WO2019115140A1 - Apparatus for supplying protective gas, heating and supplying powder, device and method for the additive manufacturing of components, and component - Google Patents

Apparatus for supplying protective gas, heating and supplying powder, device and method for the additive manufacturing of components, and component Download PDF

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    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency

Definitions

  • the invention relates to a device for inert gas supply and heating and / or powder supply for a device for the additive production of components.
  • the invention relates to an apparatus for the additive production of components, comprising a construction space in which, in particular on a working platform, a powder bed for the additive construction of at least one component can be provided or be ready, an energy beam device which is designed to generate at least one energy beam, Preferably, provide several energy beams for selectively melting and / or sintering a powder bed provided in the installation space and to move the at least one energy beam via a powder bed provided in the installation space in accordance with predetermined component geometry.
  • the invention relates to a method for the additive production of components and a component.
  • the selective La melt melting (English: Selective Laser Melting - SLM) called from the powder bed.
  • This is a construction method in which successively a plurality of powder-shaped layers of material are provided one above the other and each layer is locally melted by means of one or more laser beams in accordance with a predetermined component geometry. Since so many layers are provided, and scanned in each case with at least one laser beam until the component to be produced is completed.
  • one or more laser beam (s) it is also possible to use other energy sources, such as electron beams (English: Selective Electron Beam Melting - SEBM).
  • Selective Laser Sintering - SLS selective electron beam sintering - SEBS.
  • the layer-wise construction is carried out in a well-known manner in the space defined by the interior of a production cylinder space of the device platform on a height-adjustable.
  • Means are provided for providing powder layers, which comprise a supply cylinder arranged next to the work platform with a liftable bottom and a squeegee distribution device by means of which powder can be conveyed from the storage into the production cylinder and smoothed.
  • the layers provided are scanned to obtain a component with several laser beams.
  • a auftre in the context of the additive production of components tendes problem is that during the scan plasma, debris, spatter and / or smoke generated who the.
  • the energy beam can be blocked on the one hand and thus the intensity undesirably attenuated, and on the other hand can lead to deposits in areas of a material layer that are still to scan, causing additional surface roughness and it to form layers of material uneven thickness can occur.
  • the disclosed protective gas device comprises means for movable mounting above the working platform or the powder bed. This makes it possible to carry the protective gas device with the current point of impact of the energy beam on the Pulverbett.
  • Another problem in additive manufacturing is that the energy input by the one or more meh eral energy, especially laser beams is highly local and the possibility of heat dissipation, especially in the case of powder bed is comparatively poor. Therefore, high thermal gradients can occur and it can lead to the formation of hot cracks. This problem is particularly given in the case of someone that components are made of hard to weld materials. Purely by way of example here high-temperature alloys and Ni, Co and Fe base elements are called, as they come, inter alia for running and Leitschaufein and Bren nerkomponenten of turbines used.
  • Protective gas means which are designed for supplying and in particular discharging a protective gas
  • the object is achieved in that it comprises a device according to the invention for inert gas and heating and / or powder feed to the above or in the space of Vorrich device for additive Manufacturing provided working platform or powder bed is arranged.
  • the basic idea of the present invention is to provide the protective gas guide, the means for heating, which can be or may be provided by one or more induction coils, and / or the powder agents as one or in a single unit and to handle the funds together.
  • the protective gas guide the means for heating
  • the powder agents as one or in a single unit and to handle the funds together.
  • he inventive device includes both inert gas and heating and powder and these are all moved together in common, in particular procedural.
  • the inventive device and thus also with egg ner such equipped device for additive manufacturing offers a variety of benefits.
  • a negative effect ing a relative movement of the onsspulen given by Indukti given heating means relative to the protective gas in the same direction is avoided by the erfindungsge Permitted common movement.
  • these are preferably moved with the inert gas and possibly heating means, so that at the same time the next powder layer can be provided on the top of the powder bed during a scan when already a protective gas and additional heating are possible, creating a Time savings and thus a particularly efficient component production is possible.
  • the device according to the invention for the additive production of components which comprises a inven tion proper device, in advantageous Hamiltonbil tion characterized by the fact that the device comprises a frame on which the inert gas and the heating and / or Pul mediated means are kept and the Frame relative to the beitsry the device or a powder bed provided in particular is kept relatively movable.
  • the frame is preferably formed frame-shaped and / or this are associated with Verfahrstoff via which the frame in particular linearly movable above a Häplatt form or a powder bed of a device for additive manufacturing can be kept or held.
  • Verfahrstoff via which the frame in particular linearly movable above a Häplatt form or a powder bed of a device for additive manufacturing can be kept or held.
  • a Ge stell makes a particularly simple structural measure for a common movable storage of said means. It should be noted that a frame shape has proven to be particularly suitable ge, but this is not required. In a particularly simple embodiment, e.g. also find a striven- or beam-shaped frame use.
  • the frame can be formed one or more parts.
  • the movement of the frame can in particular be used both for entraining the protective gas flow and the entrainment of He heat, such as induction coil (s) and the powder order to obtain a further powder layer.
  • the frame is conveniently motorized movable.
  • the device is also particularly well above all scalable upwards, e.g. the frame increases and / or, for example, the number of induction coils held thereon as heating means and / or protective gas is increased and / or outlets or their size is increased.
  • the advantages of the invention can be achieved in a particularly simple way also for comparatively large installation spaces and Mehrla sersysteme.
  • the frame traversing means may include for example when mounted according to the inventions to the invention device above the working platform or the powder bed of an apparatus for additive manufacturing mounted rail on which the frame then be The movement is linearly movable, for example via one or more rollers.
  • a further embodiment is further characterized in that the inert gas and / or the powdery means are held stationary on the frame and / or the heating means are in turn movably held on the frame, this be preferably linear along an associated track axis.
  • the arrangement is then in particular such that the heating means, for example one or more induction coils, are movably held along an axis on the frame, which is oriented at least substantially orthogonal to the travel axis of the frame.
  • the heating means for example one or more induction coils
  • the heating means are then suitably motorized movably held on the frame, so that a control of the movement is possible in a simple manner.
  • the protective gas means of the device according to the invention are formed in an advantageous embodiment for providing at least egg nes preferably substantially laminar inert gas stream.
  • You can, for example, at least one in particular special beam-shaped shielding gas inlet and at least one of the protective gas inlet in particular opposite to given to give beam-shaped protective gas outlet. If the inlet and outlet are bar-shaped, they are in particular oriented at least essentially parallel to one another.
  • the at least one protective gas inlet has a plurality of adjacent and / or superimposed protective gas nozzles. In example, a plurality of 29einan derod arranged in a row protective gas nozzles may be provided. Also, a plurality of such lines can be superimposed on the IN ANY.
  • a la- Minarer protective gas above a provided in a space of a device for additive preparation powder bed, in particular over its entire width, are generated in a simple manner.
  • the one or more protective gas outlets may also be designed to suck off inert gas or this or these may be associated with means for the extraction of inert gas.
  • a device can, in order to ensure the freedom of movement of the inert gas, for example, via flexible hoses be rea larra.
  • the at least one protective gas inlet comprises a plurality of protective gas nozzles
  • a plurality of flexible tubes can also be provided, in particular a number of flexible tubes corresponding to the number of protective gas nozzles.
  • the protective gas discharge via at least one inert gas outlet of the device according to the invention, in particular back to a reservoir via one or more re flexible hoses.
  • the expansion of the frame in one spatial direction and / or the dimensioning of the at least one inert gas inlet and / or outlet in a spatial direction is preferably adapted to the expansion of the powder bed to be processed in the space direction, so that the entire powder bed covered with a protective gas flow and / or can be achieved with the heating means.
  • a further embodiment of the device according to the invention is characterized in that the heating means comprises at least one, preferably a plurality of induction coils for inductive heating, and in particular the at least one induction coil is movably held on a frame of the device.
  • the inductive heating of, for example, a component part made of a powder bed and / or of a section of a powder bed and / or a working platform, which has already been made additive, has proven to be particularly suitable. Nete form of additional heating proved. Other possi possibilities of additional heating, such as the heating with IR rays or radiate the heating by means of electrons or resistive heating are not excluded, however.
  • this sen a egg on a frame of the device held powder container sen comprehensive.
  • This can for example also be characterized by a bar shape and preferably has at least one underside, in particular elongate powder feed opening.
  • the powder means may comprise one or more undersei term held on the powder container rollers and / or squeegees to the smooth strip of the powder container underside exiting powder.
  • powder layers of preferably uniform thickness can be provided by the powder container being moved together with the protective gas agents and, in particular, heating means above the powder bed.
  • the distance of the means for smoothing, such as roll (s) and / or doctor blade (s), to Obersei te the previous layer then defines the layer thickness.
  • the powder agent comprises a powder container
  • its expansion in a spatial direction in particular its longitudinal extent, is preferably adapted to the expansion of the powder bed in a spatial direction, so that a powder layer of appropriate size can be obtained if the powder container is in contact with the protective gas and heating means is moved above the bed.
  • a very particularly preferred embodiment of the inventions to the invention device is further characterized by the fact that they two preferably mirror-inverted machining processing areas comprises, in each of the two machining processing areas inert gas to supply and in particular Abon ren a protective gas and heating means for heating an already additive from a powder bed manufactured construction section and / or a portion of a powder bed and / or a working platform are provided, and FITS preferred powder means between the two processing areas are arranged.
  • the device according to the invention comprises two processing areas which are preferably spatially offset from one another, it is possible to work particularly efficiently.
  • a scanning process with one or more energy beams can take place in both processing areas and, for example, two components or component sections can be produced simultaneously from the powder bed.
  • a scan takes place, with the heating means of the other processing area an already manufactured, still lying in the powder bed component or component section is heated, so simultaneously takes place to a neighboring scan a subsequent heat treatment.
  • a powder container of the powder is particularly preferably approximately centrally provided in a frame-shaped frame of the device and to each side of the powder container a Schutzgasauslass to ordered, with a protective gas outlet provided at the Schutzgasauslass respectively from the powder container is turned to.
  • a mirror-inverted embodiment allows an opposite orientation of the protective gas flow in the two processing areas and this in turn such that the inert gas flow both for a forward and a return movement of the means, in particular a tra denden frame along an associated track axis to the direction of advancement of the at least one energy beam can be oriented opposite to the powder layer.
  • Another object of the invention is a
  • the powder layers each with at least one energy gies beam according to predetermined component geometry locally melted and / or sintered
  • the heating means an additional Erracer tion of a powder bed already made from the construction part section and / or the working platform and / or the powder bed takes place while powder is melted and / or sintered,
  • powder is melted and / or sintered with at least one energy beam in a first region of the powder bed, while a preferably laminar protective gas stream is generated with the protective gas agents of a processing region of the device above the first powder bed region;
  • the method according to the invention enables a particularly efficient additive manufacturing of components, in particular also in comparatively large installation spaces. This is especially true be particularly for the design with simultaneous scanning in the one work area and subsequent heat treatment treatment in the other at preferably simultaneous production of a respective new powder layer.
  • the shielding gas, heating and especially powder means, about a Ge vice, where they are held, are moved along a pregiven enclosed axis above a powder bed continuously or stepwise, with the first scan in a first area of the powder bed is started, while there provided a protective gas flow using the first processing area and a particular inductive additional heating takes place, and if the second processing area above the previously scanned construction part (section) s arrives, with the heating means a subsequent heat treatment is performed while un ter simultaneous use of inert gas and Erissermungsmit tel of the first processing area another powder bedab is scanned.
  • powder can then be re-applied and preferably smoothed to obtain the next layer.
  • the agent was in one direction once completely on the powder bed or a process to edit the portion of this procedure, the direction of movement can be reversed and the procedure can be repeated.
  • Figure 1 is a schematic partially sectioned illustration of a device for the additive production of components according to an embodiment of the vorlie invention
  • Figure 2 is an enlarged schematic partially marnit TEN representation of the device for Schutzgaszu drove and heating and powder feed the Vorrich device of Figure 1 above the partially presented Darge powder bed;
  • Figure 3 is an enlarged schematic plan view of the
  • FIG. 11 shows a schematic representation of the area traveled by the coils of the device of FIG. 1 during stepwise movement of the frame;
  • Figure 12 is a schematic representation of the area traveled by the coils of the apparatus of Figure 1 with continuous movement of the frame;
  • Figure 13 is a schematic plan view of the direction in which Laserstrahlein and the space of the device of FIG.
  • FIG. 1 shows a schematic partially sectioned view of an embodiment of an inventive ago direction for the additive production of components from the powder verbett 1.
  • This includes a manufacturing cylinder 2, the egg nen space defined 3, in which one or more components additively in operation from the Powder bed 1 made who the.
  • the layered component structure is carried out on a working platform 4 of the device, which - as indicated by a corresponding arrow in the figure 1 - schreibnver adjustable in the production cylinder 2 is held.
  • the device further comprises a platform 4 above the working arranged laser beam device 5, which is formed from to emit several, in the present two laser beams 6 and selectively melt with these provided in the space 3 of the device powder layers according to a predetermined component geometry.
  • the laser beam device 5 comprises a scanning device not visible in the figures. This can be formed in any manner well known in the art.
  • the device further includes an embodiment of a device according to the invention for inert gas supply, heating and powder feed 7, which is above the manufacturing cylinder 2 and the working platform provided therein 4 and the powder 1 is arranged.
  • An enlarged side view as well as an enlarged view of the device 7 can be seen in FIGS. 2 and 3.
  • the other components of the device according to the invention in these two figures and Figures 4 to 10, which will be discussed below, not shown, son in it next to the inventive device 7 only the powder bed 1 and two already in it additively Herge presented component sections 8 can be seen. From the laser beam 6 is further in Figures 1, 2, 4, 6 and 9 only to recognize egg ner.
  • the illustrated embodiment of the device 7 comprises a frame-shaped frame 9 which is movable along a predetermined axis above the work platform 4 and the powder bed 2 located thereon.
  • the means for the movable mounting of the frame comprise in the present case a fixedly fixed rail, not shown in the figures, on which the frame 9 is mounted by means likewise not recognizable in the figures, so that it runs along the rail in the x-direction and thus a ho rizontalen level above the powder bed 1 back and forth is movable.
  • the respective current direction of movement of the frame 9 is also indicated by a respective upper half of this arrow.
  • protective gas means for supplying and discharging a protective gas in the space 3 and He kept warming agent and powder.
  • the heating means are already addi tively used in the powder bed 1 for producing additional inductive heating.
  • the working platform 4 is formed.
  • the powder agents are used to provide a plurality of superimposed layers of powdered material in the space 3 of the device.
  • Protective gas means concretely two bar-shaped Schufzgaseinlässe 10, which are held at opposite ends of the frame 9, and two bar-shaped shielding gas outlets 11, which are located approximately centrally on the frame 9 and each lying opposite the Schufzgaseinlässe 10 are arranged.
  • the device 7 in this case comprises two mirror-inverted processing areas 12, 13, with which simultaneously and / or successively processing steps can be carried out in the context of additive production of components.
  • each of the two protective gas inlets 10 each have a plurality of protective gas nozzles 14, which are arranged in three rows one above the other and 15 columns side by side in the manner of an array.
  • the shielding gas of erfindungsge MAESSEN device 7 further comprising a plurality of flexible hoses 16, of which in the present case six tubes lead to one of the Schufzgaseinlässe 10 and depending Weil one is connected to a protective gas outlet 11. As can be seen in particular in FIG.
  • both the Schufzgasinlässe 10 and the protective gas outlets 11 each extend over the entire width of the frame 9 over the entire extent of the frame 9 in the Y direction, so that over the entire width of the powder bed 1 a more uniformly in particular laminar protective gas stream 17 can be provided.
  • the dimensioning of frame 9 and inert gas inlets and outlets 10, 11 is selected such that it at least the expansion of the powder verbettes 1 in the Y direction or the possible, so reachable with the laser beams 6 scan area speaks ent.
  • the held on the frame 9 heating means of the inventions to the invention device 7 comprise four induction coils 18.
  • the four Spu len 18 are held on the frame 9 in the Y direction forward and intimidbewegbar, so that a relative movement of the coil 18 against the frame 9 is possible, which is oriented orthogonal to the direction of travel of the frame 9 in the X direction.
  • the induction coils 18 can also be mounted movably in the X-direction in the frame 9, so that a relative movement of the coils 18 ge compared to the frame 9 in the X direction is possible to increase the flexibility x further , However, this is not necessary.
  • the powder means of the device 7 according to the invention also held on the frame 9 in the present case comprise a powder container 19, which is held approximately centrally on the frame 9 and, as can be seen in particular in FIG. 3, at least approximately parallel to the beam-shaped inert gas inlet and outlet 10, 11 is oriented, and, just like this, over the entire extent of the frame 9 in the Y direction he stretches.
  • the powder container 19 has on the underside a slot-shaped powder outlet opening, which is not visible in the figures, and which extends almost over its entire extent.
  • the powder agents further comprise ei ne powder feed 21, which opens laterally into the powder container 19 and alone in the plan view of Figure 3 can be seen.
  • Additive manufacturing comprises, in a well-known manner, the provision of a plurality of powder layers after and in one another in the installation space 3 of the device and their scanning by means of the laser beams 6 for local melting.
  • the embodiment of inventions to the invention device 7 described here is used to provide the powder layers to produce during the scans a laminar protective gas stream 17 above the powder bed 1 and during the scans and these downstream already additive manufactured component sections 8 and Häplatt form 4 to heat inductively.
  • the frame 9 is for this upper half of the powder bed 1 between the recognizable in Figure 4 right end position and the recognizable in Figures 8 and 9 left end position continuously moved back and forth.
  • FIG. 4 is started at a point in time.
  • two component sections 8 in the powder bed 1 were made additive and currently another powder layer are first scanned in the region of the right in Figure 4 component by means of the two laser beams 6 of the laser beam device 5 according to predetermined component geometry.
  • the preceding layers was accordingly - with the first powder layer starting on the work platform 4 - proceeded.
  • the left in the figures processing area 12 of the device 7 is currently upper half of the right component section 8 and it takes place by means of the two induction coils 18 of this processing area 12, an additional inductive heating of the already finished th Bauteilabitess 8 below the to be scanned Pulverla ger, while powder is locally melted up with the laser beams 6.
  • the frame 9 is continuously moved at a suitable speed in this rich direction.
  • the induction coils 18 of the processing area 12 relative to the frame 9 in the Y-direction method to follow with the additional heating and the movement of the laser beams in this direction. It can thus be achieved that the point of impingement of the laser beams 6 is always centered under a coil 18, for example.
  • protective gas is conveyed via flexible hoses 16 into the protective gas inlet 11, let out through the plurality of protective gas nozzles 14 and sucked off via the opposing protective gas outlet 11 with a protective protective gas outlet opening 15.
  • FIG. 5 shows the state in which no powder is currently being scanned, since the induction coils 18 of the left-hand machining area 12 are still between the two component sections 8, that is, they have not yet reached the left-hand component section 8. Errei Chen the coil 18 this, it can follow an inductive heating and a scan of the powder layer above this component section 8 with the two laser beams 6 takes place. At the same time, a downstream heat treatment of the previously scanned right component section 8 is effected with the two induction coils 18 of the right-hand processing area 13 (FIG. 6). It should be noted that the additional in ductile heating in Figures 4, 6 and 7 and 9 is indicated in each case by a directed from the induction coil 18 on the underlying member lying low component portion 8 arrow.
  • the frame 9 is continuously moved further to the left and as soon as the scanning process is completed with the laser beams 6 in the region of the left component section 8, the laser beams 6 are deactivated again and the coils 18 are turned off. Powder is further discharged from the powder container and smoothed with the right roller 20.
  • both inert gas inlets 10 are located at opposite ends and both shielding gas 1 in the middle of the frame 9, so that a protective gas flow 17 always from outside to inside and thus opposite to the Advancement Rich direction of the laser beams 6 can be generated.
  • Figures 11 and 12 show purely schematically, which surface preparation of each of the two induction coils 18 of the two machining processing areas 12, 13 are covered when the frame 9, as in the example described above continuously ( Figure 11) or alternatively stepwise (Figure 12) is moved in the Y direction. As can be seen, a powder bed located underneath the coils 18 can be completely covered and a uniform, additional inductive heating can be achieved over the entire area.
  • Figure 13 shows a plan view of a space 3 with Pul verbett 1 in a purely schematic representation, which is indicated by circular areas 23 where above the powder bed 1 - in the case of a total of four laser beams 6 - the laser beams 6 emitted and deflected become.
  • the impact point 24 for the case of the laser beam device 5 with two laser beams 6, as described above, is also shown in FIG. 1, in each case in the middle in one of the coils 18.
  • Steps, for example, for the scanning on the one hand and the layer provision on the other hand, as provided according to the prior art, are not required.

