagnetische Strahlung verfestigbaren pulverförmigen Aufbaumaterials 24. Er ist als Dosierschacht gebildet, bei dem eine
Plattform 25, die den Boden des Vorratsbehälters 12 bildet, auf einem in der vertikalen Richtung V bewegbaren Stempel 26 ruht. Der Überlaufbehälter 13 dient zur Aufnahme von überschüssigem Pulver 27. Er ist auf der dem Vorratsbehälter 12 gegenüberliegenden Seite des Baubehälters 11 angeordnet. Im unteren Abschnitt des Baubehälters 11 und/oder des Vorratsbehälters 12 ist jeweils eine Dichteinrichtung 28 angeordnet.
Weiter enthält die Lasersintervorrichtung 1 einen in einer horizontalen Richtung H bewegbaren Beschichter 29 zum Aufbringen des Aufbaumaterials 15 innerhalb des Baufelds 18. Vorzugsweise erstreckt sich der Beschichter 29 quer zu seiner Bewegungsrichtung H über den ganzen zu beschichtenden Bereich.
Die Lasersintervorrichtung 1 enthält weiter eine Belichtungs- Vorrichtung 30 mit einem Laser 31, der einen Laserstrahl 32 erzeugt, der über eine Umlenkvorrichtung 33 umgelenkt und durch eine Fokussiervorrichtung 34 über das Einkoppelfenster 5 an der Oberseite der Prozesskammer 3 auf die Arbeitsebene 17 fokus- siert wird.
Schließlich enthält die Lasersintervorrichtung 1 eine Steuereinheit 39, über die die einzelnen Bestandteile der Vorrichtung 1 in koordinierter Weise zum Durchführen des Bauprozesses gesteuert werden. Alternativ kann die Steuereinheit auch teilwei- se oder ganz außerhalb der Vorrichtung angebracht sein. Die
Steuereinheit kann eine CPU enthalten, deren Betrieb durch ein Computerprogramm (Software) gesteuert wird. Das Computerprogramm kann getrennt von der Vorrichtung auf einem Speichermedium gespeichert sein, von dem aus es in die Vorrichtung, insbe- sondere in die Steuereinheit geladen werden kann. Vor dem Herstellen eines Objekts 2 mittels der Vorrichtung 1 wird der Vorratsbehälter 12 mit pulverförmigem Aufbaumaterial 24 befüllt. Dann wird die so vorbereitete Wechselkammer 10 an die Prozesskammer 3 angedockt. Im Betrieb wird dann jeweils zum Aufbringen einer Pulverschicht zunächst der Träger 20 um eine Höhe abgesenkt, die der gewünschten Schichtdicke entspricht. Der Beschichter 19 fährt zunächst auf die dem Baubehälter 11 abgewandte Seite des Vorratsbehälters 12 (in der Zeichnung links) . Dann wird der Boden 25 des Vorratsbehälters 12 mittels des von einer (in der Fig. nicht gezeigten) Hubeinrichtung angetriebenen Stempels 26 soweit angehoben, dass die Oberfläche des Pulvervorrats nach oben über die Unterkannte des Beschichters 19 hinausragt. Bei seiner Fahrt über das Baufeld 18 (in der Zeichnung nach rechts) nimmt der Beschichter 19 dieses über seine Unterkante hinausragende pulverförmige Aufbaumaterial 24 mit, schiebt es auf das Baufeld 18 auf die Bauunterlage oder eine bereits vorher vorhandene Pulverschicht und zieht es zu einer Pulverschicht aus. Das Aufbringen erfolgt zumindest über den gesamten Querschnitt des herzustellenden Objekts 2, vor- zugsweise über das gesamte Baufeld 18, also den durch die Behälterwandung 14 des Baubehälters 11 begrenzten Bereich. Auf der dem Vorratsbehälter 12 gegenüberliegenden Seite des Baufelds 8 fällt überschüssiges Pulver 27 in den Überlaufbehälter 13.
