WO2020038864A1 - Vorrichtung zur herstellung von gegenständen durch schichtweises aufbauen aus pulverförmigem werkstoff - Google Patents

Vorrichtung zur herstellung von gegenständen durch schichtweises aufbauen aus pulverförmigem werkstoff Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a device for producing objects by building up in layers from powdery, in particular metallic and / or ceramic material in a building process,
  • a base plate arrangement with a base plate for supporting a construction field, the peripheral wall and the base plate arrangement being movable relative to one another by means of a drive arrangement in order to vary the inner volume of the construction volume housing above the base plate arrangement,
  • an irradiation device for the location-selective irradiation of the material powder layer which was last prepared to update the construction site, in a cross-sectional area of the relevant object to be manufactured or possibly the relevant objects with radiation, in particular with laser radiation, the radiation being the Material powder in this cross-sectional area by heating to melt or, if necessary, internally, and
  • the invention relates in particular to a device for the production of moldings based on the principle of selective laser melting or selective laser sintering.
  • the prior art relating to the field of selective laser melting can be found, for example, in DE 199 05 067 A1, DE 101 12 591 A1, WO 98/24574 A, DE 10 2009 038 165 A1, DE 10 2012 221 641 A1, EP 20 52 845 A2, DE 10 2005 014 483 A1 or WO 2017/084781 A1.
  • shaped bodies such as machine parts, tools, prostheses, pieces of jewelry, etc.
  • several powder layers are applied one after the other and each powder layer is heated with a normally focused laser beam in a predetermined range, which corresponds to a selected cross-sectional area of the model of the molded body, before the application of the next powder layer, so that the material powder in the irradiated areas are remelted into cohesively solidified sections.
  • the laser beam is guided over the respective powder layer in accordance with the geometry description data of the selected cross-sectional area of the molded body or, if applicable, data derived therefrom.
  • the material powder is normally applied as binder-free, flux-free, metallic, ceramic or mixed metallic / ceramic material powder and is heated to its melting temperature by the laser beam, the energy of the laser beam being selected so that the material powder is melted as completely as possible over the entire layer thickness at the point of impact of the laser beam.
  • a protective gas atmosphere for example argon atmosphere, is usually maintained over the zone of interaction between the laser beam and the material powder.
  • the present invention is based on the object of designing a device of the type mentioned at the outset in such a way that it can be used in a particularly efficient manner for the production of moldings by the method of selective laser melting.
  • the process space housing and the functional device are components of a common production module which is separably connected to the construction volume housing, and that the construction volume housing can be closed on the upper side by means of a closure device, so that the peripheral wall , the base plate arrangement and the upper closure device close off the internal volume of the construction volume housing present above the base plate arrangement and that this construction volume housing with the construction volume closed in this way can also be removed from the device for producing objects.
  • the construction volume housing After completion of a construction process, that is to say the shaping of an object in question in the construction volume housing, the construction volume housing can be removed from the device in the closed state and, if necessary, while maintaining a protective gas atmosphere.
  • the manufacturing module which can be handled as a unit, can be moved in a simple manner with a relevant lifting device after being separated from the construction volume housing so that it releases the construction volume housing for removal from the device. It is therefore not necessary to move different machine parts into various release positions, which contributes to favorable handling and efficiency of the device.
  • the construction volume housing removed from the device can, for example, be fed to an unpacking station, in which the object produced can then be removed from the construction volume housing.
  • the unpacking station can be equipped in a way that is optimized for this process and, for example, also work in a protective gas atmosphere enable.
  • Such an unpacking station can be provided for several devices for the production of objects of the type explained here. Possibly. a powder preparation station can also be provided for several such devices, in particular near an unpacking station.
  • a particularly automatic transport system can be provided, which is set up to automatically feed the closed construction volume housing prepared for removal to a unpacking station. Provision could also be made for the construction volume housing emptied in the unpacking station to be returned to the device for the production of molded bodies by means of such a transport system in order to build up a next molded body.
  • the device After the closed volume housing has been removed from the device for producing objects, the device can be operated immediately with a corresponding replaced volume housing. The correct insertion of the construction volume housing into the device can also be carried out with a few steps. The device can therefore be used very efficiently.
  • the process space housing surrounding the process space is preferably closed on the upper side by a pane which is permeable to the radiation from the radiation device, the radiation device being arranged at least partially above the process room housing.
  • the irradiation device has at least one optics module, preferably at least two optics modules with, in particular, different radiation focal lengths, the optics modules being able to be arranged so as to be movable in a controlled manner above the process space housing in order to selectively irradiate the construction field through the permeable pane.
  • the closure device has a cover plate for the construction volume housing, which is displaceably guided between a closed position and an opening position, the cover plate in the closed position covering the construction volume housing in a sealing manner and leaving the construction volume housing open in the open position , Such a solution enables the construction volume housing to be closed in a simple manner before it is removed from the device.
  • the construction volume housing can preferably be closed inertly by means of the cover plate and locked in the closed position, and can also preferably be automatically transported to an unpacking station, for example by means of a robot device.
  • the production module comprises a frame supporting the process room housing, a coating device for forming a respective material powder layer for updating the construction area and furthermore a protective gas supply and possibly discharge device for providing a protective gas atmosphere in the process room housing above the construction area.
  • the radiation device or components thereof can also be elements of the production module.
  • cover plate of the construction volume housing can, for example, be guided on the frame of the production module for movement between the closed position and the open position.
  • components of the production module can be interchangeable with compatible replacement components.
  • the construction volume housing and the production module can be detachably coupled to one another - and in the coupled state by means of the drive arrangement. sam movable relative to the base plate arrangement in height.
  • the construction volume housing can be positioned in a low position. B. is placed near the upper edge of the volume housing so that a first layer of material powder can be prepared on the base plate or also on a substrate plate possibly provided on the base plate by means of the coating device in question. This layer is then irradiated by means of a laser in order to melt the powder in accordance with a cross-sectional area of the object to be produced which is assigned to this layer.
  • the construction volume housing, the process space housing and the optical modules can be moved up another step corresponding to the next desired powder layer thickness, whereupon the coating device is then used again to deposit a next powder layer. The irradiation device is then used again to remelt certain areas of this second layer. These processes are repeated until the item in question has been manufactured to this extent.
  • the base plate arrangement can remain rigidly supported in its initial position. This is advantageous inasmuch as the weight that is increasingly placed on the base plate arrangement as the construction process progresses can thus also be rigidly supported and does not have to be moved.
  • the production module coupled to the construction volume housing is also moved accordingly.
  • the manufacturing module and the construction volume housing can be temporarily coupled for joint movement, so that the construction volume housing is also lifted by lifting the production module.
  • the irradiation device can also take part in such a height movement, for which purpose it is opened, for example, by means of a spacing system a predetermined height distance from the plane of the layer currently to be irradiated can be set, this distance preferably being constant.