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Abstract

The invention relates to an apparatus (7) for supplying protective gas, heating and/or supplying powder for a device for the additive manufacturing of components from the powder bed (1), comprising: protective gas means, which are designed to supply and in particular to remove a protective gas, and powder means, which are designed to provide a plurality of layers of a pulverous material lying one over the other in the construction chamber (3) of a device for the additive manufacturing of components, and/or heating means, which are designed to heat at least one component section (8) already additively produced from the powder bed (1) and/or to heat a portion of a powder bed (1) and/or a work platform (4) of a device for the additive manufacturing of components, wherein means are provided, by which the protective gas means and the powder means and/or heating means can be or are mounted for joint movement, in particular translation, above the work platform (4) or the powder bed (1) of a device for the additive manufacturing of components. The invention further relates to a device and to a method for the additive manufacturing of components, and to a component.

Description

Beschreibung description
EINRICHTUNG ZUR SCHUTZGASZUFUHR, ERWÄRMUNG UND PULVERZUFUHR SOWIE VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR ADDITIVEN HERSTELLUNG VON BAUTEILEN UND BAUTEIL DEVICE FOR PROTECTING GASES, WARMING AND POWDER SUPPLY, AND DEVICE AND METHOD FOR ADDITIVELY MANUFACTURING COMPONENTS AND COMPONENT
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Schutzgaszufuhr und Erwärmung und/oder Pulverzufuhr für eine Vorrichtung zum additiven Herstellen von Bauteilen. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum additiven Herstellen von Bauteilen, umfassend einen Bauraum, in dem insbesondere auf einer Arbeitsplattform ein Pulverbett zum additiven Aufbau wenigstens eines Bauteils bereitgestellt werden kann oder be reitsteht, eine Energiestrahleinrichtung, die ausgebildet ist, um wenigstens einen Energiestrahl, bevorzugt mehrere Energiestrahlen zum selektiven Aufschmelzen und/oder Sintern eines in dem Bauraum bereitgestellten Pulverbettes bereitzu stellen und den wenigstens einen Energiestrahl über ein in dem Bauraum bereitgestelltes Pulverbett gemäß vorgegebener Bauteilgeometrie zu verfahren. Schließlich betrifft die Er findung ein Verfahren zum additiven Herstellen von Bauteilen und ein Bauteil. The invention relates to a device for inert gas supply and heating and / or powder supply for a device for the additive production of components. Moreover, the invention relates to an apparatus for the additive production of components, comprising a construction space in which, in particular on a working platform, a powder bed for the additive construction of at least one component can be provided or be ready, an energy beam device which is designed to generate at least one energy beam, Preferably, provide several energy beams for selectively melting and / or sintering a powder bed provided in the installation space and to move the at least one energy beam via a powder bed provided in the installation space in accordance with predetermined component geometry. Finally, the invention relates to a method for the additive production of components and a component.
Verfahren und Vorrichtung zur additiven Herstellung von Bau teilen sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt.Process and apparatus for the additive production of construction parts are well known from the prior art.
Als Beispiel für ein solches Verfahren sei das selektive La serschmelzen (englisch: Selective Laser Melting - SLM) aus dem Pulverbett genannt. Hierbei handelt es sich um ein Auf bauverfahren, bei dem nacheinander eine Vielzahl von pulver förmigen Materiallagen übereinanderliegend bereitgestellt und jede Lage mittels eines oder mehrerer Laserstrahlen gemäß vorgegebener Bauteilgeometrie lokal aufgeschmolzen wird. Da bei werden so viele Lagen bereitgestellt, und jeweils mit we nigstens einem Laserstrahl gescannt, bis das herzustellende Bauteil fertiggestellt ist. Alternativ zu einem oder mehreren Laserstrahl (en) können auch andere Energiestahlen, etwa Elektronenstrahlen zum Einsatz kommen (englisch: Selective Electron Beam Melting - SEBM) . Auch kann alternativ oder zu- sätzlich zu einem Schmelzen ein Sintern des bereitgestellten Materials erfolgen (englisch: Selective Laser Sintering - SLS, bzw. Selective Elektron Beam Sintering - SEBS) . As an example of such a method, the selective La melt melting (English: Selective Laser Melting - SLM) called from the powder bed. This is a construction method in which successively a plurality of powder-shaped layers of material are provided one above the other and each layer is locally melted by means of one or more laser beams in accordance with a predetermined component geometry. Since so many layers are provided, and scanned in each case with at least one laser beam until the component to be produced is completed. As an alternative to one or more laser beam (s), it is also possible to use other energy sources, such as electron beams (English: Selective Electron Beam Melting - SEBM). Also, alternatively or in addition to a melting sintering of the provided material carried out (Selective Laser Sintering - SLS, or selective electron beam sintering - SEBS).
Aus der DE 10 2014 222 302 Al beispielsweise gehen ein Ver fahren und eine Vorrichtung zur additiven Herstellung von Bauteilen durch SLM aus dem Pulverbett hervor. Der schicht weise Aufbau erfolgt dabei in hinlänglich bekannter Weise in dem durch den Innenraum eines Fertigungszylinders definierten Bauraum der Vorrichtung auf einer höhenverstellbaren Arbeits plattform. Es sind Mittel zur Bereitstellung von Pulverlagen vorgesehen, die einen neben der Arbeitsplattform angeordneten Vorratszylinder mit einem anhebbaren Boden und eine als Rakel ausgebildete Verteileinrichtung, mittels derer Pulver aus dem Vorrats- in den Fertigungszylinder gefördert und glattgezogen werden kann, umfassen. Die bereitgestellten Lagen werden zum Erhalt eines Bauteils mit mehreren Laserstrahlen gescannt. From DE 10 2014 222 302 Al, for example, go a Ver drive and a device for the additive production of components by SLM from the powder bed out. The layer-wise construction is carried out in a well-known manner in the space defined by the interior of a production cylinder space of the device platform on a height-adjustable. Means are provided for providing powder layers, which comprise a supply cylinder arranged next to the work platform with a liftable bottom and a squeegee distribution device by means of which powder can be conveyed from the storage into the production cylinder and smoothed. The layers provided are scanned to obtain a component with several laser beams.
Ein im Rahmen der additiven Herstellung von Bauteilen auftre tendes Problem besteht darin, dass während des Scanvorganges Plasma, Debris, Schweißspritzer und/oder Rauch erzeugt wer den. Hierdurch kann auf der einen Hand der Energiestrahl blo ckiert und so die Intensität unerwünscht abgeschwächt werden, und auf der anderen Hand kann es zu Ablagerungen in Bereichen einer Materiallage kommen, die noch zu scannen sind, wodurch zusätzliche Oberflächenrauheit verursacht werden und es zur Bildung von Materiallagen ungleichmäßiger Dicke kommen kann. A auftre in the context of the additive production of components tendes problem is that during the scan plasma, debris, spatter and / or smoke generated who the. As a result, the energy beam can be blocked on the one hand and thus the intensity undesirably attenuated, and on the other hand can lead to deposits in areas of a material layer that are still to scan, causing additional surface roughness and it to form layers of material uneven thickness can occur.
Um dieses Problem zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren, ist es bekannt, einen Schutzgasstrom in dem Bauraum oberhalb der bearbeiteten Materiallage zu erzeugen. Aus der WO In order to avoid or at least reduce this problem, it is known to generate a protective gas flow in the installation space above the processed material layer. From the WO
2014/125280 A2 und der DE 10 2013 215 377 Al beispielsweise ist dies vorbekannt. Dabei lehrt letztere Druckschrift, dass die offenbarte Schutzgaseinrichtung Mittel zur beweglichen Lagerung oberhalb der Arbeitsplattform bzw. des Pulverbettes umfasst. Dies macht es möglich, die Schutzgaseinrichtung mit dem aktuellen Auftreffpunkt des Energiestrahls auf dem Pul verbett mitzuführen. Eine weitere Problemstellung beim additiven Fertigen besteht darin, dass der Energieeintrag durch den einen oder die meh reren Energie-, insbesondere Laserstrahlen stark lokal und die Möglichkeit der Wärmeableitung insbesondere im Falle des Pulverbetts vergleichsweise schlecht ist. Daher können hohe thermische Gradienten auftreten und es kann zur Bildung von Warmrissen führen. Diese Problematik ist insbesondere in dem jenigen Falle gegeben, dass Bauteile aus schwer schweißbaren Materialien herzustellen sind. Rein beispielhaft seien hier hochwarmfeste Legierungen sowie Ni-, Co- und Fe-Basiselemente genannt, wie sie u.a. für Lauf- und Leitschaufein sowie Bren nerkomponenten von Turbinen zum Einsatz kommen. 2014/125280 A2 and DE 10 2013 215 377 Al, for example, this is already known. The latter document teaches that the disclosed protective gas device comprises means for movable mounting above the working platform or the powder bed. This makes it possible to carry the protective gas device with the current point of impact of the energy beam on the Pulverbett. Another problem in additive manufacturing is that the energy input by the one or more meh eral energy, especially laser beams is highly local and the possibility of heat dissipation, especially in the case of powder bed is comparatively poor. Therefore, high thermal gradients can occur and it can lead to the formation of hot cracks. This problem is particularly given in the case of someone that components are made of hard to weld materials. Purely by way of example here high-temperature alloys and Ni, Co and Fe base elements are called, as they come, inter alia for running and Leitschaufein and Bren nerkomponenten of turbines used.
Um auch schwer schweißbare Werkstoffe im Rahmen der additiven Fertigung einsetzen zu können, bietet eine zusätzliche Erwär mung, insbesondere Vorwärmung auf Temperaturen von beispiels weise über 1000°C eine vielversprechende Möglichkeit. Werden die zu scannende Materiallage und/oder ein darunter ggf. be reits vorhandener Bauteilabschnitt bzw. eine darunter befind liche Arbeitsplattform vor und/oder während des Scanvorganges zusätzlich erwärmt, kann ein schnelles Auskühlen und das da mit verbundene Heißrissbildungsrisiko vermieden bzw. zumin dest reduziert werden. In order to use difficult to weld materials in the context of additive manufacturing, provides an additional Erwär determination, in particular preheating to temperatures of example, over 1000 ° C a promising possibility. If the material layer to be scanned and / or an optionally existing component section or an underlying working platform are additionally heated before and / or during the scanning process, rapid cooling and the associated hot cracking risk can be avoided or at least reduced ,
Eine zusätzliche Erwärmung durch induktive Heizung mittels wenigstens einer oberhalb und/oder um das Pulverbett angeord neten Spule im Rahmen von SLM bzw. SLS ist in der EP 2 572 815 Al beschrieben. Auch aus der DE 10 2012 206 122 Al geht hervor, dass im Rahmen eines additiven Fertigungsverfahrens, etwa dem Laserpulverauftragsschweißen oder selektiven Be strahlen eines Pulverbetts, eine zusätzliche, konkret induk tive Erwärmung des herzustellenden Bauteils erfolgt. Dabei sieht dieses Dokument vor, dass die wenigstens eine Indukti onsspule bewegbar ist und ihre Position während der additiven Herstellung verändert wird. Die zusätzliche Erwärmung ermöglicht den Erhalt besserer Er gebnisse, insbesondere den Erhalt von Bauteilen mit verbes serten Eigenschaften, da die Bildung von Rissen - auch unter Verwendung schwer schweißbarer Werkstoffe - vermieden oder zumindest reduziert wird. An additional heating by inductive heating by means of at least one above and / or around the powder bed angeord Neten coil in the context of SLM or SLS is described in EP 2 572 815 Al. It is also apparent from DE 10 2012 206 122 Al that in the context of an additive manufacturing process, such as the Laserpulverauftragsschweißen or selective Be rays of a powder bed, an additional, specifically induk tive heating of the component to be produced takes place. In this case, this document provides that the at least one Indukti onsspule is movable and their position is changed during the additive production. The additional heating makes it possible to obtain better results, in particular the preservation of components with improved properties, since the formation of cracks is avoided or at least reduced - even when using materials which are difficult to weld.
Insbesondere in demjenigen Falle, dass sowohl eine Schutzgas bereitstellung als auch eine zusätzliche Erwärmung gewünscht bzw. erforderlich ist, kann es zu einer gegenseitigen negati ven Beeinflussung kommen, können sich etwa sehr unterschied lichen Strömungsverhältnisses des Schutzgases einstellen, was wiederum zu schlechteren Ergebnisse führen kann. Auch hat es sich als problematisch erwiesen, eine zusätzliche etwa induk tive Erwärmung im Falle großer Bauräume und/oder Mehrlaser systeme zu realisieren. In particular, in that case that both a protective gas supply and additional heating is desired or required, it can lead to a mutual negati tive influence, can be about very different union flow ratio of the inert gas set, which in turn can lead to worse results. Also, it has proven to be problematic to realize an additional approximately induction inductive heating in the case of large installation spaces and / or multi-laser systems.
Im Lichte dessen ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur additiven Fertigung anzugeben, welche bzw. welches die Nachteile aus dem Stand der Technik überwindet. In light of this, it is an object of the present invention to provide an improved method and apparatus for additive manufacturing which overcomes the disadvantages of the prior art.