Anschließend wird der Querschnitt des herzustellenden Objekts 2 von dem Laserstrahl 32 abgetastet, sodass das pulverf rmige Aufbaumaterial 24 an den Stellen verfestigt wird, die dem Querschnitt des herzustellenden Objekts 2 entsprechen. Dabei werden die Pulverkörner an diesen Stellen mittels der durch die Strahlung eingebrachten Energie teilweise oder vollständig aufgeschmolzen, so dass sie nach einer Abkühlung miteinander verbun- den als Festkörper vorliegen. Diese Schritte werden solange wiederholt, bis das Objekt 2 fertiggestellt ist. Anschließend wird die Wechselkammer 10 von der Prozesskammer 3 abgedockt und der Vorrichtung 1 entnommen. Soll ein weiteres Objekt 2 herge- stellt werden, wird eine entsprechend vorbereitete weitere Wechselkammer 10 in die Prozesskammer 3 eingesetzt, und der Aufbau des nächsten Objekts 2 kann beginnen.
Die der Vorrichtung 1 entnommene Wechselkammer 10 kann außer- halb der Vorrichtung 1 abkühlen. Anschließend kann das hergestellte Objekt 2 der Wechselkammer 10 entnommen werden.
Die höhenverstellbaren Plattformen, also die Grundplatte 21 in dem Baubehälter 11 und der Boden 25 des Vorratsbehälters 12, sind zu der jeweiligen Behälterwandung 14 hin abgedichtet, so dass im Betrieb der Vorrichtung 1 ein Austreten des pulverför- migen Aufbaumaterials 24 weit möglichst vermieden wird. Da die Plattform 21, 25 jedoch weiterhin innerhalb des jeweiligen Behälters 11, 12 verfahrbar bleiben muss, ist die Dichtwirkung dieser Abdichtung begrenzt. Eine geringe Menge des Pulvers kann daher durch die Dichtung zwischen der Behälterwandung 14 und der Plattform 21, 25 hindurchrieseln und nach unten in die Vorrichtung fallen, wo es gezielt aufgefangen und abgesaugt werden kann .
Auch beim Entnehmen der Wechselkammer 10 aus der Vorrichtung 1 und während ihres Transports außerhalb der Vorrichtung 1 kann Pulver durch die seitliche Abdichtung der Plattform 21, 25 hindurchrieseln und zu einer Verschmutzung der Umgebung führen. Um das zu verhindern, ist die Dichteinrichtung 28 in dem Baubehälter 11 und/oder dem Vorratsbehälter 12 vorgesehen. Nach dem Ende eines Baujobs wird die jeweilige Plattform 21, 25 so weit nach unten verfahren, dass sie auf der Dichteinrichtung 28 aufsitzt. Die Dichteinrichtung 28 und die Plattform 21, 25 wirken zum Verschließen des Behälters 11, 12 zu seinem unteren Rand hin zusammen. Dadurch wird der Zwischenraum zwischen der Plattform 21, 25 und der Behälterwandung 14 zuverlässig abgedichtet, so dass Entweichen von Pulver verhindert wird. Vorzugsweise wird der Behälter 11, 12 dabei auch nach unten hin gasdicht verschlossen.
Diese Position der Plattform 21, 25, in der sie mit der Dichteinrichtung 28 zusammenwirkt, wird als Abdichtposition bezeichnet. Vorzugsweise ist die Abdichtposition auch die Position der Plattform 21, 25 in dem Behälter 11, 12, in der sie an eine in der Vorrichtung vorgesehene Trägervorrichtung 20, 26 koppelbar und/oder von dieser abkoppelbar ist.
Fig. 2a zeigt schematisch eine perspektivische Schnittansicht eines in der Wechselkammer 10 enthaltenen Behälters. Als Bei- spiel ist der Baubehälter 11 dargestellt, die Ausführungen gelten aber auch für den Vorratsbehälter 12. Die Halterung 10 für die Plattform 11 ist der besseren Übersichtlichkeit halber weggelassen . Wie aus Fig. 2a ersichtlich ist die (erste) Dichteinrichtung 28 (hier als „erste Dichteinrichtung" bezeichnet) in der Nähe des unteren Randes des Behälters 11 an der Innenseite der Behälterwandung 14 umlaufend angeordnet, so dass die Plattform 21 mit ihrem gesamten Umfang auf ihr aufliegen kann. Vorzugsweise ist die Dichteinrichtung 28, wie in Fig. 2a gezeigt, in eine Nut 41 in der Behälterwandung 14 eingesetzt. Sie kann beispielsweise ein Blech und/oder ein Metallformteil und/oder ein aus Silikongummi bestehendes Teil umfassen.