  • a procedure for the construction of a shaped body is also possible, according to which the construction volume housing is immediately arranged in an upper position at the beginning of the construction process, the base plate arrangement initially being supported by an elevator which can be moved up and down is raised into an upper position near the upper edge of the volume housing, so that it can take up a first powder layer immediately below the exposure plane and that a first material powder layer can be prepared thereon or on a substrate plate possibly resting on the base plate , After this layer has been irradiated with a laser in order to remelt the powder in accordance with a cross-sectional area of the molded article to be assigned to this layer, the elevator is moved down by the amount of the desired next powder layer thickness, whereupon a powder layer is then preceded by the coating device on the previous one Layer is deposited. The radiation device is then used again to remelt certain areas of this layer. These processes are repeated until the item in question has been manufactured to that extent. With this procedure, the volume housing can remain in its initial
  • the structural volume housing is raised by the amount of a respective desired layer thickness when the base plate is at rest - ben is before the powder layer is prepared and finally irradiated, whereas where in the manufacture of another area of the shaped body the Base plate arrangement is moved down by an elevator in the construction volume housing by the amount of the desired next powder layer thickness when the construction volume housing is at rest, in order to provide a next level for the subsequent layer preparation, whereupon a powder layer is then deposited on the previous layer by means of the coating device and finally irradiated ,
  • the peripheral wall of the construction volume housing can be moved upwards beyond the base plate arrangement to such an extent that a lower gap is created between the peripheral wall and the base plate arrangement, through which residual powder from the construction volume housing that has not remelted can be brought down into a powder collection container. According to a correspondingly designed embodiment of the invention, this can take place with the construction volume housing and the powder collection container jointly sealed to the outside.
  • the collection of residual powder can also be achieved by lowering the base plate arrangement by means of an elevator to such an extent that a corresponding lower gap is created between the peripheral wall and the base plate arrangement. According to one embodiment of the invention, this can take place with the construction volume housing and powder collection container jointly sealed to the outside.
  • a support device supporting the base plate arrangement is provided as a vertically movable building board support (elevator), which has cutouts on the top for receiving lifting forks of an industrial truck.
  • Elevator vertically movable building board support
  • FIG. 1 shows a schematic sectional illustration of a basic structure of a device according to the invention for the production of objects in a state in which a construction process begins.
  • FIG. 2 shows an equally schematic sectional illustration of the device from FIG. 1 after the end of a construction process.
  • FIG. 4 shows a partially schematically simplified illustration of an exemplary embodiment of the invention in a setting at the beginning of a construction process (FIG. 3) and at the end of a construction process (FIG. 4).
  • FIG. 5 shows the embodiment of Figure 3 and Figure 4 in one
  • FIG. 6 shows a side view of the device from FIG. 5.
  • FIG. 7 shows the embodiment according to FIGS. 3 to 6 with the construction volume housing removed.
  • FIGS. 1 and 2 denotes an irradiation device, which powders laser radiation for remelting the material used supplies.
  • the irradiation device 2 is arranged above a process room housing 4, which can be raised from the position shown in FIG. 1 to the position shown in FIG. 2 by means of a lifting device 15 indicated schematically in FIGS. 4-7.
  • the process chamber housing 4, with its upper disk 9, which is permeable to radiation from the radiation device 2, delimits a cavity, known as the combustion chamber 6, above the exposure plane 7 and is part of a production module 8, which also includes a functional device with a schematically illustrated powder layer preparation device 10 and a protective gas supply device 11 includes.
  • the powder layer preparation device 10 usually comprises a powder supply device 13, which applies a respective amount of material powder from a powder supply to form a respective powder layer on the construction field 7.
  • the powder layer preparation device 10 further comprises a smoothing slide for leveling the material powder to form a uniform powder layer on the construction field 7.
  • the smoothing slide can be, for example, a horizontal lip on the underside, which is moved across the construction field 7, to evenly distribute the powder deposited on it.
  • the protective gas supply device 11 preferably comprises protective gas introduction means for introducing protective gas, eg. B. argon, in the combustion chamber 6 and shielding gas discharge means for discharging shielding gas and possibly process smoke from the combustion chamber 6, the shielding gas introduction means and the shielding gas discharge means preferably being combinable to form a shielding gas circulating device which has gas filter devices.
  • protective gas eg. B. argon
  • shielding gas discharge means for discharging shielding gas and possibly process smoke from the combustion chamber 6, the shielding gas introduction means and the shielding gas discharge means preferably being combinable to form a shielding gas circulating device which has gas filter devices.
  • a construction volume housing 16 is guided with its circumferential wall 18 so that it can move in height, so that the circumferential wall 18 moves from the downwardly retracted position according to FIG. 1 to the upwardly displaced position according to FIG 15 Controlled step by step is movable.
  • a circumferential wall is also referred to in the technical field as a construction cylinder.
  • the inner volume of the construction volume housing 16 provided above the base plate arrangement becomes larger by lifting the peripheral wall 18 relative to a base plate arrangement with a base plate 12 (and possibly a substrate plate arranged thereon).
  • the base plate arrangement 12 is arranged on a building board carrier (elevator) 28 which can be moved vertically by means of a controllable lifting drive in order to raise or lower the base plate arrangement 12 relative to the peripheral wall 18.
  • the powder layer preparation device 10 is used to deposit and level a material powder layer 20 on the base plate 12 or on a substrate plate (not shown) lying on the base plate 12.
  • the peripheral wall 18 is positioned so far down that the base plate 12 is located near the upper edge of the peripheral wall 18 of the volume housing 16.
  • the circumferential migration 18 seals on the housing 14 and on the building board support (elevator) 28.
  • the powder layer 20 representing the construction site 7 is now irradiated by means of the irradiation device 2, the laser beam 5 being deflected in a computer-controlled manner, so that it specifically melts the areas on the prepared powder layer 20 which cross-sectional area of the layer associated with the relevant layer corresponds to the object to be produced 24 (cf. FIG. 2).
  • the peripheral wall 18 of the construction volume housing 16 is then raised by an amount that corresponds to the layer thickness of the next powder layer.
  • the perimeter change 18 and the process space housing 4 are coupled for lifting together by means of the lifting device 15. This is followed by the preparation and finally the irradiation of this next powder layer in the manner explained. These processes are repeated until the desired object 24 is completed.
  • the peripheral wall 18 of the construction volume housing 16 can be closed on its upper side by means of a cover plate 26 of an upper closure device.
  • the upper cover plate 26 is shown in FIGS. 1 and 2 in its open position in which it releases the construction volume housing 16 at the top. It can be moved out of this open position by moving it (to the right in FIGS. 1 and 2) into a closed position, in which it then finally closes the construction volume housing 16 completely at the top.
  • the construction volume housing 16 is closed on the underside in the state according to FIG. 2 by the base plate arrangement, the base plate 12 being lockable with the peripheral wall 18 of the construction volume housing for this purpose.