Diese Aufgabe wird einerseits gelöst durch eine Einrichtung zur Schutzgaszufuhr und Erwärmung und/oder Pulverzufuhr für eine Vorrichtung zum additiven Herstellen von Bauteilen aus dem Pulverbett, die oberhalb einer bzw. eines in einem Bau raum der Vorrichtung zur additiven Herstellung vorgesehenen Arbeitsplattform bzw. Pulverbettes anzuordnen oder angeordnet ist, umfassend This object is achieved on the one hand by a device for inert gas supply and heating and / or powder supply for a device for the additive production of components from the powder bed to arrange above or in a construction space of the device for additive manufacturing provided work platform or powder bed or is arranged, comprising
- Schutzgasmittel, die zum Zu- und insbesondere Abführen eines Schutzgases ausgebildet sind, Protective gas means which are designed for supplying and in particular discharging a protective gas,
und  and
- Pulvermittel, die zur Bereitstellung einer Mehrzahl von übereinanderliegenden Lagen eines pulverförmigen Materi als in dem Bauraum einer Vorrichtung zur additiven Her stellung von Bauteilen ausgebildet sind,  - Powder means, which are designed to provide a plurality of superposed layers of a powdery Materi as in the space of a device for the additive manufacture of components,
und/oder - Erwärmungsmittel, die zur insbesondere induktiven Erwär mung wenigstens eines bereits additiv aus dem Pulverbett gefertigten Bauteilabschnittes und/oder eines Abschnit tes eines Pulverbettes und/oder einer Arbeitsplattform einer Vorrichtung zur additiven Herstellung ausgebildet sind, wobei Mittel vorgesehen sind, über welche die Schutzgasmittel und die Pulver- und/oder Erwärmungsmittel gemeinsam bewegbar, insbesondere verfahrbar oberhalb der Arbeitsplattform bzw. des Pulverbettes gelagert werden können oder gelagert sind. and or - Heating means for the particular inductive Erwär tion of at least one already made additive from the powder bed component portion and / or a Abschnit TES a powder bed and / or a working platform of an apparatus for additive production are formed, wherein means are provided, via which the inert gas and the Powder and / or heating means can be moved together, in particular movable above the work platform or the powder bed can be stored or stored.
Bei der Vorrichtung zum additiven Herstellen von Bauteilen aus dem Pulverbett der eingangsgenannten Art wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass diese eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Schutzgaszufuhr und Erwärmung und/oder Pulverzufuhr um fasst, die oberhalb der bzw. des in dem Bauraum der Vorrich tung zur additiven Herstellung vorgesehenen Arbeitsplattform bzw. Pulverbettes angeordnet ist. In the apparatus for the additive production of components from the powder bed of the type mentioned, the object is achieved in that it comprises a device according to the invention for inert gas and heating and / or powder feed to the above or in the space of Vorrich device for additive Manufacturing provided working platform or powder bed is arranged.
Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht mit ande ren Worten darin, die Schutzgasführung, die Mittel zur Erwär mung, die etwa durch eine oder mehrere Induktionsspule (n) ge geben sein bzw. (eine) solche umfassen können, und/oder die Pulvermittel als eine bzw. in einer Einheit bereit zu stellen und die Mittel gemeinsam zu verfahren. So kann in einer ein heitlichen Bewegung mit dem Schutzgasstrom und der Erwärmung dem Auftreffpunkt des wenigstens einen Energiestrahles ge folgt und gleichzeitig eine neue Pulverlage bereitgestellt werden . The basic idea of the present invention, in other words, is to provide the protective gas guide, the means for heating, which can be or may be provided by one or more induction coils, and / or the powder agents as one or in a single unit and to handle the funds together. Thus, in a uniform movement with the protective gas stream and the heating ge the impact of the at least one energy beam ge followed and at the same time a new powder layer can be provided.
In ganz besonders bevorzugter Ausgestaltung umfasst die er findungsgemäße Einrichtung sowohl Schutzgasmittel als auch Erwärmungs- und Pulvermittel und diese werden allesamt ge meinsam bewegt, insbesondere verfahren. In a particularly preferred embodiment, he inventive device includes both inert gas and heating and powder and these are all moved together in common, in particular procedural.
Die erfindungsgemäße Einrichtung und damit auch eine mit ei ner solchen ausgestattete Vorrichtung zur additiven Fertigung bietet eine Vielzahl von Vorteilen. Eine negative Beeinflus sung einer Relativbewegung der beispielsweise durch Indukti onsspulen gegebenen Erwärmungsmittel relativ zu den Schutz gasmitteln in gleicher Richtung wird durch die erfindungsge mäße gemeinsame Bewegung vermieden. Somit kann während eines Scanvorgangs mit einem oder mehreren Energie-, insbesondere Laserstrahlen ohne negative Wechselwirkungen gleichzeitig ei ne zusätzliche Erwärmung und ein Schutz vor Rauch, Plasma, Debris und dergleichen ermöglicht werden. Sind auch Pulver mittel vorgesehen, werden diese bevorzugt mit den Schutzgas- und ggf. Erwärmungsmitteln mitbewegt, so dass während eines Scanvorgangs, wenn bereits eine Schutzgasbereitstellung und zusätzliche Erwärmung möglich sind, gleichzeitig die nächste Pulverlage auf der Oberseite des Pulverbettes bereitgestellt werden kann, wodurch eine Zeitersparnis und somit eine beson ders effiziente Bauteilherstellung möglich wird. Dabei wird die ohnehin erfolgende Bewegung der Schutzgasmittel, über welche diese dem oder den Auftreffpunkten des bzw. der Ener giestrahlen folgen, dann auch für den Pulverauftrag über die Ausdehnung des Pulverbettes genutzt. Es wird eine besonders effiziente Vorgehensweise, insbesondere auch eine gleichzei tige Nutzung aller Mittel ermöglicht. The inventive device and thus also with egg ner such equipped device for additive manufacturing offers a variety of benefits. A negative effect ing a relative movement of the onsspulen given by Indukti given heating means relative to the protective gas in the same direction is avoided by the erfindungsge Permitted common movement. Thus, during a scan with one or more energy, in particular laser beams without negative interactions simultaneously ei ne additional heating and protection against smoke, plasma, debris and the like are possible. Are also provided powder medium, these are preferably moved with the inert gas and possibly heating means, so that at the same time the next powder layer can be provided on the top of the powder bed during a scan when already a protective gas and additional heating are possible, creating a Time savings and thus a particularly efficient component production is possible. In this case, the already taking place movement of the inert gas, over which they follow the or the impingement of the energy beams or the energy, then also used for the powder order on the expansion of the powder bed. It is a particularly efficient approach, in particular a simultaneous use of all funds allows.
Die Mittel, die dazu ausgebildet sind, dass die Schutzgas-, Pulver und/oder Erwärmungsmittel bei bestimmungsgemäßer Mon tage der erfindungsgemäßen Einrichtung oberhalb der Arbeits plattform bzw. des Pulverbettes in den Bauraum einer Vorrich tung zur additiven Bauteilfertigung gemeinsam bewegbar gela gert werden können bzw. gelagert sind, umfassen in bevorzug ter Ausgestaltung ein bewegbar gelagertes bzw. lagerbares Ge stell, an dem die Mittel gehalten sind. The means which are designed so that the protective gas, powder and / or heating means at the intended Mon days of the device according to the invention above the working platform or the powder bed in the space of a Vorrich device for additive component production can be moved together gela siege or are stored, in Favor ter embodiment, a movably mounted or storable Ge vice, where the funds are held.
Entsprechend zeichnet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung zum additiven Herstellen von Bauteilen, welche eine erfin dungsgemäße Einrichtung umfasst, in vorteilhafter Weiterbil dung dadurch aus, dass die Einrichtung ein Gestell umfasst, an dem die Schutzgasmittel und die Erwärmungs- und/oder Pul vermittel gehalten sind und das Gestell relativ zu der Ar- beitsplattform der Vorrichtung bzw. einem insbesondere darauf bereitgestellten Pulverbett relativ verfahrbar gehalten ist. Accordingly, the device according to the invention for the additive production of components, which comprises a inven tion proper device, in advantageous Weiterbil tion characterized by the fact that the device comprises a frame on which the inert gas and the heating and / or Pul mediated means are kept and the Frame relative to the beitsplattform the device or a powder bed provided in particular is kept relatively movable.
Das Gestell ist bevorzugt rahmenförmig ausgebildet und/oder diesem sind Verfahrmittel zugeordnet, über welche das Gestell insbesondere linear verfahrbar oberhalb einer Arbeitsplatt form bzw. eines Pulverbettes einer Vorrichtung zur additiven Fertigung gehalten werden kann oder gehalten wird. Ein Ge stell bildet eine besonders einfache konstruktive Maßnahme für eine gemeinsame bewegbare Lagerung der genannten Mittel. Es sei angemerkt, dass sich eine Rahmenform als besonders ge eignet erwiesen hat, diese jedoch nicht erforderlich ist. In besonders simpler Ausbildung könnte z.B. auch ein streben- bzw. balkenförmiges Gestell Verwendung finden. Das Gestell kann ein- oder mehrteilig ausgebildet sein. The frame is preferably formed frame-shaped and / or this are associated with Verfahrmittel via which the frame in particular linearly movable above a Arbeitsplatt form or a powder bed of a device for additive manufacturing can be kept or held. A Ge stell makes a particularly simple structural measure for a common movable storage of said means. It should be noted that a frame shape has proven to be particularly suitable ge, but this is not required. In a particularly simple embodiment, e.g. also find a striven- or beam-shaped frame use. The frame can be formed one or more parts.
Die Bewegung des Gestells kann insbesondere sowohl für das Mitführen des Schutzgasstromes als auch das Mitführen der Er wärmungsmittel, etwa Induktionsspule (n) als auch den Pulver auftrag zum Erhalt einer weitere Pulverlage genutzt werden. Das Gestell ist zweckmäßiger Weise motorisiert verfahrbar. The movement of the frame can in particular be used both for entraining the protective gas flow and the entrainment of He heat, such as induction coil (s) and the powder order to obtain a further powder layer. The frame is conveniently motorized movable.
Ist ein Gestell zum Tragen und gemeinsamen bewegen der Is a frame for carrying and moving together the
Schutzgas-, Erwärmungs- und insbesondere Pulvermittel vorge sehen, ist die Einrichtung auch besonders gut vor allem nach oben hin skalierbar, indem z.B. das Gestell vergrößert und/oder beispielsweise die Anzahl von daran gehaltenen In duktionsspulen als Erwärmungsmittel und/oder von Schutzgas eis- und/oder Auslässen erhöht bzw. deren Größe erhöht wird. So können die erfindungsgemäßen Vorteile auf besonders einfa che Weise auch für vergleichsweise große Bauräume und Mehrla sersysteme erzielt werden. Protective gas, heating and especially powder means, the device is also particularly well above all scalable upwards, e.g. the frame increases and / or, for example, the number of induction coils held thereon as heating means and / or protective gas is increased and / or outlets or their size is increased. Thus, the advantages of the invention can be achieved in a particularly simple way also for comparatively large installation spaces and Mehrla sersysteme.
Sind dem Gestell Verfahrmittel zugeordnet, können diese bei spielsweise eine bei bestimmungsgemäßer Montage der erfin dungsgemäßen Einrichtung oberhalb der Arbeitsplattform bzw. des Pulverbettes einer Vorrichtung zur additiven Fertigung befestigte Schiene umfassen, an welcher das Gestell dann be- Vorzug linear verfahrbar - etwa über eine oder mehrere Rollen - gehalten ist. Are associated with the frame traversing means, they may include for example when mounted according to the inventions to the invention device above the working platform or the powder bed of an apparatus for additive manufacturing mounted rail on which the frame then be The movement is linearly movable, for example via one or more rollers.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich ferner dadurch aus, dass die Schutzgas- und/oder die Pulvermittel ortsfest an dem Gestell gehalten sind und/oder die Erwärmungsmittel ihrerseits verfahrbar an dem Gestell gehalten sind, dies be vorzugt linear entlang einer zugehörigen Verfahrachse. Die Anordnung ist dann insbesondere derart, dass die Erwärmungs mittel, beispielsweise eine oder mehrere Induktionsspulen, entlang einer Achse bewegbar an dem Gestell gehalten sind, die zumindest im Wesentlichen orthogonal zu der Verfahrachse des Gestells orientiert ist. So können zwei Bewegungsrichtun gen in der Ebene oberhalb eines Pulverbettes abgedeckt sein. Auch hat sich gezeigt, dass eine Relativbewegung der Erwär mungsmittel, beispielsweise einer oder mehrerer Induktions spulen, zu dem Schutzgasstrom in orthogonaler Richtung zu keiner oder nur geringfügiger Beeinflussung des Schutz gasstromes führt. Die Erwärmungsmittel sind dann zweckmäßiger Weise motorisiert verfahrbar an dem Gestell gehalten, so dass eine Steuerung der Bewegung auf einfache Weise möglich ist. A further embodiment is further characterized in that the inert gas and / or the powdery means are held stationary on the frame and / or the heating means are in turn movably held on the frame, this be preferably linear along an associated track axis. The arrangement is then in particular such that the heating means, for example one or more induction coils, are movably held along an axis on the frame, which is oriented at least substantially orthogonal to the travel axis of the frame. Thus, two directions of movement can be covered in the plane above a powder bed. It has also been found that a relative movement of the heating medium, for example one or more induction coils, leads to the protective gas flow in the orthogonal direction to no or only slight influence on the protective gas flow. The heating means are then suitably motorized movably held on the frame, so that a control of the movement is possible in a simple manner.