In Figur 2a sind weitere Dichteinrichtungen gezeigt, die an der Plattform 21 angebracht sind. Eine außen, um die Plattform 21 umlaufende Dichteinrichtung 42 dient dazu, den Zwischenraum zwischen der Plattform 21 und der Behälterwandung 14 während des Betriebs der Vorrichtung 1 abzudichten, also auch während des vertikalen Verfahrens der Plattform 21.
Eine unterhalb der Plattform 21 liegende (hier als „zweite Dichteinrichtung 43" bezeichnete) Dichteinrichtung 43 (hier als „zweite Dichteinrichtung" bezeichnet) ist so in der Nähe des Randes der Plattform 21 umlaufend angeordnet, dass sie auf der ersten Dichteinrichtung 28 aufliegt und mit dieser zusammenwirkt, wenn die Plattform 21 in der Abdichtposition ist. Sie kann von der Innenseite der Behälterwandung 14 beabstandet sein, solange in der Abdichtposition eine zuverlässigen Abdichtung in Zusammenwirken mit der Dichteinrichtung 28 sicherge- stellt ist.
Die Dichteinrichtungen 42, 43 umfassen vorzugsweise eine elastische Dichtung. Das bedeutet, dass die Dichtung aus einem elastischen Material gebildet sein kann, beispielsweise aus Gummi oder Silikonschaum, oder durch ihre Konstruktion so gebildet sein kann, dass sie bei einer Kraft eine Auslenkung erfährt, beispielsweise in Form einer Blattfeder.
Fig. 2b zeigt einen in Fig. 2a durch einen gestrichelten Kreis angegebenen Ausschnitt der Behälterwandung 14 während des Betriebs der Vorrichtung 1. Dabei kann es dazu kommen, dass zwischen der Behälterwandung 14 und der Plattform 21 hindurchtre- tendes Pulver 24 entlang der Behälterwandung 14 nach unten rieselt und auf die Dichteinrichtung 28 auftrifft. Diese ist jedoch so gestaltet, dass das Pulver 24 nicht auf ihr liegen bleibt, sondern in Richtung des unteren Randes weiter befördert wird. Die Dichteinrichtung 28 wirkt also auch als Ablenkeinrichtung für das auf sie auftreffende Pulver 24.
Dazu weist die Dichteinrichtung 28 eine Fase 44 auf, also einen Flächenabschnitt, welcher in die Innenseite des Behälters hin- ein ragt und schräg in Richtung des unteren Randes der Wechsel - kammer weist. Diese Fase ist ausreichend steil gebildet, so dass das Pulver 24 weiter aus der Wechselkammer 10 herausrieselt und unter der Wechselkammer 10 in der Vorrichtung 1 in einer Auffangschale 45 zu liegen kommt und/oder von einer Absau- geinrichtung 46 abgesaugt wird. So wird vermieden, dass Pulver 24 auf der Dichtfläche zwischen der Dichteinrichtung 28 und der Plattform 21 liegen bleibt, was den effektiven Dichtsitz behindern würde . Fig.3 zeigt weitere Möglichkeiten der Endabdichtung zwischen der Behälterwandung 14 und der Plattform 21.
