WO2020156841A1 - System mit einer 3d-druck-vorrichtung - Google Patents

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WO2020156841A1
WO2020156841A1 PCT/EP2020/051182 EP2020051182W WO2020156841A1 WO 2020156841 A1 WO2020156841 A1 WO 2020156841A1 EP 2020051182 W EP2020051182 W EP 2020051182W WO 2020156841 A1 WO2020156841 A1 WO 2020156841A1
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building
manufacturing device
building container
lifting
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PCT/EP2020/051182
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Alexander Krüger
Sven Pawliczek
Horst Meier
Robert Eichner
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Eos Gmbh Electro Optical Systems
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    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • the invention relates to a system
  • a manufacturing device for the manufacture of three-dimensional components in particular from a powdery building material, especially also by layer-by-layer application of the building material and at least partial solidification of the building material of a layer, for example by selective irradiation of a cross section of the component to be produced corresponding locations of the layer with at least one energy beam, for example an electron or laser beam) with a construction container or removable frame that can be removed from the device for receiving the construction material,
  • a transport device in particular a pallet truck for removing a filled and / or for inserting an empty building container into the manufacturing device and
  • additive manufacturing In additive manufacturing, commonly known as “3D printing”, three-dimensional components are manufactured on the basis of computer-generated control commands.
  • a particularly prominent example of additive manufacturing is known as “selective laser sintering or laser melting”.
  • a thin layer of a powdery building material is repeatedly applied, which is selectively solidified in each of its layers by selective irradiation from a cross section of the component to be produced with a laser beam.
  • the building container is removed from the device in order to free the component from the surrounding unconsolidated building material.
  • the mostly powder-free Baubecher is used again in the device.
  • the filled building container can assume a weight, depending on the size of the device, which only makes it manageable with mechanical support. Vibrations or damage to the device should be avoided as far as possible. It is an object of the present invention to make the additive manufacturing of three-dimensional components from a powdered building material as safe as possible to handle.
  • this object is achieved according to the invention by fastening the guide device mechanically decoupled, in particular contact-free, from the manufacturing device.
  • construction containers are understood to include both an interior including containers (that is, containers that are delimited in the intended operating direction both downwards and laterally (essentially) by walls), as well as pure carrier plates, in 3D printing often referred to as "building platforms".
  • the minimum functionality of a construction container is therefore the carrying of the manufactured (or to be manufactured) three-dimensional component (by means of a carrier plate), it is preferably supplemented by the additional function of encompassing the component and possibly the building material surrounding the component (through the side wall (s) (en)).
  • the guide device determines the relative position of the transport device (or the lifting truck - both terms are used synonymously below) with respect to the manufacturing device.
  • the guide device can offer guide surfaces which correspond to contact surfaces on the lifting truck in order to direct it in the region of the production device when the building container moves.
  • the pallet truck can have side flanks which run in the direction of travel and which limit its lateral vehicle structure at least in a lower vehicle section. Since the pallet truck carries the building container during operation, the guide device also indirectly defines its position relative to the manufacturing device. So there is a mechanical chain of forces from the guide device on the pallet truck and the building container to the direction of manufacture. Because it does not act directly on the building container, but indirectly via the pallet truck, the guide device thus serves as a kind of initial alignment or rough adjustment of the building container relative to the manufacturing device.
  • a pallet truck is specifically an often hand-held industrial truck, preferably with an electric drive. With it, the building containers can be transported on level ground and inserted or removed from the adjusting device at the appropriate height.
  • the pallet truck can do this have at least two metal tines or load arms as a loading fork, between which a container can be hung.
  • the pallet truck has a trolley with small load rollers in a front area under the loading fork and with one or two steerable rollers in a rear or operator section. The pallet truck can be maneuvered using the load and steering rollers.
  • the metal tines can be adjusted parallel to the ground and vertically with at least one hydraulic lifting cylinder and a portal-like rail guide.
  • a handle can be used to move and steer as well as a lever for a hydraulic pump that drives the lifting cylinder for devices without drive.
  • a handle for a hydraulic valve can be located on the handle or near the steering axle to control lifting, driving, lifting or lowering. Additional shift handles can make it easier for an operator to operate an electric pallet truck.
  • the guide device thus ensures a suitable alignment of the lifting truck ge with respect to the manufacturing device and thus for a first alignment of the building container. It is almost inevitable that the pallet truck comes into contact with the guide device. At the latest when the construction container is inserted, in particular when the construction container is lowered using elements for fine adjustment, the latter also comes into contact with the production device. A power transmission to the manufacturing device and in particular damage to it should be avoided as far as possible. In particular, misalignment of optical components such as scanner mirrors must be prevented, because the exact calibration of the optical components is decisive for the component quality and their reproducibility in the manufacturing process of the components.
  • the manufacturing device is specially designed for industrial use, whereby the quick change of building containers shortens their set-up times and thus increases the productivity of the manufacturing device.
  • the guide device is therefore arranged or fastened without contact with the manufacturing device, that is to say in a contact-free manner, in accordance with the invention.
  • the invention therefore turns away from fastening the guide device directly to the manufacturing device and thus in contact with it. Rather, it follows the principle of connecting a mechanical force decoupling chain between the pallet truck on the one hand and the manufacturing device on the other to the absolutely necessary area of the construction limit and prevent all other contact options.
  • efficient and therefore complex measures to prevent undesired power transmission can be reduced. This allows the handling of the lifting truck to be made safer and more reliable with respect to the manufacturing device and thus simplified.
  • the guide device can be attached at any location from which they come into contact with the pallet truck and where they can direct the pallet truck in the area of the manufacturing device.
  • guide rails attached to a roof construction in front of the manufacturing device can guide the lifting truck in its upper or head area.
  • the guide device can be attached to a footprint of the manufacturing device.
  • the hall floor of a machine hall in which the device is built is usually robust or massive enough to absorb vibrations without passing it on to the device.
  • the guide device can be arranged in the region of a bottom or foot section of the manufacturing device and thus vertically under the construction container used in the manufacturing device.
  • the pallet truck With its load and swivel castors, the pallet truck defines a footprint within which the center of gravity of the pallet truck lies with and without a container.
  • the pallet truck thus offers a very compact and power flow-optimized design, which can do without a counterweight, for example, as with forklifts.
  • the pallet truck therefore also penetrates with its undercarriage into a housing contour of the manufacturing device.
  • the guide device can have at least one bumper strip extending in the insertion or removal direction of the building container and a stop acting in the transverse direction thereto.
  • the insertion or removal direction of the building container relative to the manufacturing device is to be understood in a straight horizontal direction, even if the final contact between the building container and the manufacturing device takes place after a relatively short distance in the vertical direction.
  • the insertion and removal of the construction container require beyond a short lifting or setting down a horizontal Re relative movement of the truck relative to the manufacturing device.
  • To direct them is the task of the bumper strips, whose surfaces interact with the side impact flanks as surfaces assigned to them on the pallet truck.
  • the contact surfaces of the bumper strips can face or face one another.
  • the stop running in the transverse direction limits the movement of the lifting truck in the direction of insertion and can lie in the same or in a different plane than the bumper strips. Its effect on the pallet truck is therefore not necessarily limited to the area of impact of the bumper strips.
  • the at least one bumper strip and or the stop can have a friction-reducing and / or a damping covering.
  • Polyoxymethylene (POM) for example, is known as a friction-reducing material. It supports the pallet truck sliding against the impact as soon as it comes into contact with them. The reduced friction on contact facilitates the maneuverability of the pallet truck when correcting the direction.
  • Polyamide 6.6 is an example of a damping material. It not only dampens an impact of the truck on the guide device, but also the recoil on the transported construction container.
  • the bumper strips can preferably each have a multi-part and / or non-destructively removable covering.
  • the covering of the bumper strips is not applied uniformly over its entire length and can wear out. If wear has progressed to such an extent that the covering has to be replaced, the most affected sections can be treated and the others left untouched. This makes it possible to replace the covering as required, which saves costs and material.
  • the manufacturing device can have a receiving device for the building container, which comprises a centering device acting in a horizontal working plane of the building container and the building container having an interface interacting with the centering device.
  • the building container can have the centering device and the receiving device can have a suitable interface.
  • the working level is the opening level of the building container, which is open at the top, through which the manufacturing process takes place.
  • the centering device in the working level is to be understood that it aligns the working level of the construction container exactly with the manufacturing device, preferably horizontally. So while the guide device in cooperation with the hub makes a non-contact rough adjustment of the building container relative to the manufacturing device, the centering device ensures the exact alignment of the building container within the manufacturing device.
  • the system according to the invention thus realizes a at least two to three-stage positioning method, according to which a rough location assignment and a rough tolerance compensation take place between the guide device on the one hand and the lifting truck on the other. Since the distances to be covered and the forces required to correct the position can be large, large impulses can be expected when touched. In order to avoid their harmful influence on the manufacturing device, the guide device is decoupled from it. In contrast, during the fine adjustment there are considerably fewer impulses, the influence of which is largely negligible.
  • the receiving device can comprise at least one spring-damper element according to a further advantageous embodiment of the invention.
  • This can be, for example, coil or disc springs in conjunction with elastoplastic deformable dampers, which can be attached to the centering device or at the interface and either on the building container or on the manufacturing device.
  • elastoplastic deformable dampers which can be attached to the centering device or at the interface and either on the building container or on the manufacturing device.
  • the remaining vibrations when taking the working position of the building container in the manufacturing device can be largely eliminated.
  • Another advantage is the improved positional tolerance in the fine positioning of the construction container via the centering elements with a force acting in the opposite vertical direction, ie pointing away from the hall floor, of the at least one spring damping element.