  • the coupling of the base plate 12 to the peripheral wall 18 after completion of the construction process can possibly take place automatically according to a corresponding embodiment of the invention.
  • the closed volume housing 16 can then be removed with its contents from the device - and, for example, be fed to an unpacking station, in which the object 24 produced can be removed from the volume housing 16, the residual powder, if any, preferably being collected for reuse.
  • the base plate arrangement 12 can first be moved out of the situation shown in FIG. 2 by lowering the building board carrier (elevator) 28 so far down relative to the circumferential wall 18 that a lower gap is created between, through which Residual powder from the construction volume housing 16 can be discharged downwards into a residual powder collecting container 17. Thereafter, the base plate arrangement 12 can be raised again by means of the building board carrier 28 and finally connected to the peripheral wall 18 of the building volume housing 16 before the latter is removed with its contents from the device and possibly fed to an unpacking station.
  • means for suction of powder and possibly also means for blowing in protective gas can be provided in the area of the residual powder collection container 17, in order to efficiently convey powder out of the residual powder collection container 17, for example to a powder preparation station in which the Powder is reprocessed, if necessary, again under sieving and filtering for the construction of shaped bodies.
  • a substrate plate, on which the molded body would have to be built, could also rest on the base plate 12.
  • the base plate 12 could then remain intact and be used for a larger number of construction processes. Possibly. could also be several substrate plates on the base plate, z.
  • a respective stain could be integrated to heat the building volume.
  • Figure 3 shows the embodiment of the invention in a perspective view in a setting at the beginning of a construction process, similar to Figure 1.
  • the peripheral wall 18 of the construction volume housing 16 is positioned in a lower position in a powder collection container 17 within the frame or housing part 14.
  • two optical modules 2a, 2b are arranged above the process chamber housing 4, which have different focal lengths and can be controlled on the base plate for the appropriate targeted irradiation of the powder layers.
  • the optics modules 2a and 2b can optionally be used simultaneously and can be moved above the construction field above the radiation-permeable pane 9 which delimits the combustion chamber 6 at the top.
  • the radiation device 2 with its optical modules 2a, 2b is likewise only shown schematically in FIGS. According to a variant of the exemplary embodiment, more than two optical modules or possibly only one could also be provided.
  • FIG. 4 shows the device with raised peripheral wall 18 of the process volume housing 16 in the state at the end of a construction process.
  • a support device 27 can be seen with a support plate 28 as a building board carrier (elevator) which can be moved up and down to support the base plate arrangement.
  • the support plate 28, which is also referred to as the elevator base plate, has cutouts 30 for receiving the forks of an industrial truck.
  • a forklift can, for example, reach under the construction volume housing 16 by inserting the forks of the forklift into the recesses 30.
  • the construction volume housing 16 can then be removed from the device in a simple manner by means of the fork-lift truck, the cover plate 26 having previously been brought into its closed position shown in FIG. 5.
  • FIGS. 5 and 6 show the volume housing 16 in a ready position for its removal from the device.
  • FIG. 7 shows the device after removal of the construction volume housing 16.
  • the functional device with powder layer preparation device and also not the base plate arrangement are not explicitly shown in FIGS. 3-7, although they are present and indicated in accordance with the explanations for FIGS. 1 and 2 are functional.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Gegenständen durch schichtweises Aufbauen aus Pulverwerkstoff. Sie umfasst ein Bauvolumengehäuse (16) mit einer Umfangswandung (18), eine Basisplattenanordnung (12), wobei die Umfangswandung (18) und die Basisplattenanordnung (12) relativ zueinander bewegbar sind, eine Pulverschichtenpräparationseinrichtung (10) zur Bildung einer jeweiligen Werkstoffpulverschicht (20) zur Aktualisierung eines Baufeldes (7), eine Bestrahlungseinrichtung (2) zur ortsselektiven Bestrahlung der jeweils zuletzt präparierten Werkstoffpulverschicht (20) zum Zwecke des ortsselektiv gezielten Umschmelzens des Pulvers und ein oberes Prozessraumgehäuse (4) zur Bildung eines abgedichteten Hohlraumes über dem Baufeld. Die Pulverschichtenpräparationsreinrichtung (10) und das Prozessraumgehäuse (4) sind Komponenten eines gemeinsamen Fertigungsmoduls (8), welches trennbar mit dem Bauvolumengehäuse (16) verbunden ist. Das Bauvolumengehäuse ist oberseitig verschließbar, so dass die Umfangswandung (18), die Basisplattenanordnung (12) und eine das Bauvolumengehäuse (16) oben abschließende Verschlusseinrichtung (26) das innere Volumen des Bauvolumengehäuses (16) abschließen, wobei das Bauvolumengehäuse (16) mit so geschlossenem Bauvolumen der Vorrichtung entnehmbar ist.

Description

Vorrichtung zur Herstellung von Gegenständen durch schichtweises Aufbauen aus pulverförmigem Werkstoff
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Gegenständen durch schichtweises Aufbauen aus pulverförmigem, insbesondere metalli- schem oder/und keramischem Werkstoff in einem Bauprozess,
umfassend:
- ein Bauvolumengehäuse mit einer seitlichen Umfangswandung,
- eine Basisplattenanordnung mit einer Basisplatte zur Stützung eines Baufeldes, wobei die Umfangswandung und die Basisplattenanord- nung relativ zueinander mittels einer Antriebsanordnung bewegbar sind, um das innere Volumen des Bauvolumengehäuses oberhalb der Basisplattenanordnung zu variieren,
- eine Funktionseinrichtung mit einer Pulverschichtenpräparationsein- richtung zur Bildung einer jeweiligen Werkstoffpulverschicht zur Aktua- lisierung des Baufeldes,
- eine Bestrahlungseinrichtung zur ortsselektiven Bestrahlung der je- weils zuletzt zur Aktualisierung des Baufeldes präparierten Werkstoff- pulverschicht in einem dieser Schicht zugeordneten Querschnittsbe- reich des betreffenden herzustellenden Gegenstandes oder ggf. der betreffenden Gegenstände mit Strahlung, insbesondere mit Laser- strahlung, wobei die Strahlung das Werkstoffpulver in diesem Quer- schnittsbereich durch Erhitzen zum Verschmelzen oder ggf. zum Vers- intern bringt, und
- einem oberen Prozessraumgehäuse zur Bereitstellung eines während eines Bauprozesses gegenüber der Außenumgebung abgedichteten Hohlraumes über dem Baufeld. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Vorrichtung zur Herstellung von Formkörpern nach dem Prinzip des selektiven Laserschmelzens oder des selektiven Lasersinterns. Zum Stand der Technik betreffend das Gebiet des selektiven Laserschmelzens kann z.B. auf die DE 199 05 067 A1 , DE 101 12 591 A1 , WO 98/24574 A, DE 10 2009 038 165 A1 , DE 10 2012 221 641 A1 , EP 20 52 845 A2, DE 10 2005 014 483 A1 oder WO 2017/084781 A1 verwiesen werden.