Fig. 3a zeigt eine Dichteinrichtung 51, die an dem äußeren Umfang der Plattform 21 angeordnet ist und elastisch ausgebildet ist. Sobald die Plattform 21 beim Absenken die Nut 41 erreicht, springt die Dichteinrichtung 51 in die Nut 41 vor und erreicht dadurch eine Endabdichtung zwischen der Behälterwandung 14 und der Plattform 21. Die in Fig. 3b gezeigte Dichteinrichtung 52 ist als elastische Dichtlippe gebildet, die ebenfalls an dem äußeren Umfang der Plattform 21 angeordnet ist. Sobald die Plattform 21 beim Ab- senken die Nut 41 erreicht, klappt die Dichtlippe 52 in die Nut und erreicht dadurch eine Endabdichtung zwischen der Behälterwandung 14 und der Plattform 21. Bei der in Fig. 3c gezeigten Dichteinrichtung ist ein keilförmiges Dichtungselement 53 elastisch, beispielsweise mittels einer Feder 54, in der Nut 41 gelagert. An dem äußeren Umfang der Plattform 21 ist eine keilförmige Nut 55 gebildet. Sobald die Plattform 21 beim Absenken die Nut 41 erreicht, springt das keilförmige Dichtungselement 53 in die keilförmige Nut 55 vor und erreicht dadurch eine Endabdichtung zwischen der Behälterwandung 14 und der Plattform 21.
Die Dichteinrichtung 28 ist nicht auf die oben beschriebenen Formen eingeschränkt. Sie kann jede beliebige Form aufweisen, die geeignet ist, mit der höhenverstellbaren Plattform 21, 25 zusammenzuwirken zum Verschließen des Behälters 11, 12 nach unten. Sie kann beispielsweise auch lediglich aus einer Stufe in der Behälterwandung 14 oder aus einer ausreichend präzise (bei- spielsweise mit einer vorgegebenen Toleranz) gefertigte (beispielweise geschliffene) Stelle der Behälterwandung 14 sein, um gegen die höhenverstellbare Plattform 21, 25 abzudichten.
Bei der oben beschriebenen Lasersintervorrichtung 1 werden die höhenverstellbaren Plattformen 21, 25 zum Einbringen und/oder Entnehmen der Wechselkammer 10 in die Vorrichtung 1 bzw. aus dieser heraus in ihre Abdichtposition gebracht. Dadurch ist es möglich, die Wechselkammer 10 außerhalb der Vorrichtung 1 zu handhaben und zu transportieren, ohne dass der Bediener in Kon- takt mit aus der Wechselkammer 10 austretenden Pulver kommt und ohne dass die Umgebung mit Pulver kontaminiert wird. Die Dicht- einrichtung 28 wirkt auch als Endanschlag für die höhenver- stellbare Plattform 21, 25 und verhindert deren Herausfallen nach unten.
Während des Herstellungsprozesses des dreidimensionalen Objekts 2 hingegen werden die Plattformen 21, 25 nach oben verfahren und sind daher nicht oder zumindest nur kurzzeitig in der Abdichtposition. In diesem Zustand kann aber aus der Wechselkammer 10 austretendes Pulver leicht in mittels einer Auffangeinrichtung gesammelt bzw. mittels einer Absaugeinrichtung abge- saugt werden.
Während die oben beschriebene Wechselkammer drei Behälter enthält, von denen zwei eine höhenverstellbare Plattform aufweisen, ist die vorliegende Erfindung auch auf Wechselkammern mit mehr oder weniger als drei Behältern und mit mehr oder weniger als zwei höhenverstellbaren Plattformen anwendbar, insbesondere auch auf einen einzelnen Behälter mit einer höhenverstellbaren Plattform. Auch wenn die vorliegende Erfindung anhand einer Lasersinterbzw. Laserschmelzvorrichtung beschrieben wurde, ist sie nicht auf das Lasersintern oder Laserschmelzen eingeschränkt. Sie kann auf beliebige Verfahren zum generativen Herstellen eines dreidimensionalen Objektes durch schichtweises Aufbringen und selektives Verfestigen eines Aufbaumaterials angewendet werden.