  • the vertically acting force of the at least one spring element predefines a defined contact pressure of the building container against the manufacturing device, so that the building container, in the event of later movement of a carrier element on which the component is formed and / or is to be formed, in the direction of the hall floor, so that the building container does not detach from the manufacturing device during the manufacturing process, i.e. the connection remains non-positively.
  • the construction container can comprise cones arranged on both sides, which cooperate with counter-cones arranged in the manufacturing device on both sides of a counter con arranged in its working position.
  • cones spatial bodies are to be understood in a simplified manner, which have surfaces which are inclined towards one another.
  • the centering device can have a greater extension in the insertion or removal direction of the building container than transversely to it. Because in that direction a larger game or a higher tolerance is to be expected, because the stop of the guide device can limit the position of the construction container by lift truck only in the direction of insertion, but not in the opposite direction of removal. In the transverse direction to this, the guide device has already severely restricted the play of the lifting truck and thus that of the construction container compared with the manufacturing device.
  • the lifting truck can therefore arm on its loading fork with the at least two load arms, each with a trapezoidal recess on each load, and the construction container has suitably dimensioned trapezoidal extensions for self-centering reception of the extensions in the recesses.
  • the assignment of the recesses to the load arms and the approaches to the building container is not compulsory, but can also be done the other way round or alternately.
  • the recesses can be cut into the substantially vertically aligned load arms and define the position of the building container opposite them in the insertion or removal direction. The interaction of the recesses and the lugs enables a further adjustment stage between the rough adjustment of the building container the guide device and the pallet truck on the one hand and a fine adjustment by the receiving device on the other hand.
  • the lifting truck can have stops acting on the loading fork for the building container and lateral guides for centering it within the loading fork, acting in the direction of travel or in the insertion and removal direction.
  • the stops can limit a movement of the lifting truck relative to the building container in the direction of insertion, so that the recesses and the lugs can only be brought into engagement by lifting the loading fork.
  • the lateral guides can align the building container within the loading fork, so that the load arms of the loading fork can remain in contact with the building container without contact.
  • the stop and the lateral guide of the same load arm are preferably formed in one piece in order to achieve a functional combination of the stop and the lateral guide, which also leads to easier assembly. It can also contribute to greater flexibility because, in the case of building containers with different dimensions, only the component of the lateral guide and the stop need be replaced, instead of changing the distance between the load arms or exchanging the loading fork.
  • the lifting truck can have a signal and / or information device for signaling and / or indicating a lifting height and / or a deviation in the lifting height, e.g. have a visual display of the current lifting height, from a predetermined target lifting device of the transport device. It can make it easier to operate the lift truck because an operator receives a specific and possibly easily noticeable dimension figure, especially when the target lift height is to be reached as intended, instead of having to use his sense of proportion again with each actuation.
  • the lifting truck can have a device-side throttling of the travel speed as a function of a vertical height position of the charge fork with a user-variable travel speed of the loading fork. This enables the operator to step of reducing the travel speed can be facilitated as soon as the loading fork of the pallet truck reaches a target lifting height.
  • a further advantage is the reduction of the forces that occur during the positioning of the building container on the container and the manufacturing device, that is to say the avoidance or reduction of misadjustment or decalibration and the associated error messages and thus job aborts of the manufacturing device.
  • the lifting truck can have a mechanical stop and / or a sensor-based signal function for a ma ximal upper position and / or a lowering lock and / or a sensor-based signal function for a lower loading position of the loading fork.
  • the maximum upper position is specified as the lifting height at which the building container can be removed from the direction of manufacture. Exceeding the lifting height when removing the building container would damage the manufacturing device. Therefore, the maximum upper position can be mechanically limited because it cannot be accidentally passed over.
  • the lower loading position results from the height of the construction container after it has been inserted as intended into the manufacturing device.
  • the empty Ladega bel can be extended from the manufacturing device.
  • a further lowering of the loading belt beyond the lower loading position could in turn damage the adjusting device.
  • the lower loading position can be provided with a manually lockable, for example magnetic, lowering lock. The entire lifting range of the lifting truck can thus be used between a maximum lowered position and a maximum upper position.
  • Figure 1 a schematic representation of a known laser sintering or laser melting device as a manufacturing device
  • FIG. 2 an exploded view of the guide device
  • FIG. 3 a lifting truck in a spatial representation
  • FIG. 4 a lift truck in a side view
  • Figure 5 a pallet truck in a plan view
  • Figure 6 a sectional view of a manufacturing device when inserting a building container.
  • the manufacturing device shown schematically in FIG. 1 is a laser sintering or laser melting device a1 known per se.
  • a process chamber a3 with a chamber wall a4.
  • a building container a5 with a wall a6 which is open at the top.
  • a working level a7 is defined through the upper opening of the building container a5, the area of the working level a7 lying within the opening, which can be used to build up the object a2, being referred to as building area a8.
  • a carrier a10 movable in a vertical direction V is arranged, on which a base plate a11 is attached, which closes the building container a5 from below and thus forms the bottom thereof.
  • the base plate a11 may be a plate formed separately from the carrier a10 and fixed to the carrier a10, or it may be integrally formed with the carrier a10.
  • a building platform a12 can be attached to the base plate a11, on which the object a2 is built.
  • the object a2 can also be built on the base plate a11 itself, which then serves as a building platform.
  • FIG. 1 the object a2 to be formed in the building container a5 on the building platform a12 is shown in an intermediate state below the working plane a7 with several solidified layers, surrounded by building material a13 which has remained unconsolidated.
  • the laser sintering device a1 further contains a storage container a14 for a powdery building material a15 that can be solidified by electromagnetic radiation and a coater a16 movable in a horizontal direction H for applying the building material a15 to the building field a8.
  • a scanning device a17 is also arranged, which is attached to the coater a16.
  • the laser sintering device a1 also contains an exposure device a20 with a laser a21, which generates a laser beam a22, which is deflected via a deflection device a23 and through a focusing device a24 via a coupling window a25, which is attached to the top of the process chamber a3 in its wall a4, is focused on working level a7. Furthermore, the laser sintering device a1 contains a control unit a29, via which the individual components of the device a1 are controlled in a coordinated manner in order to carry out the construction process.
  • the control unit a29 can contain a CPU, the operation of which is controlled by a computer program (software).
  • the computer program can be stored separately from the device on a storage medium from which it can be loaded into the device, in particular into the control unit.
  • the carrier a10 In operation, in order to apply a layer of powder, the carrier a10 is first lowered by a height which corresponds to the desired layer thickness. By moving the coater a16 over the working plane a7, a layer of the powdered building material a15 is then applied.
  • the powdery building material a15 is applied at least over the entire cross section of the object a2 to be produced, preferably over the entire building field a8, that is to say the region of the working plane a7, which can be lowered by a vertical movement of the carrier a10.
  • the cross section of the object a2 to be produced is then scanned by the laser beam a22, so that the powdery building material a15 is solidified at the points which correspond to the cross section of the object a2 to be produced. These steps are repeated until the object a2 is finished and can be removed from the installation space.
  • the scanning device a17 is moved together with it and thereby scans the working plane a7.
  • FIG. 2 shows an exploded view of the guide device 4. It consists of a rectangular frame 40, which consists of two guide rails 41 running in the insertion and removal direction and U-shaped in cross section, and three transverse or orthogonal traverses, a front, a middle and a rear cross member 42 is composed. From the downward-facing openings 411 of the U-shaped guide rails 41, band-shaped collars 412 protrude horizontally outwards and inwards, which have bores 413. The cross members 42 adjoin the collar 412 on the inside of the frame. On its rear side facing away from FIG. 2, the guide rails 41 are closed by rectangular stop plates 415.
  • the opposite front side of the guide rails 41 in each case forms an inlet opening 416 for the lifting truck 3 which extends in a vertical plane (FIGS. 3 to 5).
  • rectangular square tabs 419 which are pierced twice, protrude on the outside.
  • the U-legs 414 on the inside of the frame of the guide rails 41 likewise connect to the cross members 42 and carry three bores 417 lying next to one another, onto which nuts 418 are welded.
  • the frame 40 comprises a middle fender 421 and two smaller side fenders 422.
  • the middle fender 421 can be attached to the front crossmember 42 with cylinder screws 423.
  • the smaller fenders 422 are screwed to the tabs 419 with cylinder screws 424.
  • the inner U-legs 414 carry on their inner sides 430 horizontally extending and facing bumper strips 425 made of the sliding plastic POM. They can be fastened in the holes 417 or screw nuts 418 with cylinder screws 426. They each have a bevel 427 on their end faces or ends. Due to their symmetrical design, they can be mounted in both the left and right guide rails 41. A stop buffer 428 made of the plastic PA 6.6 is mounted at right angles to this and on the stop plates 415.
  • the guide device 4 can be fastened with anchor bolts 429 through the bores 413 through in a foot section of a manufacturing device in the floor and thus against it in a contact-free manner or independently of it. So you share a common footprint and are only indirectly connected to one another via the floor.
  • a fork-lift truck 3 (FIGS. 3 to 5) with its fork-shaped undercarriage can enter the guide rails 41 through the entrance opening 416.
  • the bevels 427 facilitate threading into the guide rails 41.
  • the guide rails 41 and, above all, the bumper strips 425 ensure that the undercarriage 30 is retracted without tilting (FIGS. 3 to 5).
  • bumper strips 425 on the inside suffices because the guide rails 41 are dimensioned so wide that the fork-shaped undercarriage 30 of the lifting truck 3 is already in contact with the bumper strip 425, for example with a right fork section, before it contacts a left fork section in contact with the latter Guide rail 41 can come.