Die Schutzgasmittel der erfindungsgemäßen Einrichtung sind in vorteilhafter Ausgestaltung zur Bereitstellung wenigstens ei nes bevorzugt im Wesentlichen laminaren Schutzgasstroms aus gebildet. Sie können beispielsweise wenigstens einen insbe sondere balkenförmigen Schutzgaseinlass und wenigstens einen dem Schutzgaseinlass insbesondere gegenüberliegenden bevor zugt balkenförmigen Schutzgasauslass umfassen. Sind der Ein- und Auslass balkenförmig ausgebildet, sind diese insbesondere zumindest im Wesentlichen parallel zueinander orientiert. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Schutzgaseinlass eine Mehrzahl von nebeneinanderliegenden und/oder übereinanderliegenden Schutzgasdüsen aufweist. Bei spielsweise kann eine Mehrzahl von in einer Zeile nebeneinan derliegend angeordneten Schutzgasdüsen vorgesehen sein. Auch können mehrere derartiger Zeilen übereinanderliegend vorhan den sein. Durch die Mehrzahl von Schutzgasdüsen kann ein la- minarer Schutzgasstrom oberhalb eines in einem Bauraum einer Vorrichtung zur additiven Herstellung bereitstehenden Pulver bettes, insbesondere über dessen gesamte Breite, auf einfache Weise erzeugt werden. Der eine oder die mehreren Schutzgas auslässe können ferner ausgebildet sein, um Schutzgas abzu saugen bzw. diesem oder diesen können Mittel zur Absaugung von Schutzgas zugeordnet sein. The protective gas means of the device according to the invention are formed in an advantageous embodiment for providing at least egg nes preferably substantially laminar inert gas stream. You can, for example, at least one in particular special beam-shaped shielding gas inlet and at least one of the protective gas inlet in particular opposite to given to give beam-shaped protective gas outlet. If the inlet and outlet are bar-shaped, they are in particular oriented at least essentially parallel to one another. Furthermore, it can be provided that the at least one protective gas inlet has a plurality of adjacent and / or superimposed protective gas nozzles. In example, a plurality of nebeneinan derliegend arranged in a row protective gas nozzles may be provided. Also, a plurality of such lines can be superimposed on the IN ANY. Due to the plurality of protective gas nozzles, a la- Minarer protective gas above a provided in a space of a device for additive preparation powder bed, in particular over its entire width, are generated in a simple manner. The one or more protective gas outlets may also be designed to suck off inert gas or this or these may be associated with means for the extraction of inert gas.
Die Schutzgaszuvor aus einem externen Reservoir zu dem we nigstens einen Schutzgaseinlass der erfindungsgemäßen Ein richtung kann, zur Gewährleistung der Bewegungsfreiheit der Schutzgasmittel, beispielsweise über flexible Schläuche rea lisiert sein. Umfasst der wenigstens eine Schutzgaseinlass eine Mehrzahl von Schutzgasdüsen, kann auch eine Mehrzahl von flexiblen Schläuchen insbesondere eine der Anzahl der Schutz gasdüsen entsprechende Anzahl flexibler Schläuche vorgesehen sein. In gleicher Weise kann die Schutzgasabfuhr über wenigs tens einen Schutzgasauslass der erfindungsgemäßen Einrichtung insbesondere zurück zu einem Reservoir über einen oder mehre re flexible Schläuche erfolgen. The Schutzgaszuvor from an external reservoir to which we least one protective gas inlet of the invention A device can, in order to ensure the freedom of movement of the inert gas, for example, via flexible hoses be rea lisiert. If the at least one protective gas inlet comprises a plurality of protective gas nozzles, a plurality of flexible tubes can also be provided, in particular a number of flexible tubes corresponding to the number of protective gas nozzles. In the same way, the protective gas discharge via at least one inert gas outlet of the device according to the invention, in particular back to a reservoir via one or more re flexible hoses.
Die Ausdehnung des Gestells in einer Raumrichtung und/oder die Dimensionierung des wenigstens einen Schutzgasein- und/oder -auslasses in einer Raumrichtung ist bevorzugt an die Ausdehnung des zu bearbeitenden Pulverbettes in der Raum richtung angepasst, so dass das gesamte Pulverbett mit einem Schutzgasstrom abgedeckt und/oder mit den Erwärmungsmitteln erreicht werden kann. The expansion of the frame in one spatial direction and / or the dimensioning of the at least one inert gas inlet and / or outlet in a spatial direction is preferably adapted to the expansion of the powder bed to be processed in the space direction, so that the entire powder bed covered with a protective gas flow and / or can be achieved with the heating means.
Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrich tung zeichnet sich dadurch aus, dass die Erwärmungsmittel we nigstens eine, bevorzugt mehrere Induktionsspulen zur induk tiven Erwärmung umfasst, und insbesondere die wenigstens eine Induktionsspule bewegbar an einem Gestell der Einrichtung ge halten ist. Die induktive Erwärmung beispielsweise eines be reits additiv aus einem Pulverbett gefertigten Bauteilab schnittes und/oder eines Abschnittes eines Pulverbettes und/oder einer Arbeitsplattform hat sich als besonders geeig- nete Form der zusätzlichen Erwärmung erwiesen. Andere Mög lichkeiten der zusätzlichen Erwärmung, etwa die Heizung mit tels IR-Strahlen oder auch die Heizung mittels Elektronen strahlen oder die resistive Heizung sind jedoch nicht ausge schlossen . A further embodiment of the device according to the invention is characterized in that the heating means comprises at least one, preferably a plurality of induction coils for inductive heating, and in particular the at least one induction coil is movably held on a frame of the device. The inductive heating of, for example, a component part made of a powder bed and / or of a section of a powder bed and / or a working platform, which has already been made additive, has proven to be particularly suitable. Nete form of additional heating proved. Other possi possibilities of additional heating, such as the heating with IR rays or radiate the heating by means of electrons or resistive heating are not excluded, however.
Hinsichtlich der Pulvermittel der erfindungsgemäßen Einrich tung kann weiterhin vorgesehen sein, dass diese einen an ei nem Gestell der Einrichtung gehaltenen Pulverbehälter umfas sen. Dieser kann sich beispielsweise ebenfalls durch eine Balkenform auszeichnen und weist bevorzugt wenigstens eine unterseitige, insbesondere längliche Pulverzufuhröffnung auf. Weiterhin können die Pulvermittel eine oder mehrere untersei tig an dem Pulverbehälter gehaltene Rollen und/oder Rakeln zum glattstreifen von aus dem Pulverbehälter unterseitig her ausgelassen Pulver umfassen. So können auf besonders einfache Weise Pulverlagen bevorzugt gleichmäßiger Dicke bereitge stellt werden, indem der Pulverbehälter zusammen mit den Schutzgasmitteln und insbesondere Erwärmungsmitteln oberhalb des Pulverbettes verfahren wird. Der Abstand der Mittel zum Glattstreichen, etwa Rolle (n) und/oder Rakel (n) , zur Obersei te der vorangegangenen Lage definiert dann die Schichtdicke. Umfassen die Pulvermittel einen Pulverbehälter, ist dessen Ausdehnung in einer Raumrichtung, insbesondere seine Längs ausdehnung bevorzugt an die Ausdehnung des Pulverbettes in einer Raumrichtung angepasst, so dass eine Pulverlage ent sprechender Größe erhalten werden kann, wenn der Pulverbehäl ter zusammen mit den Schutzgas- und Erwärmungsmitteln ober halb des Bettes verfahren wird. With regard to the powder agent of the device according to the invention Einrich can also be provided that this sen a egg on a frame of the device held powder container sen comprehensive. This can for example also be characterized by a bar shape and preferably has at least one underside, in particular elongate powder feed opening. Furthermore, the powder means may comprise one or more untersei term held on the powder container rollers and / or squeegees to the smooth strip of the powder container underside exiting powder. Thus, in a particularly simple manner, powder layers of preferably uniform thickness can be provided by the powder container being moved together with the protective gas agents and, in particular, heating means above the powder bed. The distance of the means for smoothing, such as roll (s) and / or doctor blade (s), to Obersei te the previous layer then defines the layer thickness. If the powder agent comprises a powder container, its expansion in a spatial direction, in particular its longitudinal extent, is preferably adapted to the expansion of the powder bed in a spatial direction, so that a powder layer of appropriate size can be obtained if the powder container is in contact with the protective gas and heating means is moved above the bed.
Eine ganz besonders bevorzugte Ausführungsform der erfin dungsgemäßen Einrichtung zeichnet sich weiterhin dadurch aus, dass sie zwei bevorzugt spiegelverkehrt ausgebildete Bearbei tungsbereiche umfasst, wobei in jedem der beiden Bearbei tungsbereiche Schutzgasmittel zum Zu- und insbesondere Abfüh ren eines Schutzgases sowie Erwärmungsmittel zur Erwärmung eines bereits additiv aus einem Pulverbett gefertigten Bau teilabschnittes und/oder eines Abschnittes eines Pulverbettes und/oder einer Arbeitsplattform vorgesehen sind, und beson ders bevorzugt Pulvermittel zwischen den beiden Bearbeitungs bereichen angeordnet sind. A very particularly preferred embodiment of the inventions to the invention device is further characterized by the fact that they two preferably mirror-inverted machining processing areas comprises, in each of the two machining processing areas inert gas to supply and in particular Abfüh ren a protective gas and heating means for heating an already additive from a powder bed manufactured construction section and / or a portion of a powder bed and / or a working platform are provided, and FITS preferred powder means between the two processing areas are arranged.
Dann kann in Weiterbildung vorgesehen sein, dass in jedem der beiden Bearbeitungsbereiche ein bevorzugt balkenförmiger Schutzgaseinlass und ein dem Schutzgaseinlass bevorzugt ge genüberliegender insbesondere balkenförmiger Schutzgasauslass vorgesehen ist, und/oder in jedem der beiden Bearbeitungsbe reiche wenigstens eine, bevorzugt zwei Induktionsspulen vor gesehen sind. Then it can be provided in a development that in each of the two processing areas a preferably bar-shaped inert gas inlet and the inert gas inlet ge preferably opposite each other bar-shaped inert gas outlet is provided, and / or rich in each of the two Bearbeitungsbe at least one, preferably two induction coils are seen before.
Umfasst die erfindungsgemäße Einrichtung zwei bevorzugt spie gelverkehrt zueinander ausgebildete Bearbeitungsbereiche, kann besonders effizient gearbeitet werden. Insbesondere kann in beiden Bearbeitungsbereichen ein Scanvorgang mit einem o- der mehreren Energiestrahlen erfolgen und beispielsweise zwei Bauteile bzw. Bauteilabschnitte können gleichzeitig aus dem Pulverbett hergestellt werden. Auch ist es möglich, dass, während in dem einen Bearbeitungsbereich ein Scanvorgang stattfindet, mit den Erwärmungsmitteln des anderen Bearbei tungsbereichs ein bereits hergestelltes, noch im Pulverbett liegendes Bauteil bzw. Bauteilabschnitt erwärmt wird, also simultan zu einem benachbarten Scanvorgang eine nachträgliche Wärmebehandlung stattfindet. If the device according to the invention comprises two processing areas which are preferably spatially offset from one another, it is possible to work particularly efficiently. In particular, a scanning process with one or more energy beams can take place in both processing areas and, for example, two components or component sections can be produced simultaneously from the powder bed. It is also possible that, while in the one processing area a scan takes place, with the heating means of the other processing area an already manufactured, still lying in the powder bed component or component section is heated, so simultaneously takes place to a neighboring scan a subsequent heat treatment.
Umfasst die erfindungsgemäße Einrichtung zwei bevorzugt spie gelverkehrte Bearbeitungsbereiche, ist besonders bevorzugt etwa mittig in einem rahmenförmigen Gestell der Einrichtung ein Pulverbehälter der Pulvermittel vorgesehen und zu jeweils einer Seite des Pulverbehälters ist ein Schutzgasauslass an geordnet, wobei eine an dem Schutzgasauslass vorgesehene Schutzgasauslassöffnung jeweils von dem Pulverbehälter abge wandt ist. Dem jeweiligen Auslass gegenüberliegend, insbeson dere an den beiden gegenüberliegenden Enden eines rahmenför migen Gestells der erfindungsgemäßen Einrichtung, sind dann bevorzugt zwei zugehörige Schutzgaseinlässe angeordnet. Dann kann in beiden Bearbeitungsbereichen ein laminarer Schutz- gasstrom jeweils von den gegenüberliegenden Außenseiten des Gestells zur Mitte hin erzeugt und mittig simultan neues Pul ver aufgetragen werden. Eine spiegelverkehrte Ausgestaltung ermöglicht eine entgegengesetzte Ausrichtung des Schutz gasstromes in den beiden Bearbeitungsbereichen und dies wie derum, dass der Schutzgasstrom sowohl für eine Vor- als auch eine Rückbewegung der Mittel, insbesondere eines diese tra genden Gestells entlang einer zugehörigen Verfahrachse zur Fortschreitungsrichtung des wenigstens einen Energiestrahls auf der Pulverlage entgegensetzt orientiert werden kann. If the device according to the invention comprises two preferably spie gelverkehrte processing areas, a powder container of the powder is particularly preferably approximately centrally provided in a frame-shaped frame of the device and to each side of the powder container a Schutzgasauslass to ordered, with a protective gas outlet provided at the Schutzgasauslass respectively from the powder container is turned abge. The respective outlet opposite, in particular at the two opposite ends of a rahmenför shaped frame of the device according to the invention, then two associated inert gas inlets are then preferably arranged. Then, in both processing areas, a laminar protective Gas flow generated in each case from the opposite outer sides of the frame to the center and centrally applied simultaneously new powder. A mirror-inverted embodiment allows an opposite orientation of the protective gas flow in the two processing areas and this in turn such that the inert gas flow both for a forward and a return movement of the means, in particular a tra denden frame along an associated track axis to the direction of advancement of the at least one energy beam can be oriented opposite to the powder layer.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Another object of the invention is a
Verfahren zum additiven Herstellen wenigstens eines Bauteils aus dem Pulverbett unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei dem  Method for the additive production of at least one component from the powder bed using a device according to the invention, in which
- die die Schutzgasmittel und die Pulver- und/oder Erwär mungsmittel gemeinsam oberhalb der Arbeitsplattform ins besondere linear verfahren werden und nacheinander meh rere Pulverlagen mittels der Pulvermittel als Pulverbett bereitgestellt werden,  - The inert gas and the powder and / or warming agent together above the working platform are moved in particular linear and successively meh rere powder layers are provided by means of the powder as a powder bed,