Der Belichter kann beispielsweise einen oder mehrere Gas- oder Festkörperlaser oder jede andere Art von Laser wie z.B. Laserdioden, insbesondere VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) oder VECSEL (Vertical External Cavity Surface Emitting Laser) , oder eine Zeile dieser Laser umfassen. Allgemein kann als Belichter jede Einrichtung verwendet werden, mit der Ener- gie als Wellen- oder Teilchenstrahlung selektiv auf eine
Schicht des Auf aumaterials aufgebracht werden kann. Anstelle eines Lasers können beispielsweise eine andere Lichtquelle, ein Elektronenstrahl oder jede andere Energie- bzw. Strahlenquelle verwendet werden, die geeignet ist, das Aufbaumaterial zu verfestigen. Statt des Ablenkens eines Strahls kann auch das Belichten mit einem verfahrbaren Zeilenbelichter angewendet werden. Auch auf das selektive Maskensintern, bei dem eine ausgedehnte Lichtquelle und eine Maske verwendet werden, oder auf das High-Speed-Sintern (HSS) , bei dem auf dem Aufbaumaterial selektiv ein Material aufgebracht wird, das die Strahlungsabsorption an den entsprechenden Stellen erhöht (Absorptionssintern) oder verringert (Inhibitionssintern) , und dann unselektiv großflächig oder mit einem verfahrbaren Zeilenbelichter belich- tet wird, kann die Erfindung angewendet werden.
Anstelle des Einbringens von Energie kann das selektive Verfestigen des aufgetragenen Aufbaumaterials auch durch 3D-Drucken erfolgen, beispielsweise durch Aufbringen eines Klebers. Allge- mein bezieht sich die Erfindung auf das generative Herstellen eines Objekts mittels schichtweisen Auftragens und selektiven Verfestigens eines Aufbaumaterials unabhängig von der Art und Weise, in der das Aufbaumaterial verfestigt wird. Als Aufbaumaterial können verschiedene Arten von Pulver verwendet werden, insbesondere Metallpulver, Kunststoffpulver, Keramikpulver, Sand, gefüllte oder gemischte Pulver. Anstelle von Pulver können auch andere geeignete Materialien als Aufbaumaterial verwendet werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Wechselkämmer (10) für eine Vorrichtung (1) zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts (2) durch selektives schichtweises Verfestigen von Auf aumaterial (24) , vorzugsweise pul- verförmigem Aufbaumaterial , an dem Querschnitt des herzustel- lenden Objekts in der jeweiligen Schicht entsprechenden Stellen, wobei die Wechselkammer umfasst
einen Behälter (11, 12) mit einem oberen Rand und einem unteren Rand, einer Wandung (14) und einer in dem Behälter vorgesehenen höhenverstellbaren Plattform (21, 24), wobei
die Wandung des Behälters an ihrer Innenseite eine erste
Dichteinrichtung (28) aufweist, die an die Plattform in einer Abdichtposition so anschließt, dass die erste Dichteinrichtung und die Plattform zum Verschließen des Behälters zum unteren Rand hin zusammenwirken.
2. Wechselkammer (10) nach Anspruch 1, wobei die Plattform (21, 25) eine zweite Dichteinrichtung (42, 43) aufweist, die gegen eine Innenseite der Wandung (14) des Behälters (11, 12) und/oder gegen die erste Dichteinrichtung (28) abdichtet.
3. Wechselkammer (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Dichteinrichtung (28) derart ausgestaltet ist, dass bei einer bestimmungsgemäßen Positionierung der Wechselkammer auf die erste Dichteinrichtung auftreffendes Aufbaumaterial (24) im We- sentlichen in Richtung des unteren Randes der Wechselkammer weiter befördert wird.
4. Wechselkammer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste Dichteinrichtung (28) zumindest einen Flächenabschnitt (44) aufweist, welcher in die Innenseite des Behälters hinein ragt, wobei der zumindest eine Flächenabschnitt Vorzugs - weise schräg in Richtung des unteren Randes der Wechselkammer weist .
5. Wechselkammer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste Dichteinrichtung (28) im Wesentlichen an der Innen- seite der Wandung (14) des Behälters (11, 12) umlaufend in diesem angeordnet ist.