Es ist bekannt, dass mit dem Verfahren des selektiven Laserschmelzens Formkörper, wie etwa Maschinenteile, Werkzeuge, Prothesen, Schmuckstü- cke usw. entsprechend Geometriebeschreibungsdaten der entsprechenden Formkörper durch schichtweises Aufbauen aus metallischem oder kerami- schem Werkstoffpulver hergestellt werden können, wobei in einem Herstel- lungsprozess nacheinander mehrere Pulverschichten übereinander aufge- bracht werden und jede Pulverschicht vor dem Aufbringen der nächstfolgen- den Pulverschicht mit einem normalerweise fokussierten Laserstrahl in einem vorgegebenen Bereich, der einem ausgewählten Querschnittsbereich des Modells des Formkörpers entspricht, erhitzt wird, so dass das Werkstoffpul- ver in den bestrahlten Bereichen zu zusammenhängend verfestigten Ab- schnitten umgeschmolzen wird. Der Laserstrahl wird dabei jeweils entspre- chend den Geometriebeschreibungsdaten des ausgewählten Querschnitts- bereichs des Formkörpers oder ggf. daraus abgeleiteten Daten über die je- weilige Pulverschicht geführt. Das Werkstoffpulver wird bei dem selektiven Laserschmelzen normalerweise als bindemittel- und flussmittelfreies, metalli- sches, keramisches oder gemischt metallisch/-keramisches Werkstoffpulver aufgebracht und durch den Laserstrahl auf seine Schmelztemperatur erhitzt, wobei die Energie des Laserstrahls so gewählt wird, dass das Werkstoffpul- ver an der Auftreffstelle des Laserstrahls über seine gesamte Schichtdicke möglichst vollständig aufgeschmolzen wird. Über der Zone der Wechselwir- kung zwischen dem Laserstrahl und dem Werkstoffpulver wird üblicherweise eine Schutzgas-Atmosphäre, z.B. Argon-Atmosphäre, aufrechterhalten. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, dass sie in besonderer Weise effizient zur Herstellung von Formkörpern nach der Methode des selektiven Laserschmelzens einsetzbar ist.
Hierzu wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass bei einer solchen Vorrich- tung das Prozessraumgehäuse und die Funktionseinrichtung Komponenten eines gemeinsamen Fertigungsmoduls sind, welches trennbar mit dem Bau- volumengehäuse verbunden ist, und dass das Bauvolumengehäuse mittels einer Verschlusseinrichtung oberseitig verschließbar ist, so dass die Um- fangswandung, die Basisplattenanordnung und die obere Verschlusseinrich- tung das oberhalb der Basisplattenanordnung vorhandene innere Volumen des Bauvolumengehäuses abschließen und dass ferner dieses Bauvolumen- gehäuse mit so geschlossenem Bauvolumen der Vorrichtung zur Herstellung von Gegenständen entnehmbar ist.
Nach Fertigstellung eines Bauprozesses, also der Formung eines betreffen- den Gegenstandes in dem Bauvolumengehäuse kann das Bauvolumenge- häuse in geschlossenem Zustand und bei Bedarf unter Aufrechterhaltung einer Schutzgasatmosphäre darin der Vorrichtung entnommen werden. Das als Einheit handhabbare Fertigungsmodul kann hierzu nach Trennung von dem Bauvolumengehäuse auf einfache Weise mit einer betreffenden Hubvor- richtung soweit bewegt werden, dass es das Bauvolumengehäuse zur Ent- nahme aus der Vorrichtung freigibt. Es sind also nicht verschiedene Maschi- nenteile in diverse Freigabestellungen zu bewegen, was zu einer günstigen Handhabung und Effizienz der Vorrichtung beiträgt.
Das der Vorrichtung entnommene Bauvolumengehäuse kann zum Beispiel einer Auspackstation zugeführt werden, in welcher dann der hergestellte Ge- genstand aus dem Bauvolumengehäuse entnommen werden kann. Hierzu kann die Auspackstation in einer für diesen Vorgang optimierten Weise aus- gestattet sein und beispielsweise auch Arbeiten unter Schutzgasatmosphäre ermöglichen. Eine solche Auspackstation kann für mehrere Vorrichtungen zur Herstellung von Gegenständen der hier erläuterten Art vorgesehen sein. Ggf. kann auch eine Pulveraufbereitungsstation für mehrere solcher Vorrich- tungen vorgesehen sein, insbesondere nahe einer Auspackstation.
Gemäß einer Variante der Erfindung kann ein insbesondere automatisches Transportsystem vorgesehen sein, welches dazu eingerichtet ist, das zur Entnahme vorbereitete, geschlossene Bauvolumengehäuse automatisch ei- ner Auspackstation zuzuführen. Auch könnte es vorgesehen sein, das in der Auspackstation entleerte Bauvolumengehäuse mittels eines solchen Trans- portsystems wieder der Vorrichtung zur Formkörperherstellung zuzuführen, um einen nächsten Formkörper aufzubauen..
Nach Entnahme des geschlossenen Bauvolumengehäuses aus der Vorrich- tung zur Herstellung von Gegenständen kann die Vorrichtung sogleich wei- terbetrieben werden mit einem entsprechenden ausgewechselten Bauvolu- mengehäuse. Auch das korrekte Einsetzen des Bauvolumengehäuses in die Vorrichtung kann mit wenigen Arbeitsschritten erfolgen. Die Vorrichtung ist daher sehr effizient einsetzbar.
Vorzugsweise ist das den Prozessraum umgebende Prozessraumgehäuse oberseitig durch eine für die Strahlung der Bestrahlungseinrichtung durchläs- sige Scheibe abgeschlossen, wobei die Bestrahlungseinrichtung zumindest teilweise oberhalb des Prozessraumgehäuses angeordnet ist.
Die Bestrahlungseinrichtung hat wenigstens ein Optikmodul, vorzugsweise wenigstens zwei Optikmodule mit insbesondere unterschiedlichen Strah- lungsbrennweiten, wobei die Optikmodule oberhalb des Prozessraumgehäu- ses gesteuert bewegbar angeordnet sein können, um durch die durchlässige Scheibe hindurch das Baufeld gesteuert selektiv zu bestrahlen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Ver- schlusseinrichtung eine zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungs- Stellung verschiebbar geführte Deckelplatte für das Bauvolumengehäuse auf, wobei die Deckelplatte in der Schließstellung das Bauvolumengehäuse oben dicht verschließend abdeckt und in der Öffnungsstellung das Bauvolumen- gehäuse offen belässt. Eine solche Lösung ermöglicht auf einfache Weise das Verschließen des Bauvolumengehäuses vor dessen Herausnahme aus der Vorrichtung.