  • the bumper strips 425 are subjected to a greater load on their front opening-side sections and there wear out faster than in one rear area. Instead of exchanging the bumper strips 425 for new ones, they can also be installed reversed in the other guide rail 41.
  • Figure 3 shows a lifting truck 3 in a spatial representation
  • Figure 4 in a side view
  • Figure 5 in a plan view.
  • the lifting truck 3 is explained below with reference to FIGS. 3, 4 and 5. It is composed of a fork-shaped undercarriage 30, a portal-like mast 31 and a drive and operating section 32.
  • the undercarriage 30 comprises two wheel arms 301 projecting forward in the direction of travel, each of which has, at their free ends, a rectangular roller cage 302 made of stainless steel and bevelled on the front.
  • Each roller cage 302 receives a solid rubber load roller 303.
  • the roller cages 302 merge into the inside on the wheel arms 301 extending flanks 304, which are also made of stainless steel.
  • the undercarriage 30 merges into the drive and operating section 32 against the direction of travel, which, in addition to a drive (not shown), comprises a steering roller 321 (only FIG. 4) and an operating handle 322.
  • a drive (not shown)
  • the lifting frame 31 rises from a vertically projecting lifting mast 311 and a fork carriage 312 which can be moved thereon.
  • FIGS. 3 and 4 each show three fork carriers 312, which are not actually present at the same time , but represent three operating positions described in more detail later.
  • the fork carrier 312 carries a fork 313 with horizontally projecting tines or load arms 314. At its front end, a trapezoidal recess 315 is cut in at the top.
  • a one-piece and angular positioning aid 316 is screwed on the inside of each load arm 314 and is composed of a lateral guide 317 running parallel to the load arm 314 and a horizontally projecting stop 318 projecting therefrom.
  • the lateral guide 317 On its front side facing the recess 315 of the load arm 314, the lateral guide 317 has a run-on slope 319 which slopes towards the vertical inside of the load arm 314.
  • Position A denotes a maximum upper position of the charging fork 313. ge lifting height at which the building container a5 of the manufacturing device a1 (see FIGS. 1, 6) can be removed. It is defined mechanically, because it is not accidentally run over and the production device a1 can be damaged.
  • Position B indicates a lower loading position. It results from thetexnla ge of the construction container a5 after its intended use in the manufacturer's direction a1. In the lower loading position B, the loading fork 313, which is empty after the insertion of the building container a5, is extended from the production device a1. A further lowering of the loading fork 313 beyond the lower loading position B would in turn damage the manufacturing device a1.
  • the lower loading position B is provided with a magnetic lowering lock, not shown. It can be deactivated manually so that the entire lifting range of the lifting truck 3 between the maximum upper position A and a maximum lowered position C can be used.
  • the lifting truck 3 moves in the insertion direction E1 (FIG. 5) to an operating side 21 (FIG. 6) of the manufacturing device a1.
  • On the operating side 21 there is the input opening 416 of the guide device 4 (FIG. 2), which is arranged in a foot region below or in the manufacturing device a1.
  • the roller cages 302 enter the entrance opening 416 and thus the guide rails 41.
  • the bevels 427 on the bumpers 425 and the correspondingly bevelled roller cages 302 facilitate threading the wheel arms 301 into the guide rails 41. This means that there is already a rough positioning between the lifting truck 3 and the construction container a5 carried by it on the one hand and the manufacturing device a1 on the other.
  • the undercarriage 30 In cooperation with the guide device 4, the undercarriage 30 already provides a rough adjustment of the lifting truck 3 and the construction container a5 carried by it relative to the manufacturing device a1.
  • the rough adjustment via the undercarriage 30 acts more effectively on the building container a5, the more precisely that one is positioned in the loading fork 313.
  • the trapezoidal recess 315 which interacts with a corresponding extension 12 on the construction container a5, ensures this in and against the direction of insertion E1.
  • the position nier Vietnamese 316 supports the inclusion of the construction container a5 in the loading fork 313 by the stop 318 fixing the relative position of the construction container a5 with respect to the loading fork 313 in the insertion direction E1.
  • the lateral guide 317 ensures that the building container a5 is positioned centrally between the load arms 314.
  • the bevels 319 support this process.
  • Both starting the roller cages 302 on the bumper strips 425 and / or the impact buffer 428 as well as contacting the flanks 304 of the lifting truck 3 on the bumper 425 remains without disruptive consequences for the exposure device a20 (FIG. 1) with its shock-sensitive optical components such as for example scanner mirror (a23), which is important for a reproducibly high component quality. Because the shock 425 and the stop buffers 428 are anchored via the guiding device 4 in the hall floor, which easily absorbs the shock impulses of the lifting truck 3 and derives them completely. The manufacturing device a1 thus remains completely protected against disruptive vibrations from the operation of the lifting truck 3.
  • FIG. 6 shows the insertion of the building container a5 in the manufacturing device a1.
  • the manufacturing device a1 which is only shown in sections, has on its right side an operating side 21 which offers lockable access to a process chamber a3.
  • the load arms 314 of the charging fork 313 (FIGS. 3 to 5), the front part of which can be seen in FIG. 6, project into the process chamber a3.
  • the load arms 314 carry a building container a5, which rests on the load arms 314 with an upper collar 11 and which engages with a shoulder 12 in the recess 315 in each load arm 314.
  • the collar 11 moves around an upper opening 17 of the building container a5, which defines a working plane a7 of the building container a5.
  • each side wall a6 of the building container a5 running in the insertion direction E1 bears a conical hollow body 14, which is open at the bottom, as a centering device.
  • the hollow body 14 has four surfaces 141, 142 which are inclined towards one another in pairs, namely two longer trapezoidal surfaces 141 running in the insertion direction E1, which meet a ridge 143, and two triangular surfaces 142 oriented transversely thereto, the tips of which ridge 143 flow out. Together they form the shape of the inside of a hipped roof.
  • Their mutual contact edges, which also includes ridge 143 are rounded.
  • the manufacturing device a1 carries a correspondingly designed conical solid body 222 as a component of a receiving device 22 on a crossbar 221 extending in the insertion direction E1.
  • the conical solid body 222 has the shape of an outer or roof surface of a hipped roof, is also rounded and fits exactly into the hollow body 14.
  • it is supported on the crossmember 221 via four coil springs 223.
  • the coil springs 223 each enclose a damper ö which acts mechanically parallel to them.
  • the building container a5 has been completely moved into the process chamber a3 of the production device a1 in the maximum upper position A of the loading fork 313 (FIG. 4), so that the roller cages 302 of the lifting truck 3 (FIGS. 3 to 5) on the stop buffers 428 of the guide device 4 Toast ( Figure 2).
  • the independent fastening 429 of the guide device 4 on the one hand and the manufacturing device a1 on the other hand prevents transmission of an impact pulse of the roller cages 302 via the impact buffers 428 to the manufacturing device a1.
  • the building container a5 is already roughly adjusted within the process chamber a3.
  • the building container a5 undergoes a further adjustment through its positioning in the loading fork 313 in and counter to the insertion direction E1 through the engagement of its lugs 12 in the recesses 315 of the load arms 314 and through its abutment against the stop 318 of the positioning aid 316, transverse to it through the lateral ones Guides 317 ( Figures 3 to 5).
  • the fine adjustment is now done by vertically lowering the building container a5 within the process chamber a3 from position A to position B of the loading fork 313. Since the hollow body 14 lowers with its inclined surfaces 141, 142 onto the solid body 222. The corresponding inclinations of the surfaces 141, 142 on the hollow body 14 and the complementary surfaces on the solid body 222 ensure an exact centering on one another or in one another. This gives the building container a5 and in particular its upper opening 17 the exact location required for the subsequent manufacturing process. Any vibrations caused by the placement of the hollow body 14 on the solid body 222, which could misalign the optics of the manufacturing device a1, swallow and dampen the coil springs 223 and the ordered dampers 224 within the coil springs.
  • the lugs 12 are finally unhooked from the recesses 315 so that the lifting truck 3 can be extended against the insertion direction E1 from the guide device 4 and with it the loading fork 313 from the process chamber a3 of the manufacturing device a1 .

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein System aus einer Herstellvorrichtung (2) zum Herstellen von dreidimensionalen Bauteilen aus einem pulverförmigen Aufbaumaterial durch schichtweises Auftragen des Aufbaumaterials und teilweises Verfestigen des Aufbaumaterials einer Schicht durch selektives Bestrahlen von einem Querschnitt des herzustellenden Bauteils entsprechenden Stellen der Schicht mit zumindest einem Energiestrahl, mit einem aus der Herstellvorrichtung (2) entnehmbaren Baubehälter (1) zur Aufnahme des Aufbaumaterials, aus einem Hubwagen (3) zur Entnahme eines gefüllten und zum Einsetzen eines leeren Baubehälters (1) in die Herstellvorrichtung (2) und aus einer Führungsvorrichtung (4) zur Führung des Hubwagens (3) relativ zur Herstellvorrichtung (2) während eines Entnahmeoder eines Einsetzvorgangs des Baubehälters (1), mit einer gegenüber der Herstellvorrichtung (2) kontaktfreien Befestigung der Führungsvorrichtung (4).