- wobei die Pulverlagen jeweils mit wenigstens einem Ener giestrahl gemäß vorgegebener Bauteilgeometrie lokal auf geschmolzen und/oder gesintert werden,  - Wherein the powder layers each with at least one energy gies beam according to predetermined component geometry locally melted and / or sintered,
- wobei mit den Schutzgasmitteln der Einrichtung oberhalb des Pulverbettes ein bevorzugt laminarer Schutzgasstrom erzeugt wird, während mit dem wenigstens einem Energie strahl Pulver aufgeschmolzen und/oder gesintert wird, - With the inert gas means of the device above the powder bed, a preferably laminar protective gas flow is generated, while with the at least one energy jet powder is melted and / or sintered,
- wobei mit den Erwärmungsmitteln eine zusätzliche Erwär mung eines aus dem Pulverbett bereits gefertigten Bau teilabschnittes und/oder der Arbeitsplattform und/oder des Pulverbettes erfolgt, während Pulver aufgeschmolzen und/oder gesintert wird, - wherein the heating means an additional Erwär tion of a powder bed already made from the construction part section and / or the working platform and / or the powder bed takes place while powder is melted and / or sintered,
- und insbesondere mit den Pulvermitteln gleichzeitig Pul ver aufgetragen wird.  - And in particular powder is applied simultaneously with the powder agents.
In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorge sehen sein, dass eine erfindungsgemäße Einrichtung mit zwei Bearbeitungsbereichen zum Einsatz kommt und - mehrere nebeneinanderliegende Bauteile bzw. Bauteilab schnitte aus dem Pulverbett hergestellt werden, In a further development of the method according to the invention can be seen easily that a device according to the invention with two processing areas is used and - Several adjacent components or Bauteilab sections are made from the powder bed,
- wobei mit wenigstens einem Energiestrahl in einem ersten Bereich des Pulverbettes Pulver aufgeschmolzen und/oder gesintert wird, während mit den Schutzgasmitteln eines Bearbeitungsbereiches der Einrichtung oberhalb des ers ten Pulverbettbereiches ein bevorzugt laminarer Schutz gasstrom erzeugt wird,  wherein powder is melted and / or sintered with at least one energy beam in a first region of the powder bed, while a preferably laminar protective gas stream is generated with the protective gas agents of a processing region of the device above the first powder bed region;
- und mit den Erwärmungsmitteln dieses Bearbeitungsberei ches insbesondere gleichzeitig eine zusätzliche Erwär mung eines in dem ersten Pulverbettbereich bereits aus dem Pulverbett gefertigten Bauteilabschnittes und/oder der Arbeitsplattform unter dem ersten Pulverbettbereich und/oder des ersten Pulverbettbereiches erfolgt,  and with the heating means of this machining region, in particular, at the same time, additional heating of a component section already manufactured from the powder bed in the first powder bed region and / or the working platform below the first powder bed region and / or the first powder bed region takes place,
- und mit den Erwärmungsmitteln des zweiten Bearbeitungs bereiches der Einrichtung insbesondere gleichzeitig eine zusätzliche Erwärmung eines in einem zweiten Pulverbett bereich bereits aus dem Pulverbett gefertigten Bauteil abschnittes erfolgt,  - And with the heating means of the second processing area of the device in particular at the same time an additional heating of a section in a second powder bed already made of the powder bed component takes place section,
- und insbesondere gleichzeitig Pulver mit den Pulvermit teln aufgetragen wird.  - And in particular powder is applied at the same time with the Pulvermit stuffs.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine besonders ef fiziente additive Fertigung von Bauteilen, dies insbesondere auch in vergleichsweise großen Bauräumen. Dies gilt ganz be sonders für die Ausgestaltung mit gleichzeitigem Scanvorgang in dem einen Arbeitsbereich und nachträglicher Wärmebehand lung in dem anderen bei bevorzugt gleichzeitiger Herstellung einer jeweils neuen Pulverlage. The method according to the invention enables a particularly efficient additive manufacturing of components, in particular also in comparatively large installation spaces. This is especially true be particularly for the design with simultaneous scanning in the one work area and subsequent heat treatment treatment in the other at preferably simultaneous production of a respective new powder layer.
Dabei kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die Schutzgas-, Erwärmungs- und insbesondere Pulvermittel, etwa über ein Ge stell, an welchem diese gehalten sind, entlang einer vorgege benen Achse oberhalb eines Pulverbettes kontinuierlich oder auch schrittweise verfahren werden, wobei zunächst mit dem Scannen in einem ersten Bereich des Pulverbettes begonnen wird, während dort unter Nutzung des ersten Bearbeitungsbe reiches ein Schutzgasstrom bereitgestellt und eine insbeson- dere induktive zusätzliche Erwärmung erfolgt, und, wenn der zweite Bearbeitungsbereich oberhalb des zuvor gescannten Bau teil (abschnitt) s ankommt, mit dessen Erwärmungsmitteln eine nachträgliche Wärmebehandlung durchgeführt wird, während un ter gleichzeitiger Nutzung der Schutzgas- und Erwärmungsmit tel des ersten Bearbeitungsbereichs ein anderer Pulverbettab schnitt gescannt wird. Dabei kann dann während des gesamten Verfahrens des Gestells mit den Pulvermitteln Pulver neu auf getragen und bevorzugt glattgestrichen werden, um die nächste Lage zu erhalten. Nachdem die Mittel in die eine Richtung einmal komplett über das Pulverbett bzw. einen zu bearbeiten den Teilbereich dieses verfahren wurde, kann die Bewegungs richtung umgekehrt und die Vorgehensweise wiederholt werden. It can be preferably provided that the shielding gas, heating and especially powder means, about a Ge vice, where they are held, are moved along a pregiven enclosed axis above a powder bed continuously or stepwise, with the first scan in a first area of the powder bed is started, while there provided a protective gas flow using the first processing area and a particular inductive additional heating takes place, and if the second processing area above the previously scanned construction part (section) s arrives, with the heating means a subsequent heat treatment is performed while un ter simultaneous use of inert gas and Erwärmungsmit tel of the first processing area another powder bedab is scanned. In this case, during the entire process of the frame with the powder agents powder can then be re-applied and preferably smoothed to obtain the next layer. After the agent was in one direction once completely on the powder bed or a process to edit the portion of this procedure, the direction of movement can be reversed and the procedure can be repeated.
Schließlich ist Gegenstand der Erfindung ein Bauteil, welches unter Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens herge stellt wurde. Finally, the subject matter of the invention is a component which has been prepared by carrying out the method according to the invention.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung wer den anhand der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungs form einer erfindungsgemäßen Einrichtung und Vorrichtung so wie erfindungsgemäßen Verfahrens unter Bezugnahme auf die Zeichnung deutlich. Darin ist Further features and advantages of the present invention will become apparent from the following description of an embodiment form of a device and device according to the invention as the method according to the invention with reference to the drawings. That's it
Figur 1 eine schematische teilweise geschnittene Darstel lung einer Vorrichtung zur additiven Fertigung von Bauteilen gemäß einer Ausführungsform der vorlie genden Erfindung; Figure 1 is a schematic partially sectioned illustration of a device for the additive production of components according to an embodiment of the vorlie invention;
Figur 2 eine vergrößerte schematische teilweise geschnit tene Darstellung der Einrichtung zur Schutzgaszu fuhr und Erwärmung und Pulverzufuhr der Vorrich tung aus Figur 1 oberhalb des teilweise darge stellten Pulverbettes; Figure 2 is an enlarged schematic partially geschnit TEN representation of the device for Schutzgaszu drove and heating and powder feed the Vorrich device of Figure 1 above the partially presented Darge powder bed;
Figur 3 eine vergrößerte schematische Aufsicht auf die Figure 3 is an enlarged schematic plan view of the
Einrichtung zur Schutzgaszufuhr und Erwärmung und Pulverzufuhr der Vorrichtung aus Figur 1; Figuren 4 die Einrichtung aus den Figuren 1 bis 3 an Device for inert gas supply and heating and powder supply of the device of Figure 1; 4 shows the device of Figures 1 to 3
bis 10 unterschiedlichen Positionen oberhalb des Pulver bettes zur Veranschaulichung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; to 10 different positions above the powder bed to illustrate an embodiment of the method according to the invention;
Figur 11 eine schematische Darstellung des von den Spulen der Vorrichtung aus Figur 1 überfahrenen Bereiches bei schrittweiser Bewegung des Gestells; FIG. 11 shows a schematic representation of the area traveled by the coils of the device of FIG. 1 during stepwise movement of the frame;
Figur 12 eine schematische Darstellung des von den Spulen der Vorrichtung aus Figur 1 überfahrenen Bereiches bei kontinuierlicher Bewegung des Gestells; und Figure 12 is a schematic representation of the area traveled by the coils of the apparatus of Figure 1 with continuous movement of the frame; and
Figur 13 eine schematische Aufsicht auf die Laserstrahlein richtung und den Bauraum der Vorrichtung aus FigurFigure 13 is a schematic plan view of the direction in which Laserstrahlein and the space of the device of FIG
1. 1.
Die Figur 1 zeigt in schematischer teilweise geschnittener Darstellung eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vor richtung zum additiven Herstellen von Bauteilen aus dem Pul verbett 1. Diese umfasst einen Fertigungszylinder 2, der ei nen Bauraum 3 definiert, in welchem im Betrieb eines oder mehrere Bauteile additiv aus dem Pulverbett 1 gefertigt wer den. Der schichtweise Bauteilaufbau erfolgt dabei auf einer Arbeitsplattform 4 der Vorrichtung, welche - wie durch einen entsprechenden Pfeil in der Figur 1 angedeutet - höhenver stellbar in dem Fertigungszylinder 2 gehalten ist. 1 shows a schematic partially sectioned view of an embodiment of an inventive ago direction for the additive production of components from the powder verbett 1. This includes a manufacturing cylinder 2, the egg nen space defined 3, in which one or more components additively in operation from the Powder bed 1 made who the. The layered component structure is carried out on a working platform 4 of the device, which - as indicated by a corresponding arrow in the figure 1 - höhenver adjustable in the production cylinder 2 is held.
Die Vorrichtung umfasst weiterhin eine oberhalb der Arbeits plattform 4 angeordnete Laserstrahleinrichtung 5, welche aus gebildet ist, um mehrere, vorliegend zwei Laserstrahlen 6 zu emittieren und mit diesen in dem Bauraum 3 der Vorrichtung bereitgestellte Pulverlagen selektiv gemäß einer vorgegebenen Bauteilgeometrie aufzuschmelzen. Zur entsprechenden Ablenkung der Laserstrahlen 6 umfasst die Laserstrahleinrichtung 5 eine in den Figuren nicht erkennbare Scaneinrichtung. Diese kann auf beliebige, aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannte Weise ausgebildet sein. The device further comprises a platform 4 above the working arranged laser beam device 5, which is formed from to emit several, in the present two laser beams 6 and selectively melt with these provided in the space 3 of the device powder layers according to a predetermined component geometry. For the corresponding deflection of the laser beams 6, the laser beam device 5 comprises a scanning device not visible in the figures. This can be formed in any manner well known in the art.
Zu der Vorrichtung gehört ferner eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Schutzgaszufuhr, Erwärmung und Pulverzufuhr 7, die oberhalb des Fertigungszylinders 2 und der darin vorgesehenen Arbeitsplattform 4 sowie dem Pul verbett 1 angeordnet ist. Eine vergrößerte Seitenansicht so wie eine vergrößerte Aufsicht der Einrichtung 7 können den Figuren 2 sowie 3 entnommen werden. Es sei angemerkt, dass die weiteren Bestandteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung in diesen beiden Figuren sowie den Figuren 4 bis 10, auf die weiter unten noch eingegangen wird, nicht dargestellt, son dern darin neben der erfindungsgemäße Einrichtung 7 jeweils nur das Pulverbett 1 sowie zwei darin schon additiv herge stellte Bauteilabschnitte 8 erkennbar sind. Von den Laser strahlen 6 ist ferner in den Figuren 1, 2, 4, 6 und 9 nur ei ner zu erkennen. To the device further includes an embodiment of a device according to the invention for inert gas supply, heating and powder feed 7, which is above the manufacturing cylinder 2 and the working platform provided therein 4 and the powder 1 is arranged. An enlarged side view as well as an enlarged view of the device 7 can be seen in FIGS. 2 and 3. It should be noted that the other components of the device according to the invention in these two figures and Figures 4 to 10, which will be discussed below, not shown, son in it next to the inventive device 7 only the powder bed 1 and two already in it additively Herge presented component sections 8 can be seen. From the laser beam 6 is further in Figures 1, 2, 4, 6 and 9 only to recognize egg ner.
Das dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung 7 umfasst ein rahmenförmiges Gestell 9, welches entlang einer vorgegebenen Achse bewegbar oberhalb der Ar- beitsplattform 4 und dem darauf befindlichen Pulverbett 2 ge halten ist. Die Mittel zur bewegbaren Lagerung des Gestells umfassen vorliegend eine in den Figuren nicht gezeigte orts fest fixierte Schiene, an der das Gestell 9 mittels in den Figuren ebenfalls nicht erkennbarer Rollen gelagert ist, so dass es entlang der Schiene in x-Richtung und somit einer ho rizontalen Ebene oberhalb des Pulverbettes 1 vor- und zurück bewegbar ist. In den Figuren ist die jeweils aktuelle Bewe gungsrichtung des Gestells 9 auch durch einen jeweils ober halb dieses dargestellten Pfeils angedeutet. The illustrated embodiment of the device 7 according to the invention comprises a frame-shaped frame 9 which is movable along a predetermined axis above the work platform 4 and the powder bed 2 located thereon. The means for the movable mounting of the frame comprise in the present case a fixedly fixed rail, not shown in the figures, on which the frame 9 is mounted by means likewise not recognizable in the figures, so that it runs along the rail in the x-direction and thus a ho rizontalen level above the powder bed 1 back and forth is movable. In the figures, the respective current direction of movement of the frame 9 is also indicated by a respective upper half of this arrow.