Das Bauvolumengehäuse ist mittels der Deckelplatte vorzugsweise inert ver- schließbar und in der Schließstellung verriegelbar und ferner vorzugsweise automatisch zu einer Auspackstation transportierbar, beispielsweise mittels einer Robotereinrichtung.
Das Fertigungsmodul umfasst gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung einen das Prozessraumgehäuse tragenden Rahmen, eine Be- schichtungsvorrichtung zur Bildung einer jeweiligen Werkstoffpulverschicht zur Aktualisierung des Baufeldes und ferner eine Schutzgaszuleitungs- und ggf. -ableitungseinrichtung zur Bereitstellung einer Schutzgasatmosphäre in dem Prozessraumgehäuse oberhalb des Baufeldes. Auch können in einer betreffenden Ausführungsform der Erfindung die Bestrahlungseinrichtung oder Komponenten davon Elemente des Fertigungsmoduls sein.
Die vorstehend genannte Deckelplatte des Bauvolumengehäuses kann bei- spielsweise an dem Rahmen des Fertigungsmoduls zur Bewegung zwischen der Schließstellung und der Öffnungsstellung geführt sein. Komponenten des Fertigungsmoduls können in einer bevorzugten Variante der Erfindung durch kompatible Auswechslungskomponenten austauschbar sein.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind das Bauvolumengehäuse und das Fertigungsmodul lösbar miteinander kop- pelbar - und im gekoppelten Zustand mittels der Antriebsanordnung gemein- sam relativ zur Basisplattenanordnung in der Höhe bewegbar. Zu Beginn eines Bauprozesses kann das Bauvolumengehäuse in einer niedrigen Stel- lung positioniert sein, wobei die Basisplattenanordnung dann z. B. nahe dem oberen Rand des Bauvolumengehäuses platziert wird, so dass auf der Ba- sisplatte bzw. auch einer auf der Basisplatte ggf. vorgesehenen Substratplat- te eine erste Werkstoffpulverschicht mittels der betreffenden Beschichtungs- vorrichtung präpariert werden kann. Sodann erfolgt das Bestrahlen dieser Schicht mittels Laser, um das Pulver nach Maßgabe eines dieser Schicht zugeordneten Querschnittsbereichs des herzustellenden Gegenstandes um zuschmelzen. Nach diesem Fertigungsschritt können das Bauvolumenge- häuse, das Prozessraumgehäuse und die Optikmodule um einen weiteren Schritt entsprechend der nächsten gewünschten Pulverschichtdicke nach oben bewegt werden, woraufhin sodann die Beschichtungsvorrichtung wie- der zum Einsatz kommt, um eine nächste Pulverschicht abzulegen. Darauf- hin erfolgt dann wieder der Einsatz der Bestrahlungseinrichtung zum Um schmelzen bestimmter Bereiche dieser zweiten Schicht. Diese Vorgänge wiederholen sich bis der betreffende Gegenstand insoweit hergestellt ist.
Bei dieser Vorgehensweise kann die Basisplattenanordnung starr abgestützt in ihrer Anfangsstellung verbleiben. Dies ist insofern vorteilhaft, da das mit Fortschreiten eines Bauprozesses zunehmend auf der Basisplattenanord- nung lastende Gewicht damit ebenfalls starr abgestützt sein kann und nicht bewegt werden muss.
Bei Bewegung der Umfangswandung des Bauvolumengehäuses relativ zur Basisplattenanordnung wird auch das mit dem Bauvolumengehäuse gekop- pelte Fertigungsmodul entsprechend mitbewegt. Hierzu können gemäß einer Ausführungsform der Erfindung das Fertigungsmodul und das Bauvolumen- gehäuse zur gemeinsamen Bewegung temporär gekoppelt sein, so dass durch Anheben des Fertigungsmoduls das Bauvolumengehäuse mit angeho- ben wird. Auch die Bestrahlungseinrichtung kann eine solche Höhenbewe- gung mitmachen, wozu sie über ein Abstandshaltesystem beispielsweise auf einem vorgegebenen Höhenabstand zu der Ebene der aktuell zu bestrahlen- den Schicht eingestellt sein kann, wobei dieser Abstand vorzugsweise kon- stant ist.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist auch eine Vorgehensweise beim Aufbau eines Formkörpers möglich, gemäß welcher das Bauvolumengehäu- se zu Beginn des Bauprozesses sogleich in einer oberen Stellung angeord- net ist, wobei die Basisplattenanordnung mittels eines sie stützenden, hoch- und runter bewegbaren Elevators zunächst in eine obere Stellung nahe dem oberen Rand des Bauvolumengehäuses darin angehoben ist, so dass sie eine erste Pulverschicht unmittelbar unterhalb der Belichtungsebene auf- nehmen kann und dass darauf bzw. auf einer ggf. auf der Basisplatte auflie- genden Substratplatte eine erste Werkstoffpulverschicht präpariert werden kann. Nach Bestrahlen dieser Schicht mittels Laser, um das Pulver nach Maßgabe eines dieser Schicht zugeordneten Querschnittsbereichs des her- zustellenden Formkörpers umzuschmelzen, wird der Elevator um das Maß der gewünschten nächsten Pulverschichtdicke nach unten bewegt, woraufhin sodann eine Pulverschicht mittels der Beschichtungsvorrichtung auf der vo- rausgegangenen Schicht abgelegt wird. Daraufhin erfolgt wieder der Einsatz der Bestrahlungsvorrichtung zum Umschmelzen bestimmter Bereiche dieser Schicht. Diese Vorgänge wiederholen sich, bis der betreffende Gegenstand insoweit hergestellt ist. Bei dieser Vorgehensweise kann das Bauvolumen- gehäuse in seiner anfänglichen oberen Stellung während des Bauprozesses verbleiben. Dies gilt auch für das Fertigungsmodul.
Möglich im Rahmen der Erfindung kann auch eine Kombination der vorste- hend erläuterten Vorgehensweisen sein, so dass zur Bereitstellung einer nächsten Ebene für die folgende Schichtenpräparierung bei der Herstellung eines Bereichs des Formkörpers das Bauvolumengehäuse um das Maß ei- ner jeweiligen gewünschten Schichtdicke bei ruhender Basisplatte anzuhe- ben ist, bevor die Pulverschicht präpariert und schließlich bestrahlt wird, wo hingegen bei der Herstellung eines anderen Bereichs des Formkörpers die Basisplattenanordnung mittels eines Elevators in dem Bauvolumengehäuse um das Maß der gewünschten nächsten Pulverschichtdicke bei ruhendem Bauvolumengehäuse nach unten bewegt wird, um eine nächste Ebene für die folgende Schichtenpräparierung bereitzustellen, woraufhin sodann eine Pulverschicht mittels der Beschichtungsvorrichtung auf der vorausgegange- nen Schicht abgelegt und schließlich bestrahlt wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Umfangswandung des Bauvolumengehäuses über die Basis- plattenanordnung hinaus so weit nach oben bewegbar ist, dass ein unterer Spalt zwischen Umfangswandung und Basisplattenanordnung entsteht, durch den hindurch nicht umgeschmolzenes Restpulver aus dem Bauvolu- mengehäuse heraus nach unten in einen Pulversammelbehälter ausgebracht werden kann. Gemäß einer entsprechend ausgestalteten Ausführungsform der Erfindung kann dies bei gemeinsam nach außen abgedichtetem Bauvo- lumengehäuse und Pulversammelbehälter erfolgen.