Description

System mit einer 3D-Druck-Vorrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf ein System
- aus einer Herstellvorrichtung zum Herstellen von dreidimensionalen Bauteilen (insbe sondere aus einem pulverförmigen Aufbaumaterial, speziell auch durch schichtweises Aufträgen des Aufbaumaterials und zumindest partielles Verfestigen des Aufbaumate rials einer Schicht, etwa durch selektives Bestrahlen von einem Querschnitt des herzu stellenden Bauteils entsprechenden Stellen der Schicht mit zumindest einem Energie strahl, beispielsweise einem Elektronen- oder Laserstrahl) mit einem aus der Vorrich tung entnehmbaren Baubehälter bzw. Wechselrahmen zur Aufnahme des Aufbauma terials,
- aus einer Transportvorrichtung, insbesondere einem Hubwagen zur Entnahme eines gefüllten und/oder zum Einsetzen eines leeren Baubehälters in die Herstellvorrichtung und
- aus einer Führungsvorrichtung zur Führung der Transportvorrichtung relativ zur Her stellvorrichtung während eines Entnahme- oder eines Einsetzvorgangs des Baubehäl ters.
Bei der additiven Fertigung, landläufig auch als„3D-Druck“ bekannt, werden dreidimensi onale Bauteile auf Basis von computergenerierten Steuerbefehlen hergestellt. Ein beson ders prominentes Beispiel für additive Fertigung ist unter dem Namen„Selektives Laser sintern bzw. Laserschmelzen“ bekannt. Dabei wird wiederholt eine dünne Schicht eines pulverförmigen Aufbaumaterials aufgebracht, das in jeder seiner Schichten durch selekti ves Bestrahlen von einem Querschnitt des herzustellenden Bauteils entsprechenden Stel len mit einem Laserstrahl selektiv verfestigt wird. Nach Abschluss der Fertigung wird der Baubehälter der Vorrichtung entnommen, um das Bauteil vom umgebenden unverfestig- ten Aufbaumaterial zu befreien. Anschließend wird der überwiegend pulverfreie Baubehäl ter wieder in die Vorrichtung eingesetzt. Vor allem der gefüllte Baubehälter kann je nach Größe der Vorrichtung ein Gewicht annehmen, das ihn nur noch maschinell unterstützt handhabbar macht. Dabei sind Erschütterungen oder Beschädigungen der Vorrichtung möglichst zu vermeiden. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die additive Fertigung von dreidimensio nalen Bauteilen aus einem pulverförmigen Aufbaumaterial möglichst handhabungssicher zu gestalten.
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten System erfindungsgemäß durch eine gegenüber der Herstellvorrichtung mechanisch entkoppelte, insbesondere eine kontakt freie, Befestigung der Führungsvorrichtung gelöst.
Als Baubehälter werden im Rahmen der Erfindung sowohl einen Innenraum einschließen de Behältnisse verstanden (also Behältnisse, die in der vorgesehenen Betriebsausrich tung sowohl nach unten als auch seitlich (im Wesentlichen) umlaufend durch Wandungen begrenzt sind), als auch reine Trägerplatten, im 3D-Druck oftmals als„Bauplattformen“ bezeichnet. Die Mindestfunktionalität eines Baubehälters ist daher das Tragen des gefer tigten (bzw. zu fertigenden) dreidimensionalen Bauteils (mittels Trägerplatte), bevorzugt ist sie ergänzt durch die Zusatzfunktion des Umfassens des Bauteils und möglicherweise des das Bauteil umgebenden Baumaterials (durch die seitliche(n) Wandung(en)).
Die Führungsvorrichtung bestimmt die relative Position der Transportvorrichtung (bzw. des Hubwagens - beide Begriffe werden im Folgenden synonym verwendet) gegenüber der Herstellvorrichtung. Dazu kann die Führungsvorrichtung Führungsflächen bieten, die mit Anlageflächen am Hubwagen korrespondieren, um ihn bei der Bewegung des Baube hälters im Bereich der Herstellvorrichtung zu dirigieren. Der Hubwagen kann dazu seitli che, in Fahrtrichtung verlaufende Stoßflanken aufweisen, die seine seitliche Fahrzeugkon tur zumindest in einem unteren Fahrzeugabschnitt begrenzen. Da der Hubwagen im Be trieb den Baubehälter trägt, definiert die Führungsvorrichtung mittelbar auch dessen Posi tion relativ zur Herstellvorrichtung. Es ergibt sich also eine mechanische Kräftekette von der Führungsvorrichtung über den Hubwagen und den Baubehälter bis zur Herstellvor richtung. Weil sie nicht unmittelbar auf den Baubehälter einwirkt, sondern mittelbar über den Hubwagen, dient die Führungsvorrichtung damit gleichsam als eine Art Erstausrich tung oder Grobjustierung des Baubehälters gegenüber der Herstellvorrichtung.
Als Transportvorrichtung können prinzipiell viele verschiedene Transportfahrzeuge ge wählt werden, beispielsweise Gabelstapler. Ein Hubwagen ist konkret ein oftmals handge führtes Flurfördergerät vorzugsweise mit einem elektrischen Antrieb. Mit ihm können die Baubehälter auf ebenem Untergrund transportiert und in der geeigneten Höhe in die Her stellvorrichtung eingesetzt oder aus ihr entnommen werden. Der Hubwagen kann dazu über zumindest zwei Metallzinken bzw. Lastarme als Ladegabel verfügen, zwischen de nen ein Baubehälter eingehängt werden kann. Der Hubwagen verfügt über ein Fahrwerk mit kleinen Lastrollen in einem vorderen Bereich unter der Ladegabel und mit einer oder zwei lenkbaren Rollen in einem hinteren bzw. Bedienerabschnitt. Über die Last- und Lenk rollen kann der Hubwagen manövriert werden. Mit mindestens einem hydraulischen Hubzylinder und einer portalartigen Schienenführung lassen sich die Metallzinken parallel zum Boden und vertikal verstellen. Damit kann der Baubehälter zum Verfrachten angeho ben und abgesenkt werden. Ein Griff kann zum Bewegen und Lenken sowie bei antriebs losen Geräten als Hebel für eine Hydraulikpumpe dienen, die den Hubzylinder speist. Am Griff oder in der Nähe der Lenkachse kann sich eine Bedienmöglichkeit für ein Hydraulik ventil befindet, um Heben, Fahren, Anheben oder Absenken zu steuern. Weitere Schalt griffe können einem Bediener die Betätigung eines Elektro-Hubwagens erleichtern.
Die Führungsvorrichtung sorgt also für eine geeignete Ausrichtung des Hubwagens ge genüber der Herstellvorrichtung und damit für eine Erstausrichtung des Baubehälters. Dabei ist es nahezu unvermeidlich, dass der Hubwagen in Kontakt mit der Führungsvor richtung tritt. Spätestens beim Einsetzen des Baubehälters, insbesondere beim Absenken des Baubehälters mithilfe von Elementen zur Feinjustage, tritt jener außerdem mit der Herstellvorrichtung in Kontakt. Dabei ist eine Kraftübertragung auf die Herstellvorrichtung und insbesondere eine Beschädigung dieser möglichst zu vermeiden. Insbesondere ist eine Dejustage von optischen Komponenten wie zum Beispiel von Scannerspiegeln zu verhindern, denn die genaue Kalibrierung der optischen Komponenten ist beim Herstell prozess der Bauteile maßgebend für die Bauteilqualität und ihre Reproduzierbarkeit. Die Herstellvorrichtung ist speziell für den industriellen Einsatz konzipiert, wobei der schnelle Wechsel von Baubehältern deren Rüstzeiten verkürzt und somit die Produktivität der Herstellvorrichtung erhöht. Daher darf die Qualität und die Reproduzierbarkeit von Se rienbauteilen, insbesondere beim Wechsel des oder der Baubehälter, nicht durch einge- brachte Vibrationen oder Kraftübertragung gefährdet werden. Um eine Kraftübertragung weitgehend auszuschließen, ist die Führungsvorrichtung daher erfindungsgemäß ohne unmittelbaren Kontakt zur Herstellvorrichtung, also ihr gegenüber kontaktfrei angeordnet bzw. befestigt.
Die Erfindung wendet sich also davon ab, die Führungsvorrichtung unmittelbar an der Herstellvorrichtung und damit in Kontakt mit ihr zu befestigen. Sie verfolgt vielmehr das Prinzip, eine mechanische Kraft-Entkopplungskette zwischen dem Hubwagen einerseits und der Herstellvorrichtung andererseits auf den unbedingt nötigen Bereich des Baube- hälters zu beschränken und alle anderen Kontaktmöglichkeiten zu unterbinden. Mit der Konzentration auf den Kontakt des Baubehälters mit der Herstellvorrichtung lassen sich effiziente und daher aufwändige Maßnahmen zur Verhinderung einer unerwünschten Kraftübertragung reduzieren. Damit lässt sich die Handhabung des Hubwagens gegen über der Herstellvorrichtung sicherer und zuverlässiger gestalten und damit vereinfachen.
Weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung erge ben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, wobei die Patentansprüche einer bestimmten Kategorie auch gemäß den abhängigen Ansprü chen einer anderen Kategorie weitergebildet sein können und Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele zu neuen Ausführungsbeispielen kombiniert werden können.