An dem Gestell 9 der Einrichtung 7 sind Schutzgasmittel zum Zu- und Abführen eines Schutzgases in den Bauraum 3 sowie Er wärmungsmittel und Pulvermittel gehalten. Die Erwärmungsmit tel sind zur zusätzlichen induktiven Erwärmung bereits addi tiv in dem Pulverbett 1 gefertigter Bauteilabschnitte 8 be- ziehungsweise - insbesondere für die allererste auf der Ar- beitsplattform 4 bereitgestellte Pulverlage - der Arbeits plattform 4 ausgebildet. Die Pulvermittel dienen der Bereit stellung einer Mehrzahl von übereinanderliegenden Lagen pul verförmigen Materials in dem Bauraum 3 der Vorrichtung. On the frame 9 of the device 7 are protective gas means for supplying and discharging a protective gas in the space 3 and He kept warming agent and powder. The heating means are already addi tively used in the powder bed 1 for producing additional inductive heating. In particular, for the very first powder layer provided on the work platform 4, the working platform 4 is formed. The powder agents are used to provide a plurality of superimposed layers of powdered material in the space 3 of the device.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfassend die In the illustrated embodiment comprising the
Schutzgasmittel konkret zwei balkenförmige Schufzgaseinlässe 10, die an gegenüberliegenden Enden des Gestells 9 gehalten sind, sowie zwei balkenförmige Schutzgasauslässe 11, die sich etwa mittig an dem Gestell 9 befinden und jeweils gegenüber liegend der Schufzgaseinlässe 10 angeordnet sind. Es sind je weils zwei Schufzgaseinlässe 10 und Schutzgasauslässe 11 vor gesehen, da die Einrichtung 7 vorliegend zwei spiegelverkehrt ausgebildete Bearbeitungsbereiche 12, 13 umfasst, mit denen simultan und/oder nacheinander Bearbeitungsschritte im Rahmen der additiven Herstellung von Bauteilen erfolgen können. Für die Erzeugung eines zumindest im Wesentlichen laminaren Protective gas means concretely two bar-shaped Schufzgaseinlässe 10, which are held at opposite ends of the frame 9, and two bar-shaped shielding gas outlets 11, which are located approximately centrally on the frame 9 and each lying opposite the Schufzgaseinlässe 10 are arranged. There are ever Weil two Schufzgasseinlässe 10 and protective gas outlets 11 before seen, since the device 7 in this case comprises two mirror-inverted processing areas 12, 13, with which simultaneously and / or successively processing steps can be carried out in the context of additive production of components. For the production of an at least substantially laminar
Schutzgasstromes oberhalb des Pulverbettes 1 in dem jeweili gen Bearbeitungsbereich 12, 13 weist jeder der beiden Schutz- gaseinlässe 10 jeweils eine Mehrzahl von Schutzgasdüsen 14 auf, die in insgesamt drei Reihen übereinander und 15 Spalten nebeneinander in der Art eines Arrays angeordnet sind. Den Schutzgasdüsen 14 für die Schutzgaszufuhr gegenüberliegend befindet sich jeweils eine rechteckige beziehungsweise schlitzförmige Schutzgasauslassöffnung 15 des jeweiligen Schutzgasauslasses 11. Die Schutzgasmittel der erfindungsge mäßen Einrichtung 7 umfassend weiterhin eine Vielzahl von flexiblen Schläuchen 16, von denen vorliegend jeweils sechs Schläuche zu einem der Schufzgaseinlässe 10 führen und je weils einer mit einem Schutzgasauslass 11 verbunden ist. Wie insbesondere in der Figur 3 erkennbar, erstrecken sich sowohl die Schufzgaseinlässe 10 als auch die Schutzgasauslässe 11 jeweils über die gesamte Breite des Gestells 9 also über die gesamte Ausdehnung des Gestells 9 in Y-Richtung, so dass über die gesamte Breite des Pulverbettes 1 ein gleichmäßiger ins besondere laminarer Schutzgasstrom 17 bereitgestellt werden kann. In den Figuren 2 bis 6, 9 und 10 ist der laminare Schutzgasstrom 17 durch entsprechende horizontale Pfeile oberhalb des Pulverbettes 1 angedeutet. Die Dimensionierung von Gestell 9 und Schutzgas Ein- und Auslässen 10, 11 ist derart gewählt, dass sie mindestens der Ausdehnung des Pul verbettes 1 in Y-Richtung beziehungsweise des möglichen, also mit den Laserstrahlen 6 erreichbaren Scanbereiches ent spricht . Protective gas flow above the powder bed 1 in the respec conditions processing area 12, 13, each of the two protective gas inlets 10 each have a plurality of protective gas nozzles 14, which are arranged in three rows one above the other and 15 columns side by side in the manner of an array. The shielding gas of erfindungsge MAESSEN device 7 further comprising a plurality of flexible hoses 16, of which in the present case six tubes lead to one of the Schufzgaseinlässe 10 and depending Weil one is connected to a protective gas outlet 11. As can be seen in particular in FIG. 3, both the Schufzgasinlässe 10 and the protective gas outlets 11 each extend over the entire width of the frame 9 over the entire extent of the frame 9 in the Y direction, so that over the entire width of the powder bed 1 a more uniformly in particular laminar protective gas stream 17 can be provided. In Figures 2 to 6, 9 and 10, the laminar Inert gas flow 17 indicated by corresponding horizontal arrows above the powder bed 1. The dimensioning of frame 9 and inert gas inlets and outlets 10, 11 is selected such that it at least the expansion of the powder verbettes 1 in the Y direction or the possible, so reachable with the laser beams 6 scan area speaks ent.
Die an dem Gestell 9 gehaltenen Erwärmungsmittel der erfin dungsgemäßen Einrichtung 7 umfassen vier Induktionsspulen 18. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die vier Spu len 18 an dem Gestell 9 in Y-Richtung vor- und zurückbewegbar gehalten, so dass eine Relativbewegung der Spulen 18 gegen über dem Gestell 9 möglich ist, die orthogonal zu der Bewe gungsrichtung des Gestells 9 in X-Richtung orientiert ist. The held on the frame 9 heating means of the inventions to the invention device 7 comprise four induction coils 18. In the illustrated embodiment, the four Spu len 18 are held on the frame 9 in the Y direction forward and zurückbewegbar, so that a relative movement of the coil 18 against the frame 9 is possible, which is oriented orthogonal to the direction of travel of the frame 9 in the X direction.
Durch die bewegbare Lagerung des Gestells 9 in X-Richtung und die bewegbare Lagerung der Spulen 18 an dem Gestell 9 in Y- Richtung kann dem Auftreffpunkt der Laserstrahlen 6 in der horizontalen Ebene gefolgt werden. Due to the movable mounting of the frame 9 in the X direction and the movable mounting of the coils 18 on the frame 9 in the Y direction, the point of impact of the laser beams 6 in the horizontal plane can be followed.
Es sei angemerkt, dass die Induktionsspulen 18 zusätzlich auch in X-Richtung bewegbar in dem Gestell 9 gelagert sein können, so dass auch eine Relativbewegung der Spulen 18 ge genüber dem Gestell 9 in X-Richtung möglich ist, um die Fle xibilität weiter zu erhöhen. Erforderlich ist dies jedoch nicht . It should be noted that the induction coils 18 can also be mounted movably in the X-direction in the frame 9, so that a relative movement of the coils 18 ge compared to the frame 9 in the X direction is possible to increase the flexibility x further , However, this is not necessary.
Die ebenfalls an dem Gestell 9 gehaltenen Pulvermittel der erfindungsgemäßen Einrichtung 7 umfassen vorliegend einen Pulverbehälter 19, der etwa mittig an dem Gestell 9 gehalten ist und, wie insbesondere in der Figur 3 erkennbar, zumindest in etwa parallel zu den balkenförmigen Schutzgasein- und aus- lässen 10, 11 orientiert ist, und sich, genau wie diese, über die gesamte Ausdehnung des Gestells 9 in Y-Richtung er streckt. Der Pulverbehälter 19 weist unterseitig eine in den Figuren nicht erkennbare schlitzförmige Pulverauslassöffnung auf, die sich nahezu über seine gesamte Ausdehnung erstreckt. Es sind ferner unterseitig an dem Pulverbehältern 19 zwei an gegenüberliegenden Endbereichen angeordnete Rollen 20 vorge sehen, die dazu dienen, aus dem Pulverbehälter 19 ausgelasse nes Pulver zum Erhalt einer Lage gleichmäßiger Dicke glattzu streichen. Wie beispielsweise der Figur 1 entnehmbar, kommt dabei zum Glattstreichen immer nur eine der beiden Rollen 20 zum Einsatz und es werden zwei Rollen aus dem Grunde benö tigt, dass das Gestell 9 in beide Richtungen entlang der Y- Achse verfahren wird. Die Pulvermittel umfassen weiterhin ei ne Pulverzuführleitung 21, die seitlich in den Pulverbehälter 19 mündet und allein in der Aufsicht gemäß Figur 3 erkennbar ist . The powder means of the device 7 according to the invention also held on the frame 9 in the present case comprise a powder container 19, which is held approximately centrally on the frame 9 and, as can be seen in particular in FIG. 3, at least approximately parallel to the beam-shaped inert gas inlet and outlet 10, 11 is oriented, and, just like this, over the entire extent of the frame 9 in the Y direction he stretches. The powder container 19 has on the underside a slot-shaped powder outlet opening, which is not visible in the figures, and which extends almost over its entire extent. There are also provided on the bottom side of the powder containers 19 two arranged at opposite end portions of rollers 20, which serve to smoothzu out of the powder container 19 liberated powder to obtain a layer of uniform thickness. As can be seen in FIG. 1, only one of the two rollers 20 is used for smoothing, and two rollers are required for the reason that the frame 9 is moved in both directions along the Y-axis. The powder agents further comprise ei ne powder feed 21, which opens laterally into the powder container 19 and alone in the plan view of Figure 3 can be seen.
Die additive Fertigung von Bauteilen gemäß einer Ausführungs form des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus Figur 1 wird im Folgenden insbesondere unter Bezugnahme auf die Figuren 4 bis 10 näher erläutert . The additive manufacturing of components according to an embodiment of the method according to the invention using the device according to the invention from FIG. 1 will be explained in more detail below with particular reference to FIGS. 4 to 10.
Die additive Fertigung umfasst in hinlänglich bekannter Weise die Bereitstellung eimehrerer Pulverlagen nach- und aufeinan der in dem Bauraum 3 der Vorrichtung und deren Scannen mit tels der Laserstrahlen 6 zum lokalen Aufschmelzen . Additive manufacturing comprises, in a well-known manner, the provision of a plurality of powder layers after and in one another in the installation space 3 of the device and their scanning by means of the laser beams 6 for local melting.
Dabei kommt die hier beschriebene Ausführungsform der erfin dungsgemäßen Einrichtung 7 zum Einsatz, um die Pulverlagen bereitzustellen, um während der Scanvorgänge einen laminaren Schutzgasstrom 17 oberhalb des Pulverbettes 1 zu erzeugen und um während der Scanvorgänge sowie diesen nachgelagert bereits additiv gefertigte Bauteilabschnitte 8 bzw. die Arbeitsplatt form 4 induktiv zu erwärmen. Das Gestell 9 wird dafür ober halb des Pulverbettes 1 zwischen der in Figur 4 erkennbaren rechten Endlage und der in den Figuren 8 und 9 erkennbaren linken Endlage kontinuierlich hin und her verfahren. Here, the embodiment of inventions to the invention device 7 described here is used to provide the powder layers to produce during the scans a laminar protective gas stream 17 above the powder bed 1 and during the scans and these downstream already additive manufactured component sections 8 and Arbeitsplatt form 4 to heat inductively. The frame 9 is for this upper half of the powder bed 1 between the recognizable in Figure 4 right end position and the recognizable in Figures 8 and 9 left end position continuously moved back and forth.
Die sich bis zur Fertigstellung der herzustellenden Bauteile wiederholenden Schritte werden im Folgenden beispielhaft er läutert, wobei in Figur 4 zu einem Zeitpunkt begonnen wird, an dem bereits zwei Bauteilabschnitte 8 in dem Pulverbett 1 additiv gefertigt wurden und aktuell eine weitere Pulverlage zunächst im Bereich des in Figur 4 rechten Bauteils mittels der zwei Laserstrahlen 6 der Laserstrahleinrichtung 5 gemäß vorgegebener Bauteilgeometrie gescannt werden. Bei den voran gegangenen Lagen wurde entsprechend - mit der ersten Pulver lage beginnend auf der Arbeitsplattform 4 - vorgegangen. The steps that are repeated until completion of the components to be produced are explained below by way of example, in which case FIG. 4 is started at a point in time. on which already two component sections 8 in the powder bed 1 were made additive and currently another powder layer are first scanned in the region of the right in Figure 4 component by means of the two laser beams 6 of the laser beam device 5 according to predetermined component geometry. In the preceding layers was accordingly - with the first powder layer starting on the work platform 4 - proceeded.
Wie aus der Figur 4 hervorgeht, befindet der in den Figuren linke Bearbeitungsbereich 12 der Einrichtung 7 aktuell ober halb des rechten Bauteilabschnitts 8 und es erfolgt mittels der beiden Induktionsspulen 18 dieses Bearbeitungsbereiches 12 eine zusätzliche induktive Erwärmung des bereits gefertig ten Bauteilabschnitts 8 unterhalb der zu scannenden Pulverla ger, während Pulver lokal mit den Laserstrahlen 6 aufge schmolzen wird. Um dem Fortschreiten der Laserstrahlen 6 ent lang der X-Achse nach links hin zu folgen, wird das Gestell 9 kontinuierlich mit geeigneter Geschwindigkeit in dieser Rich tung bewegt. Gleichzeitig werden die Induktionsspulen 18 des Bearbeitungsbereiches 12 relativ zu dem Gestell 9 in Y- Richtung Verfahren, um mit der zusätzlichen Erwärmung auch der Bewegung der Laserstrahlen in dieser Richtung zu folgen. So kann erreicht werden, dass der Auftreffpunkt der Laser strahlen 6 zum Beispiel immer jeweils zentriert unter einer Spule 18 liegt. As can be seen from the figure 4, the left in the figures processing area 12 of the device 7 is currently upper half of the right component section 8 and it takes place by means of the two induction coils 18 of this processing area 12, an additional inductive heating of the already finished th Bauteilabschnitts 8 below the to be scanned Pulverla ger, while powder is locally melted up with the laser beams 6. To follow the progression of the laser beams 6 ent long the X-axis to the left, the frame 9 is continuously moved at a suitable speed in this rich direction. At the same time, the induction coils 18 of the processing area 12 relative to the frame 9 in the Y-direction method to follow with the additional heating and the movement of the laser beams in this direction. It can thus be achieved that the point of impingement of the laser beams 6 is always centered under a coil 18, for example.