6. Wechselkammer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die erste Dichteinrichtung (28) ein in die Wandung (14) des Be- hälters (11, 12) eingesetztes Blech und/oder Metallformteil und/oder ein aus einem elastischen Polymer, bevorzugt Silikongummi, bestehendes Teil umfasst.
7. Wechselkammer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die erste Dichteinrichtung (28) näher zum unteren Rand als zum oberen Rand, vorzugsweise am oder in der Nähe des unteren Randes angeordnet ist und wobei vorzugsweise die Abdichtposition eine Position der Plattform (21, 25) in einem unteren Bereich des Behälters (11, 12) ist.
8. Wechselkammer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Abdichtposition eine Position der Plattform (21, 25) in dem Behälter (11, 12) ist, in welcher die Plattform an eine in der Vorrichtung vorgesehene Trägervorrichtung (10, 26) koppelbar und/oder von dieser abkoppelbar ist.
9. Wechselkammer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die erste Dichteinrichtung (28) einerseits und die Plattform (21, 25) und/oder die zweite Dichteinrichtung (42, 43) andererseits in der Abdichtposition derart zusammenwirken, dass Auf- baumaterial (24) nicht dazwischen hindurchtreten kann, vorzugsweise der Behälter (11, 12) nach unten hin gasdicht verschlossen wird.
10. Wechselkammer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die zweite Dichteinrichtung (43) an der dem unteren Rand des
Behälters (11, 12) zugewandten Seite der Plattform (21, 25) angeordnet ist und/oder wobei die zweite Dichteinrichtung von der Innenseite der Wandung (14) des Behälters beabstandet an der Plattform angeordnet ist.
11. Wechselkammer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die zweite Dichteinrichtung (42, 43) eine elastische Dichtung umfasst, vorzugsweise eine Dichtung aus Gummi oder Silikonschaum .
12. Wechselkammer (10) für eine Vorrichtung (1) zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts (2) durch selektives schichtweises Verfestigen von Aufbaumaterial (24) , vorzugsweise pul- verförmigem Aufbaumaterial , an dem Querschnitt des herzustel- lenden Objekts in der jeweiligen Schicht entsprechenden Stellen, wobei die Wechselkammer umfasst:
einen Behälter (11, 12) mit einem oberen Rand und einem unteren Rand, einer Wandung (14) und einer in dem Behälter vorgesehenen Plattform (21, 25) und
einer in der Innenseite der Wandung des Behälters vorgesehenen Ablenkeinrichtung, welche derart ausgebildet ist, dass bei einer bestimmungsgemäßen Positionierung der Wechselkammer auf die Ablenkeinrichtung auftreffendes Aufbaumaterial in Richtung des unteren Randes weiter befördert wird, wobei
die Wechselkammer vorzugsweise als Wechselkammer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgebildet ist und dabei dann
die Ablenkeinrichtung die erste Dichteinrichtung (28) ist.
13. Vorrichtung (1) zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts (2) durch selektives schichtweises Verfestigen von Auf- baumaterial (24) an dem Querschnitt des herzustellenden Objekts (2) in der jeweiligen Schicht entsprechenden Stellen, mit
einer Wechselkammer (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei
die Wechselkammer aus der Vorrichtung heraus entnehmbar und in diese einsetzbar ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Vorrichtung eine Auffangeinrichtung (45) und/oder eine Absaugeinrichtung (46) umfasst zur Aufnahme von aus der Wechselkammer austretendem Aufbaumaterial .
15. Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts (2) durch selektives schichtweises Verfestigen von Aufbaumaterial (24) an dem Querschnitt des herzustellenden Objekts in der jeweiligen Schicht entsprechenden Stellen unter Verwendung ei- ner Wechselkammer (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei
zum Einbringen und/oder Entnehmen der Wechselkammer (10) in die Vorrichtung (1) bzw. aus dieser heraus die Plattform (21, 25) in die Abdichtposition in dem Behälter (11, 12) ge- bracht wird und/oder wobei während des Herstellungsprozesses des dreidimensionalen Objekts die Plattform nicht oder zumindest nur kurzzeitig in der Abdichtposition in dem Behälter ist.
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