Grundsätzlich kann die Führungsvorrichtung an jedem beliebigen Ort befestigt sein, von dem aus sie mit dem Hubwagen in Kontakt treten und an dem sie den Hubwagen im Be reich der Herstellvorrichtung dirigieren kann. Beispielsweise können an einer Dachkon struktion vor der Herstellvorrichtung befestigte Leitschienen den Hubwagen in seinem oberen bzw. Kopfbereich leiten. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfin dung kann die Führungsvorrichtung an einer Aufstellfläche der Herstellvorrichtung befes tigt sein. Beispielsweise ist der Hallenboden einer Maschinenhalle, in der die Herstellvor richtung aufgebaut ist, in der Regel robust bzw. massiv genug, um Erschütterungen auf zunehmen, ohne sie an die Herstellvorrichtung weiterzugeben.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Führungsvorrich tung im Bereich eines Boden- oder Fußabschnitts der Herstellvorrichtung und damit verti kal unter dem in die Herstellvorrichtung eingesetzten Baubehälter angeordnet sein. Denn der Hubwagen definiert mit seinen Last- und Lenkrollen eine Aufstandsfläche, innerhalb der der Lastschwerpunkt des Hubwagens mit und ohne Behälter liegt. Damit bietet der Hubwagen einen sehr kompakten und kraftflussoptimierten Aufbau, der beispielsweise auf ein Gegengewicht wie bei Gabelstaplern verzichten kann. Bei der Manipulation des Behäl ters in der Herstellvorrichtung dringt der Hubwagen daher auch mit seinem Fahrwerk in eine Gehäusekontur der Herstellvorrichtung ein. Die Befestigung der Führungsvorrichtung an einer Randfläche dieser Gehäusekontur, nämlich am Boden, kombiniert eine effiziente Führungsfunktion der Führungsvorrichtung einerseits mit ihrer gegenüber der Herstellvor richtung erschütterungsfreien Befestigung andererseits und bietet darüber hinaus einen außerhalb der Herstellvorrichtung ungestörten Verkehrsraum für den Hubwagen, den Be diener und dergleichen. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Führungsvorrich tung mindestens eine in Einsetz- bzw. Entnahmerichtung des Baubehälters verlaufende Stoßleiste und einen in Querrichtung dazu wirkenden Anschlag aufweisen. Die Einsetz- bzw. Entnahmerichtung des Baubehälters gegenüber der Herstellvorrichtung ist in einer geradlinigen horizontalen Richtung zu verstehen, auch wenn der endgültige Kontakt zwi schen dem Baubehälter und der Herstellvorrichtung nach einer verhältnismäßig kurzen Strecke in vertikaler Richtung erfolgt. Denn das Einsetzen und das Entnehmen des Bau behälters erfordern jenseits eines kurzen Anhebens oder Absetzens eine horizontale Re lativbewegung des Hubwagens gegenüber der Herstellvorrichtung. Sie zu dirigieren ist die Aufgabe der Stoßleisten, deren Flächen mit den seitlichen Stoßflanken als ihnen am Hubwagen zugeordneten Flächen Zusammenwirken. Je nach deren Anordnung und Aus richtung, beispielsweise wenn diese im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen, kön nen die Kontaktflächen der Stoßleisten einander zugewandt oder voneinander gewandt orientiert sein. Der in Querrichtung dazu verlaufende Anschlag begrenzt die Bewegung des Hubwagens in Einsetzrichtung und kann in derselben oder in einer anderen Ebene als die Stoßleisten liegen. Seine Wirkung auf den Hubwagen ist damit nicht zwingend auf den Wirkungsbereich der Stoßleisten festgelegt.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können die mindestens eine Stoßleiste und oder der Anschlag über einen reibungsreduzierenden und/oder einen dämpfenden Belag verfügen. Als reibungsreduzierendes Material ist beispielsweise Po- lyoxymethylen (POM) bekannt. Es unterstützt ein Abgleiten des Hubwagens an den Stoß leisten, sobald er mit ihnen in Kontakt kommt. Die verringerte Reibung bei Kontakt erleich tert die Manövrierfähigkeit des Hubwagens bei einer Richtungskorrektur. Als dämpfendes Material kommt zum Beispiel Polyamid 6.6 infrage. Es dämpft nicht nur einen Stoß des Hubwagens auf die Führungsvorrichtung, sondern auch den Rückstoß auf den transpor tierten Baubehälter.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können die Stoßleisten bevorzugt über jeweils einen mehrteiligen und/oder zerstörungsfrei lösbaren Belag verfü gen. Denn der Belag der Stoßleisten wird nicht gleichmäßig über seine gesamte Länge beaufschlagt und kann sich abnutzen. Ist die Abnutzung so weit vorangeschritten, dass der Belag ausgetauscht werden muss, so können die am stärksten betroffenen Abschnitte behandelt und die übrigen unberührt gelassen werden. Damit wird ein bedarfsgerechter Austausch des Belags möglich, der Kosten und Material spart. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Herstellvorrich tung über eine Aufnahmevorrichtung für den Baubehälter verfügen, die eine in einer hori zontalen Arbeitsebene des Baubehälters wirkende Zentriereinrichtung und der Baubehäl ter eine mit der Zentriereinrichtung zusammenwirkende Schnittstelle umfassen. Alternativ kann der Baubehälter über die Zentriereinrichtung verfügen und die Aufnahmeeinrichtung über eine geeignete Schnittstelle. Als Arbeitsebene gilt die Öffnungsebene des nach oben offenen Baubehälters, durch die hindurch der Herstellungsprozess erfolgt. Unter der Wir kung der Zentriereinrichtung in der Arbeitsebene ist zu verstehen, dass sie die Arbeits ebene des Baubehälters exakt gegenüber der Herstellvorrichtung ausrichtet, vorzugswei se waagrecht. Während also die Führungsvorrichtung im Zusammenspiel mit dem Hub wagen eine kontaktfreie Grobjustage des Baubehälters gegenüber der Herstellvorrichtung leistet, sorgt die Zentriereinrichtung für die genaue Ausrichtung des Baubehälters inner halb der Herstellvorrichtung. Das erfindungsgemäße System verwirklicht also ein mindes tens zwei- bis dreistufiges Positionierverfahren, wonach eine grobe Lagezuordnung und ein grober Toleranzausgleich zwischen der Führungsvorrichtung einerseits und dem Hubwagen andererseits erfolgen. Da die dabei zu überwindenden Wegstrecken und die zur Lagekorrektur notwendigen Kräfte groß sein können, sind bei Berührkontakt große Impulse zu erwarten. Um deren schädlichen Einfluss auf die Herstellvorrichtung zu ver meiden, ist die Führungsvorrichtung von jener entkoppelt. Bei der Feinjustage dagegen treten erheblich geringere Impulse auf, deren Einfluss weitgehend vernachlässigbar ist.
Um auch jene geringen Impulse zu eliminieren, kann die Aufnahmevorrichtung nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung zumindest ein Feder-Dämpferelement umfassen. Dabei kann es sich beispielsweise um Schrauben- oder Tellerfedern in Verbin dung mit elastoplastisch verformbaren Dämpfern handeln, die an der Zentriereinrichtung oder an der Schnittstelle und entweder am Baubehälter oder an der Herstellvorrichtung angebracht sein können. Jedenfalls lassen sich dadurch die verbleibenden Erschütterun gen bei der Einnahme der Arbeitsposition des Baubehälters in der Herstellvorrichtung weitgehend eliminieren. Dabei weiterhin vorteilhaft ist die verbesserte Lagetoleranz bei der Feinpositionierung des Baubehälters über die Zentrierelemente bei vertikal entgegen gesetzt wirkender Kraft, also vom Hallenboden weg weisend, des zumindest einen Feder- Dämpfelements. Darüber hinaus gibt die vertikal wirkende Kraft des zumindest einen Fe derelements einen definierten Anpressdruck des Baubehälters an die Herstellvorrichtung vor, so dass sich der Baubehälter, bei späterer Bewegung eines Trägerelements auf dem das Bauteil gebildet wird und/oder werden soll, in Richtung Hallenboden ab, sodass sich der Baubehälter beim Herstellprozess nicht von der Herstellvorrichtung löst, also die Ver bindung kraftschlüssig bestehen bleibt.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann der Baubehälter beidseits angeordnete Konen umfassen, die mit in der Herstellvorrichtung beidseits einer in seine Arbeitsposition verbrachten Position des Baubehälters angeordneten Gegenkon en zentrierend Zusammenwirken. Als Konen sollen vereinfacht räumliche Körper verstan den werden, die aufeinander zu geneigte Flächen aufweisen. Neben den im engeren Sin ne unter„Konus“ zu verstehenden Kegeln oder Kegelstümpfen mit kreisrundem Grundriss sollen darunter auch Körper mit eckigem Grundriss zu verstehen sein, wie beispielsweise Pyramiden oder Pyramidenstümpfe. Ihre zentrierende Wirkung entfalten sie, wenn jeweils ein derartiger Hohlkörper und ein entsprechender Massivkörper ineinander geschoben werden, bis ihre Hochachsen zusammenfallen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Zentriereinrich tung in der Einsetz- bzw. Entnahmerichtung des Baubehälters eine größere Erstreckung aufweisen als quer dazu. Denn in jener Richtung ist ein größeres Spiel bzw. eine höhere Toleranz zu erwarten, weil der Anschlag der Führungsvorrichtung die Position des Bau behälters per Hubwagen nur in der Einsetzrichtung limitieren kann, nicht aber in der ent gegengesetzten Entnahmerichtung. In der Querrichtung dazu hat die Führungsvorrichtung zu diesem Zeitpunkt das Spiel des Hubwagens und damit die des Baubehälters gegen über der Herstellvorrichtung bereits stark eingeschränkt.
Eine Grobjustierung des Baubehälters gegenüber der Herstellvorrichtung durch das Zu sammenspiel von Hubwagen und Führungsvorrichtung ist umso effektiver, je genauer die Lage des Baubehälters relativ zum Hubwagen definiert ist. Nach einer weiteren vorteilhaf ten Ausgestaltung der Erfindung kann der Hubwagen daher an seiner Ladegabel mit den mindestens zwei Lastarmen über jeweils eine trapezförmige Ausnehmung an jedem Last arm, und der Baubehälter über passend dimensionierte trapezförmige Ansätze verfügen, zur selbstzentrierenden Aufnahme der Ansätze in den Ausnehmungen. Die Zuordnung der Ausnehmungen zu den Lastarmen und den Ansätzen zum Baubehälter ist nicht zwin gend, sondern kann auch umgekehrt oder wechselseitig vorgenommen werden. Die Aus nehmungen können in den im Wesentlichen vertikal ausgerichteten Lastarmen einge schnitten sein und die Position des Baubehälters ihnen gegenüber in Einsetz- bzw. Ent nahmerichtung definieren. Das Zusammenwirken der Ausnehmungen und der Ansätze ermöglicht eine weitere Justierstufe zwischen der Grobjustierung des Baubehälters durch die Führungsvorrichtung und den Hubwagen einerseits und einer Feinjustierung durch die Aufnahmevorrichtung andererseits.