Das Auffangen von Restpulver kann gemäß einer entsprechenden Variante der Erfindung auch erreicht werden, indem die Basisplattenanordnung mittels eines Elevators soweit abgesenkt wird, dass ein entsprechender unterer Spalt zwischen Umfangswandung und Basisplattenanordnung entsteht. Ge- mäß einer Ausführungsform der Erfindung kann dies bei gemeinsam nach außen abgedichtetem Bauvolumengehäuse und Pulversammelbehälter er- folgen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine die Basisplattenanordnung tragende Stützvorrichtung als vertikal bewegbarer Bauplattenträger (Elevator) vorgesehen, die oberseitig Aussparungen für die Aufnahme von Hubgabeln eines Flurförderzeugs aufweist. Dies ermöglicht die unkomplizierte Entnahme des Bauvolumengehäuses inklusive der sie unten abschließenden Basisplattenanordnung aus der Vorrichtung mittels eines Gabelstaplers oder dgl.. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren 1 - 7 erläutert.
Figur 1 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung einen prinzipiel- len Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstel- lung von Gegenständen in einem Zustand des Beginns eines Bauprozesses.
Figur 2 zeigt in einer ebenso schematischen Schnittdarstellung die Vor- richtung aus Figur 1 nach Ende eines Bauprozesses..
Fig. 3 u. Fig. 4 zeigen in einer teils schematisch vereinfachten Darstellung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Einstellung zu Beginn eines Bauprozesses (Figur 3) und zum Ende eines Bauprozesses (Figur 4).
Figur 5 zeigt das Ausführungsbeispiel aus Figur 3 und Figur 4 in einem
Zustand nach Abschluss eines Bauprozesses, wobei eine De- ckelplatte des Bauvolumengehäuses in Figur 5 in ihrer Schließ- stellung dargestellt ist.
Figur 6 zeigt eine Seitenansicht der Vorrichtung aus Figur 5. Figur 7 zeigt das Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 3 - 6 bei entnommenem Bauvolumengehäuse.
Anhand der Figuren 1 und 2 wird nachstehend das grundsätzliche Arbeits- prinzip einer Vorrichtung nach der Erfindung erläutert.
Mit 2 ist in den Figuren 1 und 2 eine Bestrahlungseinrichtung bezeichnet, welche Laserstrahlung zum Umschmelzen von eingesetztem Werkstoff pulver liefert. Die Bestrahlungseinrichtung 2 ist oberhalb eines Prozessraumgehäu- ses 4 angeordnet, welches mittels einer in Fig. 4-7 schematisch angedeute- ten Hubeinrichtung 15 von der in Figur 1 gezeigten Stellung in die in Figur 2 gezeigte Stellung anhebbar ist. Das Prozessraumgehäuse 4 begrenzt mit seiner für Strahlung der Bestrahlungseinrichtung 2 durchlässigen oberen Scheibe 9 einen als Brennraum 6 bezeichneten Hohlraum über der Belich- tungsebene 7 und ist Teil eines Fertigungsmoduls 8, welches auch eine Funktionseinrichtung mit einer schematisch dargestellten Pulverschichten- präparationseinrichtung 10 und einer Schutzgasversorgungseinrichtung 11 umfasst. Die Pulverschichtenpräparationseinrichtung 10 umfasst üblicher- weise eine Pulverzuführungseinrichtung 13, welche aus einem Pulvervorrat eine jeweilige Menge Werkstoffpulver zur Bildung einer jeweiligen Pulver- schicht auf das Baufeld 7 ausbringt. Die Pulverschichtenpräparationseinrich- tung 10 umfasst ferner einen Glättungsschieber zur Einebnung des Werk- stoffpulvers zu einer gleichmäßigen Pulverschicht auf dem Baufeld 7. Bei dem Glättungsschieber kann es sich beispielsweise um eine unterseitig ge- radlinig horizontale Lippe handeln, die über das Baufeld 7 hinweg bewegt wird, um darauf abgelegtes Pulver gleichmäßig zu verteilen.
Die Schutzgasversorgungseinrichtung 11 umfasst vorzugsweise Schutzga- seinleitungsmittel zur Einleitung von Schutzgas, z. B. Argon, in den Brenn- raum 6 und Schutzgasausleitungsmittel zur Ausleitung von Schutzgas und ggf. Prozessrauch aus dem Brennraum 6, wobei die Schutzgaseinleitungs- mittel und die Schutzgasausleitungsmittel vorzugsweise zu einer Schutz- gasumwälzeinrichtung kombinierbar sind, welche Gasfiltereinrichtungen auf- weist.
An einem Gehäuseteil 14 der Vorrichtung ist ein Bauvolumengehäuse 16 mit seiner Umfangswandung 18 höhenbeweglich geführt, so dass die Umfangs- wandung 18 aus der nach unten eingezogenen Stellung gemäß Figur 1 in die nach oben versetzte Stellung gemäß Figur 2 mittels einer in den Figuren schematisch angedeuteten Hubeinrichtung 15 Schritt für Schritt gesteuert bewegbar ist. Eine solche Umfangswandung wird in der Fachwelt auch als Bauzylinder bezeichnet.
Das oberhalb der Basisplattenanordnung vorgesehene innere Volumen des Bauvolumengehäuses 16 wird durch Anheben der Umfangswandung 18 rela- tiv zu einer Basisplattenanordnung mit einer Basisplatte 12 (und ggf. einer darauf angeordneten Substratplatte) größer.
Die Basisplattenanordnung 12 ist auf einem Bauplattenträger (Elevator) 28 angeordnet, welcher mittels eines steuerbaren Hubantriebs vertikal beweg- bar ist, um die Basisplattenanordnung 12 relativ zu der Umfangswandung 18 anzuheben bzw. abzusenken.
Zu Beginn eines Bauprozesses gemäß Fig. 1 wird vermittels der Pulver- schichtenpräparationseinrichtung 10 eine Werkstoffpulverschicht 20 auf der Basisplatte 12 bzw. auf einer (nicht gezeigten), auf der Basisplatte 12 auflie- genden Substratplatte abgelegt und eingeebnet. Im Beispielsfall der Fig. 1 ist die Umfangswandung 18 so weit nach unten positioniert, dass sich die Ba- sisplatte 12 nahe dem oberen Rand der Umfangswandung 18 des Bauvolu- mengehäuses 16 befindet. Die Umfangswanderung 18 dichtet an dem Ge- häuse 14 und an dem Bauplattenträger (Elevator) 28 ab.