Während des Scanvorgangs und der zusätzlichen Erwärmung wird mit der erfindungsgemäßen Einrichtung 7 in dem Bearbeitungs bereich 12 ein zumindest im Wesentlichen laminarer Schutz gasstrom 17 oberhalb des Pulverbettes 1 für den Scanvorgang des rechten Bauteilabschnitts 8 bereitgestellt. Dazu wird Schutzgas über flexible Schläuche 16 in den Schutzgaseinlass 11 gefördert, über die Mehrzahl der Schutzgasdüsen 14 ausge lassen und über den gegenüberliegenden Schutzgasauslass 11 mit stützförmiger Schutzgasauslassöffnung 15 abgesaugt. During the scanning process and the additional heating is provided with the device 7 according to the invention in the processing area 12, an at least substantially laminar protection gas stream 17 above the powder bed 1 for the scanning of the right component section 8. For this purpose, protective gas is conveyed via flexible hoses 16 into the protective gas inlet 11, let out through the plurality of protective gas nozzles 14 and sucked off via the opposing protective gas outlet 11 with a protective protective gas outlet opening 15.
Sobald das Gestell 9 so weit nach links verfahren wurde, dass die Pulverauslassöffnung an der Unterseite des Pulverbehäl- ters 19 das rechte Ende des Pulverbetts 1 erreicht hat, wird zum Erhalt der nächsten Lage Pulver aus dem Pulverbehälter 19 unterseitig herausgelassen und mittels der rechten Rolle 20 glattgestrichen . Once the rack 9 has been moved to the left so far that the powder outlet opening at the bottom of the powder container ters 19 has reached the right end of the powder bed 1, to obtain the next layer of powder from the powder container 19 is let out on the underside and smoothed by means of the right roller 20.
Die Laserstrahlen 6 der Laserstrahleinrichtung 5 werden deak tiviert, sobald der Scanvorgang der Lage im Bereich des rech ten Bauteilabschnittes 8 abgeschlossen ist und die Spulen 18 werden deaktiviert. In Figur 5 ist der Zustand gezeigt, in dem aktuell kein Scannen von Pulver erfolgt, da sich die In duktionsspulen 18 des linken Bearbeitungsbereiches 12 noch zwischen den beiden Bauteilabschnitten 8 befinden, also den linken Bauteilabschnitt 8 noch nicht erreicht haben. Errei chen die Spulen 18 diesen, kann eine induktive Erwärmung er folgen und ein Scanvorgang der Pulverlage oberhalb dieses Bauteilabschnittes 8 mit den zwei Laserstrahlen 6 erfolgt. Gleichzeitig wird mit den beiden Induktionsspulen 18 des rechten Bearbeitungsbereiches 13 eine nachgelagerte Wärmebe handlung des zuvor gescannten rechten Bauteilabschnittes 8 bewirkt (Figur 6) . Es sei angemerkt, dass die zusätzliche in duktive Erwärmung in den Figuren 4, 6 sowie 7 und 9 jeweils durch einen von der Induktionsspule 18 auf den darunterlie genden Bauteilabschnitt 8 gerichteten Pfeil angedeutet ist. The laser beams 6 of the laser beam device 5 are deak tivated as soon as the scanning of the position in the region of the right th component section 8 is completed and the coils 18 are deactivated. FIG. 5 shows the state in which no powder is currently being scanned, since the induction coils 18 of the left-hand machining area 12 are still between the two component sections 8, that is, they have not yet reached the left-hand component section 8. Errei Chen the coil 18 this, it can follow an inductive heating and a scan of the powder layer above this component section 8 with the two laser beams 6 takes place. At the same time, a downstream heat treatment of the previously scanned right component section 8 is effected with the two induction coils 18 of the right-hand processing area 13 (FIG. 6). It should be noted that the additional in ductile heating in Figures 4, 6 and 7 and 9 is indicated in each case by a directed from the induction coil 18 on the underlying member lying low component portion 8 arrow.
Das Gestell 9 wird kontinuierlich weiter nach links verfahren und sobald der Scanvorgang mit den Laserstrahlen 6 im Bereich vom linken Bauteilabschnitt 8 abgeschlossen ist, werden die Laserstrahlen 6 erneut deaktiviert und auch die Spulen 18 ausgeschaltet. Pulver wird weiterhin aus dem Pulverbehälter ausgelassen und mit der rechten Rolle 20 glattgestrichen.The frame 9 is continuously moved further to the left and as soon as the scanning process is completed with the laser beams 6 in the region of the left component section 8, the laser beams 6 are deactivated again and the coils 18 are turned off. Powder is further discharged from the powder container and smoothed with the right roller 20.
Dies solange, bis der Pulverbehälter 19 das linke Ende des Pulverbettes 1 erreicht, wie in Figur 7 erkennbar. Dann be finden sich die beiden Induktionsspulen 18 des rechten Bear beitungsbereiches 13 der Einrichtung 7 oberhalb des linken Bauteilabschnittes 8 und es erfolgt eine nachgelagerte induk tive Wärmebehandlung dieses Bauteilabschnittes 8. Sobald sich der Pulverbehälter 19, wie in Figur 8 erkennbar, vollständig links des Pulverbettes 1 befindet, wird das Pul verbett durch herabsenken der Arbeitsplattform 4 (vgl. Figur 1) um eine Schichtdicke 22 nach unten verfahren und die Bewe gungsrichtung des Gestells 9 wird umgedreht. This until the powder container 19 reaches the left end of the powder bed 1, as seen in Figure 7. Then be the two induction coils 18 of the right Bear beitungsbereiches 13 of the device 7 above the left part of the component 8 and there is a downstream inductive thermal treatment of this component section. 8 As soon as the powder container 19, as can be seen in Figure 8, is located completely to the left of the powder bed 1, the powder is lowered by lowering the working platform 4 (see Figure 1) by a layer thickness 22 and the direction of movement of the frame 9 is reversed ,
Dann kann, wie in Figur 9 erkennbar, mit den Induktionsspulen 18 des rechten Bearbeitungsbereiches 13 der Einrichtung 7 ei ne zusätzliche induktive Erwärmung des linken Bauteilab schnittes 8 erfolgen, während die darauf zuvor hergestellte Pulverlage mittels der Laserstrahlen 6 gescannt wird und gleichzeitig mit den Schutzgasmitteln des rechten Bearbei tungsbereiches 13 der Einrichtung 7 ein laminarer Schutz gasstrom oberhalb des Pulverbettes 1 erzeugt wird. Es sei an gemerkt, dass der Schutzgasstrom 17 vorteilhafterweise immer entgegengesetzt der Fortschreitungsrichtung der Laserstrahlen 6 orientiert ist. Dies ist auch der Grund, warum die beiden Bearbeitungsbereiche 12, 13 spiegelverkehrt ausgebildet sind, also sich beide Schutzgaseinlässe 10 an gegenüberliegenden Enden und sich beide Schutzgasauslässe 1 mittig des Gestells 9 befinden, so dass ein Schutzgasstrom 17 immer von außen nach innen und somit entgegengesetzt der Fortschreitungsrich tung der Laserstrahlen 6 erzeugt werden kann. Then, as can be seen in Figure 9, with the induction coils 18 of the right processing area 13 of the device 7 ei ne additional inductive heating of the left Bauteilab section 8 done while the previously prepared powder layer is scanned by the laser beams 6 and simultaneously with the inert gas of the Right machining tion area 13 of the device 7 a laminar protective gas flow above the powder bed 1 is generated. It should be noted that the protective gas stream 17 is advantageously always oriented opposite to the direction of advancement of the laser beams 6. This is also the reason why the two processing areas 12, 13 are formed mirror-inverted, so both inert gas inlets 10 are located at opposite ends and both shielding gas 1 in the middle of the frame 9, so that a protective gas flow 17 always from outside to inside and thus opposite to the Advancement Rich direction of the laser beams 6 can be generated.
Nachdem der Scanvorgang im Bereich des linken Bauteilab schnittes 8 abgeschlossen ist, erfolgt erneut vorübergehend nur ein Materialauftrag (vgl. Figur 10) . Dann erfolgt ein Scanvorgang im Bereich des rechten Bauteilabschnittes 8 mit zusätzlicher Erwärmung der Induktionsspulen 18 des rechten Bearbeitungsbereiches 13 bei gleichzeitiger nachträglicher Wärmebehandlung des linken Bauteilabschnittes 8 mit den In duktionsspulen 18 des linken Bearbeitungsbereiches 12, an schließend eine nachträgliche Wärmebehandlung des rechten Bauteilabschnittes 8 mit den Induktionsspulen 18 des linken Bearbeitungsbereiches 12, anschließend eine Invertierung der Bewegungsrichtung des Gestells 9 und eine Wiederholung sämt licher Schritte so oft, bis die Bauteile fertiggestellt sind, was in den Figuren nicht mehr gezeigt ist. Die Figuren 11 und 12 zeigen rein schematisch, welche Berei che von den jeweils 2 Induktionsspulen 18 der beiden Bearbei tungsbereiche 12, 13 abgedeckt werden, wenn das Gestell 9, wie beim oben beschrieben Beispiel kontinuierlich (Figur 11) bzw. alternativ dazu schrittweise (Figur 12) in Y-Richtung verfahren wird. Wie man erkennen kann, kann ein unter den Spulen 18 befindliches Pulverbett lückenlos abgedeckt und so mit über den gesamten Bereich eine gleichmäßige, zusätzliche induktive Erwärmung erreicht werden. After the scan process in the region of the left component section 8 has been completed, once again only one material application takes place (compare FIG. 10). Then, a scan in the area of the right component section 8 with additional heating of the induction coil 18 of the right-hand machining area 13 with subsequent subsequent heat treatment of the left component section 8 with the In duktionssspulen 18 of the left processing area 12, to closing a subsequent heat treatment of the right part of the component 8 with the induction coils 18 of the left processing area 12, then an inversion of the direction of movement of the frame 9 and a repetition of Licher all steps until the components are completed, which is not shown in the figures. Figures 11 and 12 show purely schematically, which surface preparation of each of the two induction coils 18 of the two machining processing areas 12, 13 are covered when the frame 9, as in the example described above continuously (Figure 11) or alternatively stepwise (Figure 12) is moved in the Y direction. As can be seen, a powder bed located underneath the coils 18 can be completely covered and a uniform, additional inductive heating can be achieved over the entire area.
Die Figur 13 zeigt eine Aufsicht auf einen Bauraum 3 mit Pul verbett 1 in rein schematischer Darstellung, wobei mit kreis förmigen Bereiche 23 angedeutet ist, wo oberhalb des Pulver bettes 1 - für den Fall von insgesamt vier Laserstrahlen 6 - die Laserstrahlen 6 emittiert und abgelenkt werden. Es sind weiterhin beispielhaft Auftreffpunkte 24 der vier Laserstrah len 6 in einem streifenförmigen Laserbearbeitungsbereich 25 gezeigt und das Scanfeld 26 der Laserstrahlen 6 ist durch ge strichelte Linien angedeutet. Der Auftreffpunkt 24 für den Fall der Laserstrahleinrichtung 5 mit zwei Laserstrahlen 6, wie oben beschrieben, ist auch in der Figur 1, dort jeweils mittig in einer der Spulen 18, gezeigt. Figure 13 shows a plan view of a space 3 with Pul verbett 1 in a purely schematic representation, which is indicated by circular areas 23 where above the powder bed 1 - in the case of a total of four laser beams 6 - the laser beams 6 emitted and deflected become. There are also exemplary impact points 24 of the four Laserstrah len 6 shown in a strip-shaped laser processing area 25 and the scan field 26 of the laser beams 6 is indicated by ge dashed lines. The impact point 24 for the case of the laser beam device 5 with two laser beams 6, as described above, is also shown in FIG. 1, in each case in the middle in one of the coils 18.
Wie anhand der vorstehenden Beschreibung erkennbar, werden mit der vorliegenden Erfindung mehrere Vorteile erreicht. Ei nerseits kann eine Verarbeitung auch schwer schweißbarer Werkstoffe, dies auch bei vergleichsweise großem Bauraum problemlos erfolgen. Das Konzept ermöglicht dabei das gleich zeitige Arbeiten mit mehreren Lasern und mehreren Induktions spulen in mehreren Bearbeitungsbereichen und es kann eine über den gesamten Bauraum homogene Schutzgasströmung erreicht werden, die sich immer am Ort des Bedarfes, nämlich der aktu ellen Interaktionszone zwischen dem einen oder mehreren Ener giestrahlen und dem Pulvermaterial befindet. Das System ist daher skalierbar ohne Abstriche bei der Qualität. Das Scan nen, die Bereitstellung neuer Pulverlagen sowie die zum Scan nen zusätzliche und nachträgliche Erwärmung können gleichzei- tig ohne negative Wechselwirkungen erfolgen, wodurch eine sehr hohe Effizienz gewährleistet werden kann. Separate As can be seen from the above description, several advantages are achieved with the present invention. On the other hand, a processing of difficult to weld materials, this can be done easily even with relatively large space. The concept allows the same time working with multiple lasers and multiple induction coils in several processing areas and it can be achieved over the entire space homogeneous protective gas flow, always at the place of need, namely the aktu ellen interaction zone between the one or more energy and the powder material. The system is therefore scalable without sacrificing quality. The scanning, the provision of new powder layers as well as the additional and subsequent heating necessary for scanning can simultaneously tiger without negative interactions, whereby a very high efficiency can be ensured. separate
Schritte beispielsweise für das Scannen einerseits und die Lagenbereitstellung andererseits, wie gemäß dem Stand der Technik vorgesehen, sind nicht erforderlich. Steps, for example, for the scanning on the one hand and the layer provision on the other hand, as provided according to the prior art, are not required.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausfüh rungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge- schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Wie vorstehend bereits betont ist das System be liebig skalierbar, beispielsweise kann eine andere, insbeson dere höhere Anzahl von Induktionsspulen 18 vorgesehen sein und/oder mehr als zwei Bearbeitungsbereiche. While the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited to the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention. As already emphasized above, the system is arbitrarily scalable, for example, another, in particular higher number of induction coils 18 may be provided and / or more than two processing areas.