Das Eingreifen der Ansätze in die Ausnehmungen erfolgt durch eine Relativbewegung zwischen dem Hubwagen und dem Baubehälter, regelmäßig durch Manövrieren des Hubwagens. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann der Hubwagen über in Fahrt- bzw. in Einsetz- und Entnahmerichtung wirkende Anschläge an der Ladegabel für den Baubehälter und seitlichen Führungen zu dessen Zentrierung in nerhalb der Ladegabel verfügen. Die Anschläge können eine Bewegung des Hubwagens relativ zum Baubehälter in Einsetzrichtung begrenzen, sodass die Ausnehmungen und die Ansätze lediglich durch Anheben der Ladegabel in Eingriff gebracht werden können. In der Querrichtung zur Einsetzrichtung können die seitlichen Führungen den Baubehälter innerhalb der Ladegabel ausrichten, sodass die Lastarme der Ladegabel kontaktfrei ge genüber dem Baubehälter bleiben können. Dazu können sie an ihrer in Einsetzrichtung vorderen Seite eine Abschrägung aufweisen, um ein Einfädeln des Baubehälters zwi schen die seitlichen Führungen zu erleichtern. Vorzugsweise sind der Anschlag und die seitliche Führung desselben Lastarms einstückig ausgebildet, um eine Funktionenkombi nation aus dem Anschlag und der seitlichen Führung zu erzielen, die außerdem zu einer einfacheren Montage führt. Sie kann außerdem zu einer höheren Flexibilität beitragen, weil bei Baubehältern mit unterschiedlichen Abmessungen lediglich das Bauteil der seitli chen Führung und des Anschlags ausgetauscht werden muss, anstatt den Abstand der Lastarme zu verändern oder die Ladegabel auszutauschen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann der Hubwagen eine Signal- und/oder Informationseinrichtung zur Signalisierung und/oder Angabe einer Hub höhe und/oder einer Abweichung der Hubhöhe, z.B. über eine optische Anzeige der aktu ellen Hubhöhe, von einem vorbestimmten Soll einer Hubeinrichtung der Transportvorrich tung verfügen. Sie kann zur Erleichterung der Bedienung des Hubwagens führen, weil ein Bediener insbesondere bei einer bestimmungsgemäß zu erreichenden Zielhubhöhe eine konkrete und ggf. leicht merkbare Maßzahl angezeigt bekommt anstatt bei jeder Betäti gung erneut sein Augenmaß bemühen zu müssen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann der Hubwagen mit einer benutzerseitig variablen Verfahrgeschwindigkeit der Ladegabel über eine gerätesei tige Drosselung der Verfahrgeschwindigkeit in Abhängigkeit von einer vertikalen Höhen position der Ladegabel verfügen. Damit kann dem Bediener geräteseitig der Bedienungs- schritt der Reduzierung der Verfahrgeschwindigkeit erleichtert werden, sobald die Lade gabel des Hubwagens in den Bereich einer Zielhubhöhe gelangt. Ein weiterer Vorteil ist die Reduzierung der auftretenden Kräfte während der Positionierung des Baubehälters auf diesen und die Herstellvorrichtung, also die Vermeidung oder Verringerung von Dejus- tage bzw. Dekalibrierung und damit einhergehende Fehlermeldungen und somit Jobab- brüche der Herstellvorrichtung.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann der Hubwagen über einen mechanischen Anschlag und/oder eine sensorbasierte Signalfunktion für eine ma ximale obere Position und/oder über eine Absenksperre und/oder eine sensorbasierte Signalfunktion für eine untere Beladeposition der Ladegabel verfügen. Die maximale obe re Position ist vorgegeben als diejenige Hubhöhe, in der der Baubehälter der Herstellvor richtung entnommen werden kann. Ein Überschreiten der Hubhöhe bei der Entnahme des Baubehälters würde zur Beschädigung der Herstellvorrichtung führen. Daher kann die maximale obere Position mechanisch begrenzt sein, weil sie damit auch nicht versehent lich überfahren werden kann.
Die untere Beladeposition ergibt sich aus der Höhenlage des Baubehälters nach seinem bestimmungsgemäßen Einsetzen in die Herstellvorrichtung. In ihr kann die leere Ladega bel aus der Herstellvorrichtung ausgefahren werden. Ein weiteres Absenken der Ladega bel über die untere Beladeposition hinaus könnte wiederum zu Beschädigungen der Her stellvorrichtung führen. Da aber die Ladegabel außerhalb der Herstellvorrichtung auch tiefer abgesenkt werden können muss, beispielsweise um einen Baubehälter vom Boden aufzunehmen, kann die untere Beladeposition mit einer manuell überwindbaren, bei spielsweise magnetischen Absenksperre versehen sein. Damit kann der gesamte Hubbe reich des Hubwagens zwischen einer maximal abgesenkten Position und einer maximalen oberen Position genutzt werden.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Dabei sind in den verschiedenen Fi guren gleiche Komponenten mit identischen Bezugsziffern versehen. Es zeigen:
Figur 1 : eine schematische Darstellung einer bekannten Lasersinter- oder Laser schmelzvorrichtung als Herstellvorrichtung
Figur 2: eine Explosionsdarstellung der Führungsvorrichtung,
Figur 3: einen Hubwagen in einer räumlichen Darstellung, Figur 4: einen Hubwagen in einer Seitenansicht,
Figur 5: einen Hubwagen in einer Draufsicht und
Figur 6: eine Ausschnittsansicht einer Herstellvorrichtung beim Einsetzen eines Baube hälters.
Die in Figur 1 schematisch dargestellte Herstellvorrichtung ist eine an sich bekannte La sersinter- oder Laserschmelzvorrichtung a1. Zum Aufbauen eines Objekts a2 enthält sie eine Prozesskammer a3 mit einer Kammerwandung a4. In der Prozesskammer a3 ist ein nach oben offener Baubehälter a5 mit einer Wandung a6 angeordnet. Durch die obere Öffnung des Baubehälters a5 ist eine Arbeitsebene a7 definiert, wobei der innerhalb der Öffnung liegende Bereich der Arbeitsebene a7, der zum Aufbau des Objekts a2 verwen det werden kann, als Baufeld a8 bezeichnet wird.
In dem Behälter a5 ist ein in einer vertikalen Richtung V bewegbarer Träger a10 angeord net, an dem eine Grundplatte a11 angebracht ist, die den Baubehälter a5 nach unten ab schließt und damit dessen Boden bildet. Die Grundplatte a11 kann eine getrennt von dem Träger a10 gebildete Platte sein, die an dem Träger a10 befestigt ist, oder sie kann integ ral mit dem Träger a10 gebildet sein. Je nach verwendetem Pulver und Prozess kann auf der Grundplatte a11 noch eine Bauplattform a12 angebracht sein, auf der das Objekt a2 aufgebaut wird. Das Objekt a2 kann aber auch auf der Grundplatte a11 selber aufgebaut werden, die dann als Bauplattform dient. In Figur 1 ist das in dem Baubehälter a5 auf der Bauplattform a12 zu bildende Objekt a2 unterhalb der Arbeitsebene a7 in einem Zwi schenzustand dargestellt mit mehreren verfestigten Schichten, umgeben von unverfestigt gebliebenem Aufbaumaterial a13.
Die Lasersintervorrichtung a1 enthält weiter einen Vorratsbehälter a14 für ein durch elekt romagnetische Strahlung verfestigbares pulverförmiges Aufbaumaterial a15 und einen in einer horizontalen Richtung H bewegbaren Beschichter a16 zum Aufbringen des Aufbau materials a15 auf das Baufeld a8. In der Prozesskammer a3 ist ferner eine Scanvorrich tung a17 angeordnet, die an dem Beschichter a16 angebracht ist.
Die Lasersintervorrichtung a1 enthält ferner eine Belichtungsvorrichtung a20 mit einem Laser a21 , der einen Laserstrahl a22 erzeugt, der über eine Umlenkvorrichtung a23 um gelenkt und durch eine Fokussiervorrichtung a24 über ein Einkoppelfenster a25, das an der Oberseite der Prozesskammer a3 in deren Wandung a4 angebracht ist, auf die Ar beitsebene a7 fokussiert wird. Weiter enthält die Lasersintervorrichtung a1 eine Steuereinheit a29, über die die einzel nen Bestandteile der Vorrichtung a1 in koordinierter Weise zum Durchführen des Baupro zesses gesteuert werden. Die Steuereinheit a29 kann eine CPU enthalten, deren Betrieb durch ein Computerprogramm (Software) gesteuert wird. Das Computerprogramm kann getrennt von der Vorrichtung auf einem Speichermedium gespeichert sein, von dem aus es in die Vorrichtung, insbesondere in die Steuereinheit geladen werden kann.