Die das Baufeld 7 repräsentierende Pulverschicht 20 wird nun mittels der Bestrahlungseinrichtung 2 bestrahlt, wobei der Laserstrahl 5 computerge- steuert abgelenkt wird, so dass er auf der präparierten Pulverschicht 20 ge- zielt die Bereiche zum Schmelzen bringt, welche einen der betreffenden Schicht zugeordneten Querschnittsbereich des herzustellenden Gegenstan- des 24 (vgl. Fig. 2) entspricht.
Nach dem Bestrahlungsschritt erfolgt dann das Anheben der Umfangswan- dung 18 des Bauvolumengehäuses 16 um einen Höhenbetrag, der der Schichtdicke der nächsten Pulverschicht entspricht. Die Umfangswandlung 18 und das Prozessraumgehäuse 4 sind zum gemeinsamen Anheben mittels der Hubeinrichtung 15 gekoppelt. Danach erfolgt das Präparieren und schließlich Bestrahlen dieser nächsten Pulverschicht in der erläuterten Wei- se. Diese Vorgänge werden wiederholt fortgesetzt, bis der gewünschte Ge- genstand 24 fertiggestellt ist. Danach ist die Umfangswandung 18 des Bau- volumengehäuses 16 an ihrer Oberseite mittels einer Deckelplatte 26 einer oberen Verschlusseinrichtung verschließbar. Die obere Deckelplatte 26 ist in den Figuren 1 und 2 in ihrer Öffnungsstellung gezeigt, in der sie das Bauvo- lumengehäuse 16 oben freigibt. Sie kann aus dieser Öffnungsstellung heraus durch Verschieben (nach rechts in den Figuren 1 und 2) in eine Schließstel- lung überführt werden, in der sie dann schließlich das Bauvolumengehäuse 16 oben vollständig verschließt.
Das Bauvolumengehäuse 16 ist im Zustand gemäß Fig. 2 an seiner Untersei- te durch die Basisplattenanordnung verschlossen, wobei die Basisplatte 12 mit der Umfangswandung 18 des Bauvolumengehäuses zu diesem Zwecke verriegelbar ist. Das Koppeln der Basisplatte 12 mit der Umfangswandung 18 nach Abschluss des Bauprozesses kann gemäß einer entsprechenden Aus- führungsform der Erfindung ggf automatisch erfolgen. Das geschlossene Bauvolumengehäuse 16 kann dann mit seinem Inhalt aus der Vorrichtung entnommen - und beispielsweise einer Auspackstation zugeführt werden, in welcher der hergestellte Gegenstand 24 dem Bauvolumengehäuse 16 ent- nommen werden kann, wobei das etwaige Restpulver vorzugsweise zur Wiederverwendung gesammelt wird.
Gemäß einer alternativen Vorgehensweise kann die Basisplattenanordnung 12 aus der in Fig. 2 gezeigten Situation heraus durch Absenken des Bauplat- tenträgers (Elevators) 28 zunächst soweit nach unten relativ zur Umfangs- wandung 18 bewegt werden, dass ein unterer Spalt dazwischen entsteht, durch den hindurch Restpulver aus dem Bauvolumengehäuse 16 heraus nach unten in einen Restpulversammelbehälter 17 ausgebracht werden kann. Danach kann die Basisplattenanordnung 12 mittels des Bauplattenträgers 28 wieder angehoben und schließlich mit der Umfangswandung 18 des Bauvo- lumengehäuses 16 verbunden werden, bevor letzteres mit seinem Inhalt aus der Vorrichtung entnommen und ggf. einer Auspackstation zugeführt wird.
Es können gemäß einer Variante der Erfindung vorzugsweise im Bereich des Restpulversammelbehälters 17 Mittel zur Absaugung von Pulver und ggf. auch Mittel zum Einblasen von Schutzgas vorgesehen sein, um effizient Pul- ver aus dem Restpulversammelbehälter 17 heraus beispielsweise zu einer Pulveraufbereitungsstation zu fördern, in der das Pulver ggf. unter Siebung und Filterung wieder für den Aufbau von Formkörpern nutzbar aufbereitet wird.
Auf der Basisplatte 12 könnte noch eine Substratplatte aufliegen, auf welcher der Formkörper aufzubauen wäre. Die Basisplatte 12 könnte dann intakt bleiben und für eine größere Anzahl an Bauprozessen verwendet werden. Ggf. könnten auch mehrere Substratplatten auf der Basisplatte aufliegen, z.
B. nebeneinander. Dies kann vorteilhaft sein, falls mehrere Formkörper in einem Arbeitsprozess hergestellt werden, wobei jedem Formkörper ein eige- nes Substratplattensegment zugeordnet werden kann.
In der Basisplatte 12 oder/und in dem Bauplattenträger 28 oder/und in der Umfangswandung könnte eine jeweilige Fleizung zur Erwärmung des Bauvo- lumens integriert sein.
Bei der nachfolgenden Erläuterung des Ausführungsbeispiels der Erfindung gemäß den Figuren 3 - 7 werden für entsprechend gleiche Komponenten die gleichen Bezugszeichen wie in Figur 1 und 2 zu deren Kennzeichnung ver- wendet.
Figur 3 zeigt das Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Perspektivdar- stellung in einer Einstellung zu Beginn eines Bauprozesses, ähnlich wie Figur 1. Dabei ist die Umfangswandung 18 des Bauvolumengehäuses 16 in einer unteren Stellung in einem Pulversammelbehälter 17 innerhalb des Rahmens bzw. Gehäuseteils 14 positioniert.
Oberhalb des Prozessraumgehäuses 4 sind in dem Beispielsfall zwei Optik- module 2a, 2b angeordnet, welche unterschiedliche Brennweiten aufweisen und zur entsprechend gezielten Bestrahlung der Pulverschichten auf der Ba- sisplatte steuerbar sind. Die Optikmodule 2a und 2b können ggf. simultan verwendet werden und sind oberhalb der den Brennraum 6 oben begrenzen- den strahlungsdurchlässigen Scheibe 9 gesteuert über dem Baufeld beweg- bar. In den Figuren 3 - 7 ist die Bestrahlungseinrichtung 2 mit ihren Optik- modulen 2a, 2b ebenfalls nur schematisch dargestellt. Gemäß einer Variante des Ausführungsbeispiels könnten auch mehr als zwei Optikmodule oder ggf. auch nur eines vorgesehen sein.