Claims

Patentansprüche claims
1. Einrichtung (7) zur Schutzgaszufuhr und Erwärmung und/oder Pulverzufuhr für eine Vorrichtung zum additiven Herstellen von Bauteilen aus dem Pulverbett (1), die oberhalb einer bzw. eines in einem Bauraum (3) der Vorrichtung zur additiven Her stellung vorgesehenen Arbeitsplattform (4) bzw. Pulverbettes (1) anzuordnen oder angeordnet ist, umfassend 1. Device (7) for inert gas supply and heating and / or powder supply for a device for the additive production of components from the powder bed (1) above one or in a space (3) of the device for additive manufacture provided for working platform (7 4) or powder bed (1) to arrange or arranged, comprising
Schutzgasmittel, die zum Zu- und insbesondere Abführen eines Schutzgases ausgebildet sind, und Protective gas, which are designed to supply and in particular discharge of a protective gas, and
Pulvermittel, die zur Bereitstellung einer Mehrzahl von übereinanderliegenden Lagen eines pulverförmigen Materi als in dem Bauraum (3) einer Vorrichtung zur additiven Herstellung von Bauteilen ausgebildet sind, und/oder Powder agent, which are designed to provide a plurality of superimposed layers of a powdery Materi as in the space (3) of a device for the additive production of components, and / or
Erwärmungsmittel, die zur insbesondere induktiven Erwär mung wenigstens eines bereits additiv aus dem Pulverbett (1) gefertigten Bauteilabschnittes (8) und/oder eines Ab schnittes eines Pulverbettes (1) und/oder einer Arbeits plattform (4) einer Vorrichtung zur additiven Herstellung von Bauteilen ausgebildet sind, wobei Mittel vorgesehen sind, über welche die Schutzgasmittel und die Pulver- und/oder Erwärmungsmittel gemeinsam bewegbar, insbesonde re verfahrbar oberhalb der Arbeitsplattform (4) bzw. des Pulverbettes (1) einer Vorrichtung zur additiven Herstel lung von Bauteilen gelagert werden können oder gelagert sind, und wobei die Einrichtung (7) zwei bevorzugt spie gelverkehrt ausgebildete Bearbeitungsbereiche (12, 13) umfasst, wobei in jedem der beiden Bearbeitungsbereiche (12, 13) Schutzgasmittel zum Zu- und insbesondere Abfüh ren eines Schutzgases sowie Erwärmungsmittel zur Erwär mung eines bereits additiv aus einem Pulverbett (1) ge fertigten Bauteilabschnittes (8) und/oder eines Abschnit tes eines Pulverbettes (1) und/oder einer Arbeitsplatt form (4) vorgesehen sind, und besonders bevorzugt die Pulvermittel zwischen den beiden Bearbeitungsbereichen (12, 13) angeordnet sind, wobei insbesondere in jedem der beiden Bearbeitungsbereiche (12, 13) ein bevorzugt bal kenförmiger Schutzgaseinlass (10) und ein dem Schutzga seinlass (10) insbesondere gegenüberliegender bevorzugt balkenförmiger Schutzgasauslass (11) vorgesehen sind, und/oder in jedem der beiden Bearbeitungsbereiche (12,Heating means for the particular inductive Erwär tion of at least one already additive from the powder bed (1) manufactured component section (8) and / or a section of a powder bed (1) and / or a working platform (4) of a device for the additive production of components are formed, wherein means are provided, via which the inert gas and the powder and / or heating means are movable together, re insbesonde movable above the working platform (4) or the powder bed (1) of a device for the additive manufacture ment of components can be stored or wherein the device (7) comprises two preferably processing areas (12, 13) formed in each of the two processing areas (12, 13) inert gas means for supplying and in particular discharging a protective gas and heating means for heating an already additive of a powder bed (1) ge finished component portion (8) and / o a Abschnit TES of a powder bed (1) and / or a Arbeitsplatt form (4) are provided, and more preferably the powder means between the two processing areas (12, 13) are arranged, wherein in particular in each of the two processing areas (12, 13) a preferably bal kenförmiger protective gas inlet (10) and a Schutzga the inlet (10) in particular opposite preferably bar-shaped protective gas outlet (11) are provided, and / or in each of the two processing areas (12,
13) wenigstens eine, bevorzugt zwei Induktionsspulen (18) vorgesehen sind. 13) at least one, preferably two induction coils (18) are provided.
2. Einrichtung (7) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung ein bevorzugt rahmenförmiges Gestell (9) umfasst, an dem die Schutzgasmittel und die Erwärmungs und/oder Pulvermittel gehalten sind, und dem Gestell (9) be vorzugt Verfahrmittel zugeordnet sind, über welche das Ge stell (9) insbesondere linear verfahrbar oberhalb der Ar- beitsplattform (4) bzw. des Pulverbettes (1) gehalten werden kann oder gehalten wird. 2. Device (7) according to claim 1, characterized in that the device comprises a preferably frame-shaped frame (9) on which the inert gas and the heating and / or powder means are held, and the frame (9) preferably be associated with Verfahrmittel , by means of which the support (9) can be held or held in particular linearly movable above the work platform (4) or the powder bed (1).
3. Einrichtung (7) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrmittel eine bei bestimmungsgemäßer Montage oberhalb der Arbeitsplattform (4) bzw. des Pulverbettes (1) befestigte Schiene umfassen, an welcher das Gestell (9) be vorzugt linear verfahrbar gehalten ist. 3. Device (7) according to claim 2, characterized in that the traversing means comprise a designated mounting above the working platform (4) or the powder bed (1) fixed rail on which the frame (9) be held preferably linearly movable ,
4. Einrichtung (7) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, dass die Schutzgasmittel und/oder die Pulvermittel ortsfest an dem Gestell (9) gehalten sind. 4. Device (7) according to claim 2 or 3, characterized in that the protective gas and / or the powder agent are held stationary on the frame (9).
5. Einrichtung (7) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmungsmittel bevorzugt entlang einer Verfahrachse linear verfahrbar an dem Gestell (9) ge halten sind, wobei die Anordnung insbesondere derart ist, dass die Erwärmungsmittel entlang einer Achse bewegbar an dem Gestell (9) gehalten sind, die zumindest im Wesentlichen or thogonal zu der Verfahrachse des Gestells (9) orientiert ist. 5. Device (7) according to any one of claims 2 to 4, characterized in that the heating means are preferably along a trajectory linearly movable on the frame (9) hold GE, wherein the arrangement is in particular such that the heating means along an axis movable are held on the frame (9), which is oriented at least substantially or thogonal to the travel axis of the frame (9).
6. Einrichtung (7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzgasmittel zur Bereit- Stellung wenigstens eines bevorzugt zumindest im Wesentlichen laminaren Schutzgasstromes (17) ausgebildet sind. 6. Device (7) according to one of the preceding claims, characterized in that the protective gas means for ready Position of at least one preferably at least substantially laminar protective gas stream (17) are formed.
7. Einrichtung (7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzgasmittel wenigstens einen bevorzugt balkenförmigen Schutzgaseinlass (10) und we nigstens einen dem Schutzgaseinlass (10) insbesondere gegen überliegenden bevorzugt balkenförmigen Schutzgasauslass (11) umfassen, wobei der wenigstens eine Schutzgaseinlass (10) insbesondere eine Mehrzahl von nebeneinanderliegenden 7. Device (7) according to any one of the preceding claims, characterized in that the inert gas at least one preferably bar-shaped inert gas inlet (10) and we least one the protective gas inlet (10) in particular against opposite preferably bar-shaped protective gas outlet (11), wherein the at least one Protective gas inlet (10), in particular a plurality of adjacent ones
und/oder übereinanderliegenden Schutzgasdüsen (14) aufweist. and / or superimposed shielding gas nozzles (14).
8. Einrichtung (7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmungsmittel wenigstens eine, bevorzugt mehrere Induktionsspulen (18) umfasst, und insbesondere die wenigstens eine Induktionsspule (18) beweg bar an einem Gestell (9) der Einrichtung (7) gehalten ist. 8. Device (7) according to one of the preceding claims, characterized in that the heating means comprises at least one, preferably a plurality of induction coils (18), and in particular the at least one induction coil (18) movable bar on a frame (9) of the device (7 ) is held.
9. Einrichtung (7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulvermittel einen insbeson dere an einem Gestell (9) der Einrichtung (7) gehaltenen Pul verbehälter (19) mit wenigstens einer unterseitigen, bevor zugt länglichen Pulverzufuhröffnung, und wenigstens eine, be vorzugt zwei an dem Pulverbehälter (19) unterseitig gehaltene Rollen (20) und/oder Rakeln zum Glattstreifen von aus dem Pulverbehälter (19) unterseitig herausgelassenen Pulver um fassen . 9. Device (7) according to any one of the preceding claims, characterized in that the powder means one in particular on a frame (9) of the device (7) held Pul verbehälter (19) with at least one lower side, before given to elongated powder feed opening, and at least one, be preferably two on the powder container (19) underside held rollers (20) and / or squeegees for smooth strip of the powder container (19) let out bottom side powder to grasp.
10. Vorrichtung zum additiven Herstellen von Bauteilen aus dem Pulverbett (1), umfassend 10. A device for the additive production of components from the powder bed (1), comprising
- einen Bauraum (3) , in dem insbesondere auf einer Ar- beitsplattform (4) ein Pulverbett (1) zum additiven Auf bau wenigstens eines Bauteils bereitgestellt werden kann oder bereitsteht, eine Energiestrahleinrichtung (5) , die ausgebildet ist, um wenigstens einen Energiestrahl (6), bevorzugt mehrere Energiestrahlen (6) zum selektiven Aufschmelzen und/oder Sintern eines in dem Bauraum (3) bereitgestellten Pul verbettes (1) bereitzustellen und den wenigstens einen Energiestrahl (6) über ein in dem Bauraum (3) bereitge stelltes Pulverbett (1) gemäß vorgegebener Bauteilgeo metrie zu verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiterhin um fasst - An installation space (3) in which in particular on a work platform (4) a powder bed (1) for the additive construction on at least one component can be provided or ready, an energy beam device (5) which is formed by at least one energy beam (6), preferably several Energy beams (6) for selectively melting and / or sintering in the space (3) provided Pul verbettes (1) and the at least one energy beam (6) via a in the space (3) bereitge notified powder bed (1) according to predetermined component geo Procedure, characterized in that the device continues to summarizes
- eine Einrichtung (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die oberhalb der bzw. des in dem Bauraum (3) der Vor richtung zur additiven Herstellung vorgesehenen Arbeits plattform (4) bzw. Pulverbettes (1) angeordnet ist. - A device (7) according to one of claims 1 to 9, which is above the or in the space (3) of the front direction for additive production provided working platform (4) or powder bed (1) is arranged.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (7) ein Gestell (9) umfasst, an dem die Schutzgasmittel und die Erwärmungs- und/oder Pulvermittel ge halten sind und das Gestell (9) relativ zu der Arbeitsplatt form (4) bzw. einem insbesondere darauf bereitgestellten Pul verbett (1) relativ verfahrbar gehalten ist. 11. The device according to claim 10, characterized in that the device (7) comprises a frame (9) to which the inert gas and the heating and / or powder means are hold GE and the frame (9) relative to the Arbeitsplatt form ( 4) or in particular provided thereon powder bed (1) is held relatively movable.
12. Verfahren zum additiven Herstellen wenigstens eines Bau teils aus dem Pulverbett (1) unter Verwendung einer Vorrich tung nach Anspruch 10 oder 11, bei dem 12. A method for the additive production of at least one construction part of the powder bed (1) using a Vorrich device according to claim 10 or 11, wherein
- die die Schutzgasmittel und die Pulver- und/oder Erwär mungsmittel gemeinsam oberhalb der Arbeitsplattform (4) insbesondere linear verfahren werden und nacheinander mehrere Pulverlagen mittels der Pulvermittel als Pulver bett (1) bereitgestellt werden, wobei die Pulverlagen jeweils mit wenigstens einem Ener giestrahl (6) gemäß vorgegebener Bauteilgeometrie lokal aufgeschmolzen und/oder gesintert werden, - wobei mit den Schutzgasmitteln der Einrichtung (7) ober halb des Pulverbettes (1) ein bevorzugt laminarer - The inert gas means and the powder and / or heating medium together above the working platform (4) are in particular linear and consecutively several powder layers by means of the powder as powder bed (1) are provided, the powder layers each gies with at least one energy ( 6) locally melted and / or sintered according to predetermined component geometry, - Wherein with the inert gas means of the device (7) above the half of the powder bed (1) a preferably laminar
Schutzgasstrom (17) erzeugt wird, während mit dem we nigstens einem Energiestrahl (6) Pulver aufgeschmolzen und/oder gesintert wird,  Protective gas stream (17) is generated while at least one energy beam (6) powder is melted and / or sintered,
- wobei mit den Erwärmungsmitteln eine zusätzliche Erwär mung eines aus dem Pulverbett (1) bereits gefertigten Bauteilabschnittes (8) und/oder der Arbeitsplattform (4) und/oder des Pulverbettes (1) erfolgt, während Pulver aufgeschmolzen und/oder gesintert wird, - wherein with the heating means an additional heating tion of a powder bed (1) already manufactured component section (8) and / or the working platform (4) and / or the powder bed (1) takes place while powder is melted and / or sintered,
- und insbesondere mit den Pulvermitteln Pulver aufgetra gen wird, während Pulver aufgeschmolzen und/oder gesin tert wird. - And in particular with the powder agents aufgetra conditions powder, while powder is melted and / or gesin tert.
13. Verfahren nach Anspruch 12 zum additiven Herstellen we nigstens eines Bauteils aus dem Pulverbett (1) unter Verwen dung einer Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, die eine Einrichtung (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 umfasst, bei dem 13. The method according to claim 12 for additively producing at least one component from the powder bed (1) using a device according to claim 10 or 11, comprising a device (7) according to one of claims 1 to 9, in which
- mehrere nebeneinanderliegende Bauteile bzw. Bauteilab schnitte (8) aus dem Pulverbett (1) hergestellt werden, - Several adjacent components or Bauteilab sections (8) are made from the powder bed (1),
- wobei mit wenigstens einem Energiestrahl (6) in einem ersten Bereich des Pulverbettes (1) Pulver aufgeschmol zen und/oder gesintert wird, während mit den Schutzgas mitteln eines Bearbeitungsbereiches (12, 13) der Ein richtung (7) oberhalb des ersten Pulverbettbereiches ein bevorzugt laminarer Schutzgasstrom (17) erzeugt wird, - Wherein with at least one energy beam (6) in a first region of the powder bed (1) powder molten zen and / or sintered, while with the protective gas averaging a processing area (12, 13) of a device (7) above the first powder bed area a preferably laminar protective gas flow (17) is generated,
- und mit den Erwärmungsmitteln dieses Bearbeitungsberei ches (12, 13) insbesondere gleichzeitig eine zusätzliche Erwärmung eines in dem ersten Pulverbettbereich bereits aus dem Pulverbett (1) gefertigten Bauteilabschnittes- And with the heating means of this Bearbeitungsberei ches (12, 13) in particular at the same time an additional heating of a in the first powder bed area already from the powder bed (1) manufactured component section
(8) und/oder der Arbeitsplattform (4) unter dem ersten Pulverbettbereich und/oder des ersten Pulverbettberei ches erfolgt, (8) and / or the work platform (4) under the first Powder bed area and / or the first powder bed preparation takes place,
- und mit den Erwärmungsmitteln des zweiten Bearbeitungs- bereiches (12, 13) der Einrichtung (7) insbesondere gleichzeitig eine zusätzliche Erwärmung eines in einem zweiten Pulverbettbereich bereits aus dem Pulverbett (1) gefertigten Bauteilabschnittes (8) erfolgt, - und insbesondere gleichzeitig Pulver mit den Pulvermit teln aufgetragen wird. - And with the heating means of the second processing area (12, 13) of the device (7) in particular at the same time an additional heating of a second powder bed area already made of the powder bed (1) component section (8), takes place - and in particular at the same time with powder the Pulvermit stuffs is applied.
14. Bauteil hergestellt nach dem Verfahren nach Anspruch 12 oder 13. 14. Component produced by the method according to claim 12 or 13.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210229361A1 (en) * 2020-01-28 2021-07-29 Divergent Technologies, Inc. 3-d printer with gas exchange mechanism for removing contaminants during re-coating
WO2022096669A1 (en) 2020-11-09 2022-05-12 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Process and apparatus for manufacturing three-dimensional objects by selectively solidifying a building material applied in layers
WO2022096668A1 (en) 2020-11-09 2022-05-12 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Process and apparatus for manufacturing three-dimensional objects by selectively solidifying a building material applied in layers
DE102020129420A1 (en) 2020-11-09 2022-05-12 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Coating device, middle module and method and device for the production of three-dimensional objects by selective solidification of a layered applied construction material
CN115135485A (en) * 2020-04-17 2022-09-30 弗里曼特有限公司 Preheating of powder bed

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3796755A1 (en) * 2019-09-18 2021-03-24 Siemens Aktiengesellschaft Compact induction heating system with movable coil
US11584079B2 (en) * 2019-10-03 2023-02-21 Robert Bosch Gmbh Build chamber for use in powder bed-based laser additive manufacturing processes
US11633917B2 (en) 2019-11-25 2023-04-25 Robert Bosch Gmbh Laser additive manufacturing control system and method
DE102022121405A1 (en) 2022-08-24 2024-02-29 Dmg Mori Additive Gmbh Additive manufacturing device and additive manufacturing process

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2572815A1 (en) 2011-09-22 2013-03-27 MTU Aero Engines GmbH Multi-frequency induction heating of generated components
DE102012206122A1 (en) 2012-04-13 2013-10-17 MTU Aero Engines AG Multiple coil arrangement for a device for the generative production of components and corresponding manufacturing method
WO2014125280A2 (en) 2013-02-14 2014-08-21 Renishaw Plc Selective laser solidification apparatus and method
DE102014108061A1 (en) * 2013-06-20 2014-12-24 Eos Gmbh Electro Optical Systems Device and method for the generative production of at least one component region of a component
DE102013215377A1 (en) 2013-08-05 2015-02-05 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Gas guiding device, device for producing a component by application of powder layers and method for supplying and extracting gas in such a device
DE102014218639A1 (en) * 2014-09-17 2016-03-31 Mtu Aero Engines Gmbh Apparatus and method for generatively constructing a workpiece assembly
DE102014222302A1 (en) 2014-10-31 2016-05-04 Siemens Aktiengesellschaft Producing a component by selective laser melting

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2572815A1 (en) 2011-09-22 2013-03-27 MTU Aero Engines GmbH Multi-frequency induction heating of generated components
DE102012206122A1 (en) 2012-04-13 2013-10-17 MTU Aero Engines AG Multiple coil arrangement for a device for the generative production of components and corresponding manufacturing method
WO2014125280A2 (en) 2013-02-14 2014-08-21 Renishaw Plc Selective laser solidification apparatus and method
DE102014108061A1 (en) * 2013-06-20 2014-12-24 Eos Gmbh Electro Optical Systems Device and method for the generative production of at least one component region of a component
DE102013215377A1 (en) 2013-08-05 2015-02-05 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Gas guiding device, device for producing a component by application of powder layers and method for supplying and extracting gas in such a device
DE102014218639A1 (en) * 2014-09-17 2016-03-31 Mtu Aero Engines Gmbh Apparatus and method for generatively constructing a workpiece assembly
DE102014222302A1 (en) 2014-10-31 2016-05-04 Siemens Aktiengesellschaft Producing a component by selective laser melting

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210229361A1 (en) * 2020-01-28 2021-07-29 Divergent Technologies, Inc. 3-d printer with gas exchange mechanism for removing contaminants during re-coating
CN115135485A (en) * 2020-04-17 2022-09-30 弗里曼特有限公司 Preheating of powder bed
CN115135485B (en) * 2020-04-17 2024-05-31 弗里曼特有限公司 Preheating of powder beds
WO2022096669A1 (en) 2020-11-09 2022-05-12 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Process and apparatus for manufacturing three-dimensional objects by selectively solidifying a building material applied in layers
DE102020129413A1 (en) 2020-11-09 2022-05-12 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Process and device for the production of three-dimensional objects by selective hardening of a building material applied in layers
WO2022096668A1 (en) 2020-11-09 2022-05-12 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Process and apparatus for manufacturing three-dimensional objects by selectively solidifying a building material applied in layers
DE102020129419A1 (en) 2020-11-09 2022-05-12 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Process and device for the production of three-dimensional objects by selective hardening of a building material applied in layers
DE102020129420A1 (en) 2020-11-09 2022-05-12 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Coating device, middle module and method and device for the production of three-dimensional objects by selective solidification of a layered applied construction material
WO2022096667A1 (en) 2020-11-09 2022-05-12 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Coating device, central module, and process and apparatus for manufacturing three-dimensional objects by selectively solidifying a building material applied in layers

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