Im Betrieb wird zum Aufbringen einer Pulverschicht zunächst der Träger a10 um eine Hö he abgesenkt, die der gewünschten Schichtdicke entspricht. Durch Verfahren des Be schichters a16 über die Arbeitsebene a7 wird dann eine Schicht des pulverförmigen Auf baumaterials a15 aufgebracht. Das Aufbringen des pulverförmigen Aufbaumaterials a15 erfolgt zumindest über den gesamten Querschnitt des herzustellenden Objekts a2, vor zugsweise über das gesamte Baufeld a8, also den Bereich der Arbeitsebene a7, der durch eine Vertikalbewegung des Trägers a10 abgesenkt werden kann.
Anschließend wird der Querschnitt des herzustellenden Objekts a2 von dem Laserstrahl a22 abgetastet, so dass das pulverförmige Aufbaumaterial a15 an den Stellen verfestigt wird, die dem Querschnitt des herzustellenden Objekts a2 entsprechen. Diese Schritte werden solange wiederholt, bis das Objekt a2 fertiggestellt ist und dem Bauraum ent nommen werden kann.
Beim Verfahren des Beschichters a16 über die Arbeitsebene a7 wird die Scanvorrichtung a17 gemeinsam mit diesem verfahren und scannt dabei die Arbeitsebene a7.
Figur 2 zeigt eine Explosionsdarstellung der Führungsvorrichtung 4. Sie besteht aus ei nem rechteckigen Rahmen 40, der sich aus zwei in Einsetz- und Entnahmerichtung ver laufenden und im Querschnitt U-förmigen Führungsschienen 41 und drei dazu quer bzw. orthogonal verlaufenden Traversen, einer vorderen, einer mittleren und einer hinteren Traverse 42 zusammensetzt. Von den nach unten weisenden Öffnungen 411 der U- förmigen Führungsschienen 41 stehen bandförmige Kragen 412 waagrecht nach außen und nach innen ab, die Bohrungen 413 aufweisen. An den rahmeninnenseitigen Kragen 412 schließen die Traversen 42 an. An ihrer in Figur 2 abgewandten Rückseite sind die Führungsschienen 41 durch rechteckige Anschlagplatten 415 verschlossen. Die gegenüberliegende Vorderseite der Führungsschienen 41 bildet jeweils eine sich in einer vertikalen Ebene erstreckende Eingangsöffnung 416 für den Hubwagen 3 (Figuren 3 bis 5). An den Eingangsöffnungen 416 stehen außenseitig zweifach durchbohrte recht eckige Laschen 419 ab. Die rahmeninnenseitigen U-Schenkel 414 der Führungsschienen 41 schließen ebenfalls an die Traversen 42 an und tragen drei nebeneinander liegende Bohrungen 417, auf denen Schraubenmuttern 418 aufgeschweißt sind.
Frontseitig umfasst der Rahmen 40 ein mittleres Schutzblech 421 und zwei kleinere seitli che Schutzbleche 422. Das mittlere Schutzblech 421 lässt sich mit Zylinderschrauben 423 an der vorderen Traverse 42 befestigen. Die kleineren Schutzbleche 422 werden mit Zy linderschrauben 424 an den Laschen 419 verschraubt.
Die innenseitigen U-Schenkel 414 tragen an ihren Innenseiten 430 waagrecht verlaufende und einander abgewandte Stoßleisten 425 aus dem Gleitkunststoff POM. Sie lassen sich mit Zylinderschrauben 426 in den Bohrungen 417 bzw. Schraubenmuttern 418 befestigen. An ihren Stirnseiten bzw. ihren Enden weisen sie jeweils eine Abschrägung 427 auf. Auf grund ihrer symmetrischen Ausgestaltung können sie sowohl in der linken wie auch in der rechten Führungsschiene 41 montiert werden. Rechtwinklig dazu und auf den Anschlag platten 415 ist ein Anschlagpuffer 428 aus dem Kunststoff PA 6.6 montiert.
Die Führungsvorrichtung 4 lässt sich mit Ankerbolzen 429 durch die Bohrungen 413 hin durch in einem Fußabschnitt einer Herstellervorrichtung im Boden und damit ihr gegen über kontaktfrei beziehungsweise unabhängig von ihr befestigen. Sie teilen also eine ge meinsame Aufstandsfläche und sind über den Boden nur mittelbar miteinander verbun den. Durch die Eingangsöffnung 416 hindurch kann ein Hubwagen 3 (Figuren 3 bis 5) mit seinem gabelförmigen Fahrwerk in die Führungsschienen 41 einfahren. Die Abschrägun gen 427 erleichtern das Einfädeln in die Führungsschienen 41. Die Führungsschienen 41 und vor allem die Stoßleisten 425 sorgen für ein verkantungsfreies Einfahren des Fahr werks 30 (Figuren 3 bis 5). Die Anordnung innenseitiger Stoßleisten 425 genügt, weil die Führungsschienen 41 so breit bemessen sind, dass das gabelförmige Fahrwerk 30 des Hubwagens 3 beim Verkanten zum Beispiel mit einem rechten Gabelabschnitt schon an der Stoßleiste 425 anliegt, bevor es mit einem linken Gabelabschnitt in Kontakt mit der dortigen Führungsschiene 41 kommen kann.
Im Betrieb werden die Stoßleisten 425 an ihren eingangsöffnungsseitigen vorderen Ab schnitten einer stärkeren Belastung unterzogen und nutzen dort schneller ab als in einem hinteren Bereich. Anstelle eines Austauschs der Stoßleisten 425 gegen neue können sie auch seitenverkehrt in der jeweils anderen Führungsschiene 41 eingebaut werden.
Die Endlage des eingefahrenen Hubwagens 3 in Einsetzrichtung E1 dämpft der An schlagpuffer 428 ab.
Figur 3 zeigt einen Hubwagen 3 in einer räumlichen Darstellung, Figur 4 in einer Seiten ansicht und Figur 5 in einer Draufsicht.
Der Hubwagen 3 wird im Folgenden anhand der Figuren 3, 4 und 5 gemeinsam erläutert. Er setzt sich aus einem gabelförmigen Fahrwerk 30, einem portalartigen Hubgerüst 31 und einem Antriebs- und Bedienabschnitt 32 zusammen. Das Fahrwerk 30 umfasst zwei in Fahrtrichtung nach vorne abstehende Radarme 301 , die an ihren freien Enden je einen quaderförmigen und vorderseitig abgeschrägten Rollenkäfig 302 aus Edelstahl aufweisen. Jeder Rollenkäfig 302 nimmt eine Lastrolle 303 aus Vollgummi auf. Die Rollenkäfige 302 gehen in innenseitig an den Radarmen 301 verlaufende Stoßflanken 304 über, die eben falls aus Edelstahl ausgebildet sind.
Das Fahrwerk 30 geht entgegen der Fahrtrichtung in den Antriebs- und Bedienabschnitt 32 über, der neben einem nicht dargestellten Antrieb eine Lenkrolle 321 (nur Figur 4) und einen Bediengriff 322 umfasst. Vor dem Antriebs- und Bedienabschnitt 32 und zwischen den Radarmen 301 des Fahrwerks 30 erhebt sich das Hubgerüst 31 aus einem vertikal aufragenden Hubmast 311 und einem daran verfahrbaren Gabelträger 312. Die Figuren 3 und 4 zeigen jeweils drei Gabelträger 312, die nicht tatsächlich gleichzeitig vorhanden sind, sondern drei später näher beschriebene Betriebspositionen darstellen. Der Gabel träger 312 trägt eine Gabel 313 mit horizontal nach vorne abstehenden Zinken bzw. Last armen 314. An deren vorderem Ende ist oberseitig eine trapezförmige Ausnehmung 315 eingeschnitten. An jedem Lastarm 314 ist innenseitig eine einstückige und winkelförmige Positionierhilfe 316 angeschraubt, die sich aus einer parallel zum Lastarm 314 verlaufen den seitlichen Führung 317 und einem rechtwinklig davon abstehenden und waagrecht auskragenden Anschlag 318 zusammensetzt. An ihrer der Ausnehmung 315 des Last arms 314 zugewandten Vorderseite weist die seitliche Führung 317 eine Anlaufschräge 319 auf, die zur vertikalen Innenseite des Lastarms 314 abfällt.
In Figur 4 sind die drei definierten Positionen der Ladegabel 313 bezeichnet: die Position A bezeichnet eine maximale obere Position der Ladegabel 313. Sie ergibt sich als diejeni- ge Hubhöhe, in der der Baubehälter a5 der Herstellvorrichtung a1 (s. Figuren 1 , 6) ent nommen werden kann. Sie ist mechanisch fest definiert, weil sie damit auch nicht verse hentlich überfahren werden und die Herstellvorrichtung a1 dadurch beschädigt werden kann. Die Position B gibt eine untere Beladeposition an. Sie ergibt sich aus der Höhenla ge des Baubehälters a5 nach seinem bestimmungsgemäßen Einsetzen in die Herstellvor richtung a1. In der unteren Beladeposition B wird die nach dem Einsetzen des Baubehäl ters a5 leere Ladegabel 313 aus der Herstellvorrichtung a1 ausgefahren. Ein weiteres Absenken der Ladegabel 313 über die untere Beladeposition B hinaus würde wiederum zu einer Beschädigung der Herstellvorrichtung a1 führen. Da die Ladegabel 313 aber au ßerhalb der Herstellvorrichtung a1 auch tiefer abgesenkt werden können muss, beispiels weise um einen leeren Baubehälter a5 vom Boden aufzunehmen, ist die untere Belade position B mit einer nicht dargestellten magnetischen Absenksperre versehen. Sie lässt sich manuell deaktivieren, damit der gesamte Hubbereich des Hubwagens 3 zwischen der maximalen oberen Position A und einer maximal abgesenkten Position C genutzt werden kann.