Figur 4 zeigt die Vorrichtung mit angehobener Umfangswandung 18 des Pro- zessvolumengehäuses 16 im Zustand zum Ende eines Bauprozesses. Er- kennbar ist eine Stützvorrichtung 27 mit einer Stützplatte 28 als hoch- und runter-bewegbarer Bauplattenträger (Elevator) zur Abstützung der Basisplat- tenordnung. Die auch als Elevatorgrundplatte bezeichnete Stützplatte 28 weist Aussparungen 30 für die Aufnahme von Flubgabeln eines Flurförder- zeugs auf. In dem Zustand gemäß Figur 4 der Vorrichtung kann somit bei- spielsweise ein Gabelstapler das Bauvolumengehäuse 16 untergreifen, in- dem die Lasttraggabeln des Gabelstaplers in die Ausnehmungen 30 einge- führt werden. Sodann kann das Bauvolumengehäuse 16 mittels des Gabel- staplers aus der Vorrichtung auf einfache Weise entnommen werden, wobei vorher noch die Deckelplatte 26 in ihre in Figur 5 gezeigte Schließstellung verbracht sein sollte. Demgemäß zeigen die Figuren 5 und 6 das Bauvolu- mengehäuse 16 in einer Bereitschaftsstellung zu seiner Entnahme aus der Vorrichtung. Figur 7 zeigt die Vorrichtung nach Entnahme des Bauvolumengehäuses 16. Nicht explizit dargestellt in den Figuren 3 - 7 sind die Funktionseinrichtung mit Pulverschichtenpräparationseinrichtung und auch nicht die Basisplatten- anordnung, wenngleich sie entsprechend den Erläuterungen zu Fig. 1 und Fig. 2 angedeuteten Weise vorhanden und funktionsfähig sind.

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung zur Herstellung von Gegenständen (24) durch schichtwei- ses Aufbauen aus pulverförmigem, insbesondere metallischem oder/und ke- ramischem Werkstoff in einem Bauprozess,
umfassend:
ein Bauvolumengehäuse (16) mit einer seitlichen Umfangswandung
(18),
eine Basisplattenanordnung (12) zur Stützung eines Baufeldes (7), wobei die Umfangswandung (18) und die Basisplattenanordnung (12) relativ zueinander mittels einer Antriebsanordnung bewegbar sind, um das innere Volumen des Bauvolumengehäuses (16) oberhalb der Basisplattenanord- nung zu variieren,
eine Funktionseinrichtung mit einer Pulverschichtenpräparationsein- richtung (12) zur Bildung einer jeweiligen Werkstoffpulverschicht (20) zur Ak- tualisierung des Baufeldes (7),
eine Bestrahlungseinrichtung (2) zur ortsselektiven Bestrahlung der jeweils zuletzt zur Aktualisierung des Baufeldes präparierten Werkstoffpul- verschicht (20) in einem dieser Schicht zugeordneten Querschnittsbereich des betreffenden Gegenstandes (24) oder ggf. der betreffenden Gegenstän- de mit Strahlung (22), insbesondere mit Laserstrahlung, wobei die Strahlung das Werkstoffpulver in diesem Querschnittsbereich durch Erhitzen zum Ver- schmelzen oder ggf. zum Versintern bringt, und
einem oberen Prozessraumgehäuse (4) zur Bereitstellung eines wäh- rend eines Bauprozesses gegenüber der Außenumgebung abgedichteten Hohlraumes (6) über dem Baufeld (7),
dadurch gekennzeichnet,
dass das Prozessraumgehäuse (4) und die Funktionseinrichtung Komponenten eines gemeinsamen Fertigungsmoduls (8) sind, welches trennbar mit dem Bauvolumengehäuse (16) verbunden ist,
dass das Bauvolumengehäuse (16) mittels einer Verschlusseinrich- tung oberseitig verschließbar ist, so dass die Umfangswandung (18), die Ba- sisplattenanordnung (12) und die obere Verschlusseinrichtung (26) das inne- re Volumen des Bauvolumengehäuses (16) abschließen, und
dass das Bauvolumengehäuse (16) mit so geschlossenem Bauvolu- men der Vorrichtung entnehmbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Pro- zessraumgehäuse (4) oberseitig durch eine für die Strahlung der Bestrah- lungseinrichtung (2) durchlässige Scheibe (9) abgeschlossen ist und das die Bestrahlungseinrichtung (2) zumindest teilweise oberhalb des Prozessraum- gehäuses (4) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Be- strahlungseinrichtung (2) wenigstens zwei Optikmodule (2a, 2b) mit insbe- sondere unterschiedlichen Strahlungsbrennweiten aufweist, die oberhalb des Prozessraumgehäuses (4) gesteuert bewegbar angeordnet sind, um durch die durchlässige Scheibe (9) hindurch das Baufeld (7) gesteuert selektiv zu bestrahlen.
4. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlusseinrichtung eine zwischen ei- ner Schließstellung und einer Öffnungsstellung verschiebbar geführte De- ckelplatte (26) für das Bauvolumengehäuse (16) aufweist, wobei die Deckel- platte (26) in der Schließstellung das Bauvolumengehäuse (16) oben ver- schließend abdeckt und in der Öffnungsstellung das Bauvolumengehäuse (16) oben offen belässt.
5. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fertigungsmodul (8) einen das Prozess- raumgehäuse (4) tragenden Rahmen, eine Beschichtungsvorrichtung (10) zur Bildung einer jeweiligen Werkstoffpulverschicht (20) zur Aktualisierung des Baufeldes (7) und ferner eine Schutzgaszuleitungs- und -ableitungs- einrichtung zu Bereitstellung einer Schutzgasatmosphäre in dem Prozess- raumgehäuse(4) oberhalb des Baufeldes (7) aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckelplatte (26) an dem Rahmen des Fertigungsmoduls (8) zur Bewe- gung zwischen der Schließstellung und der Öffnungsstellung geführt ist.
7. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauvolumengehäuse (16) und das Ferti- gungsmodul (8) lösbar miteinander koppelbar- und im gekoppelten Zustand mittels der Antriebsanordnung gemeinsam relativ zur Basisplattenanordnung (12) in der Flöhe bewegbar sind.
8. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisplattenanordnung (12) und die Um- fangswandung (18) relativ zueinander in eine Stellung bewegbar sind, in der ein unterer Spalt zwischen Umfangswandung und Basisplattenanordnung entsteht, durch den hindurch Restpulver aus dem Bauvolumengehäuse (16) heraus nach unten ausgebracht werden kann.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass unter- halb des Bauvolumengehäuses (16) ein Pulversammelbehälter (17) vorge- sehen ist, der das aus dem Bauvolumengehäuse (16) ausgebrachte Restpul- ver aufnimmt.
10. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine die Basisplattenanordnung (12) tragende Stützvorrichtung (27)) vorgesehen ist, die Aussparungen (30) für die Auf- nahme von Flubgabeln eines Flurförderzeugs aufweisen.
11. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Außengehäuse aufweist.
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