Zum Einsetzen des Baubehälters a5 fährt der Hubwagen 3 in Einsetzrichtung E1 (Figur 5) auf eine Bedienungsseite 21 (Figur 6) der Herstellvorrichtung a1 zu. Auf der Bedienungs seite 21 befindet sich die Eingangsöffnung 416 der Führungsvorrichtung 4 (Figur 2), die in einem Fußbereich unter oder in der Herstellvorrichtung a1 angeordnet ist. Zunächst treten die Rollenkäfige 302 in die Eingangsöffnung 416 und damit in die Führungsschienen 41 ein. Die Abschrägungen 427 an den Stoßleisten 425 sowie die entsprechend abgeschräg ten Rollenkäfige 302 erleichtern das Einfädeln der Radarme 301 in die Führungsschienen 41. Damit erfolgt bereits eine Grobpositionierung zwischen dem Hubwagen 3 und dem von ihm getragenen Baubehälter a5 einerseits und der Herstellvorrichtung a1 anderer seits. Das fortschreitende Einfahren der Radarme 301 in die Führungsschienen 41 sorgt für eine immer genauere Ausrichtung des Hubwagens 3 gegenüber der Herstellvorrich tung a1. Auch ein eventueller Kontakt von Flanken 304 (Fig. 5) mit den Stoßleisten 425 aus Gleitkunststoff erleichtert die Ausrichtung.
Das Fahrwerk 30 sorgt im Zusammenspiel mit der Führungsvorrichtung 4 bereits für eine Grobjustierung des Hubwagens 3 und des von ihm getragenen Baubehälters a5 gegen über der Herstellvorrichtung a1. Die Grobjustierung über das Fahrwerk 30 wirkt umso ef fektiver auf den Baubehälter a5, je genauer jener in der Ladegabel 313 positioniert ist. In und entgegen der Einsetzrichtung E1 sorgt dafür die trapezförmige Ausnehmung 315, die mit einem entsprechenden Ansatz 12 am Baubehälter a5 zusammenwirkt. Die Positio- nierhilfe 316 unterstützt die Aufnahme des Baubehälters a5 in die Ladegabel 313, indem der Anschlag 318 die Relativposition des Baubehälters a5 gegenüber der Ladegabel 313 in der Einsetzrichtung E1 festgelegt. In Querrichtung dazu sorgt die seitliche Führung 317 für eine mittige Positionierung des Baubehälters a5 zwischen den Lastarmen 314. Die Schrägen 319 unterstützen diesen Vorgang.
Sowohl ein Anfahren der Rollenkäfige 302 an den Stoßleisten 425 und/oder dem An schlagpuffer 428 als auch ein Kontakt der Flanken 304 des Hubwagens 3 an den Stoß leisten 425 bleibt ohne störende Konsequenzen für die Belichtungsvorrichtung a20 (Figur 1) mit ihren stoßempfindlichen optischen Komponenten wie zum Beispiel Scannerspiegel (a23), die für eine reproduzierbar hohe Bauteilqualität von Bedeutung ist. Denn die Stoß leisten 425 und die Anschlagpuffer 428 sind über die Führungsvorrichtung 4 im Hallenbo den verankert, der die Stoßimpulse des Hubwagens 3 problemlos aufnimmt und vollstän dig ableitet. So bleibt die Herstellvorrichtung a1 vollständig geschützt gegen störende Er schütterungen aus der Bedienung des Hubwagens 3.
Figur 6 zeigt das Einsetzen des Baubehälters a5 in die Herstellvorrichtung a1. Die nur ausschnittsweise dargestellte Herstellvorrichtung a1 verfügt auf ihrer rechten Seite über eine Bedienungsseite 21 , die einen verschließbaren Zugang in eine Prozesskammer a3 bietet. In die Prozesskammer a3 hinein ragen die Lastarme 314 der Ladegabel 313 (Figu ren 3 bis 5), deren vorderer Teil in Figur 6 zu sehen ist. Die Lastarme 314 tragen einen Baubehälter a5, der mit einem oberseitigen Kragen 11 auf den Lastarmen 314 aufliegt, und der mit je einem Ansatz 12 in die Ausnehmung 315 in jedem Lastarm 314 eingreift.
Der Kragen 11 umzieht eine oberseitige Öffnung 17 des Baubehälters a5, die eine Ar beitsebene a7 des Baubehälters a5 definiert.
An jeder in Einschubrichtung E1 verlaufenden Seitenwand a6 des Baubehälters a5 trägt er mittig einen nach unten offenen konischen Hohlkörper 14 als Zentriervorrichtung. Der Hohlkörper 14 verfügt über vier paarweise aufeinander zu geneigte Flächen 141 , 142, nämlich zwei längere, in Einsetzrichtung E1 verlaufende trapezförmige Flächen 141 , die sich ein einem Grat 143 treffen, und zwei quer dazu orientierte dreieckige Flächen 142, deren Spitzen in den Grat 143 münden. Sie ergeben zusammen die Form der Innenseite eines Walmdachs. Ihre gegenseitigen Anlagekanten, wozu auch der Grat 143 gehört, sind abgerundet. Die Herstellvorrichtung a1 trägt auf einer in Einschubrichtung E1 verlaufenden Traverse 221 einen entsprechend ausgebildeten konischen Massivkörper 222 als Bestandteil einer Aufnahmevorrichtung 22. Der konische Massivkörper 222 bietet die Form einer Außen oder Dachfläche eines Walmdachs, ist ebenfalls abgerundet und passt genau in den Hohlkörper 14 hinein. Außerdem ist er über vier Schraubenfedern 223 auf der Traverse 221 abgestützt. Die Schraubenfedern 223 umschließen jeweils einen Dämpfer ö, der me chanisch parallel zu ihnen wirkt.
In Figur 6 ist der Baubehälter a5 in der maximal oberen Position A der Ladegabel 313 (Figur 4) in die Prozesskammer a3 der Herstellvorrichtung a1 vollständig eingefahren, sodass die Rollenkäfige 302 des Hubwagens 3 (Figuren 3 bis 5) an den Anschlagpuffern 428 der Führungsvorrichtung 4 (Figur 2) anstoßen. Die voneinander unabhängige Befes tigung 429 der Führungsvorrichtung 4 einerseits und der Herstellvorrichtung a1 anderer seits verhindert eine Übertragung eines Stoßimpulses der Rollenkäfige 302 über die An schlagpuffer 428 auf die Herstellvorrichtung a1.
Über den Hubwagen 3 und dessen Position in der Führungsvorrichtung 4 ist der Baube hälter a5 innerhalb der Prozesskammer a3 bereits grob justiert. Eine weitere Justierung erfährt der Baubehälter a5 durch seine Positionierung in der Ladegabel 313 in und entge gen der Einschubrichtung E1 durch den Eingriff seiner Ansätze 12 in die Ausnehmungen 315 der Lastarme 314 und durch seine Anlage am Anschlag 318 der Positionierhilfe 316, quer dazu durch die seitlichen Führungen 317 (Figuren 3 bis 5).
Die Feinjustierung geschieht jetzt durch vertikales Absenken des Baubehälters a5 inner halb der Prozesskammer a3 aus der Position A in die Position B der Ladegabel 313. Da bei senkt sich der Hohlkörper 14 mit seinen geneigten Flächen 141 , 142 auf den Massiv körper 222 ab. Die einander entsprechenden Neigungen der Flächen 141 , 142 am Hohl körper 14 und der komplementären Flächen am Massivkörper 222 sorgen für eine exakte Zentrierung aufeinander bzw. ineinander. Damit erhält der Baubehälter a5 und insbeson dere seine obere Öffnung 17 die für den anschließenden Herstellprozess erforderliche exakte Lage. Eventuelle Erschütterungen durch das Aufsetzen des Hohlkörpers 14 auf dem Massivkörper 222, die die Optik der Herstellvorrichtung a1 dejustieren könnte, schlu cken und dämpfen die Schraubenfedern 223 und die innerhalb der Schraubenfedern an geordneten Dämpfer 224. In der unteren Beladeposition B der Ladegabel 313 sind die Ansätze 12 schließlich aus den Ausnehmungen 315 ausgehängt, so dass der Hubwagen 3 entgegen der Einsetzrich tung E1 aus der Führungsvorrichtung 4 und mit ihm die Ladegabel 313 aus der Prozess kammer a3 der Herstellvorrichtung a1 ausgefahren werden kann.
Die Entnahme eines gefüllten Baubehälters a5 aus der Herstellvorrichtung nach Ab schluss eines Herstellungsprozesses geschieht sinngemäß in der umgekehrten Reihen folge. Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorherge hend detailliert beschriebenen Vorrichtungen lediglich um Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Außerdem schließt die Verwendung der unbestimm ten Artikel„ein“ bzw.„eine“ nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach oder mehrmals vorhanden sein können. Ebenso schließen die Begriffe„Einheit“ und„Mo dul“ nicht aus, dass diese auch aus mehreren, gegebenenfalls auch räumlich getrennten Untereinheiten bestehen.
Bezugszeichenliste a1 Lasersinter- oder Laserschmelzvorrichtung a2 Objekt
a3 Prozesskammer
a4 Kammerwandung
a5 Baubehälter
a6 Wandung
a7 Arbeitsebene
a8 Baufeld
a10 bewegbarer Träger
a11 Grundplatte
a12 Bauplattform
a13 unverfestigtes Aufbaumaterial
a14 Vorratsbehälter
a15 pulverförmiges Aufbaumaterial a16 Beschichter
a17 Scanvorrichtung
a20 Belichtungsvorrichtung
a21 Laser
a22 Laserstrahl
a23 Umlenkvorrichtung
a24 Fokussiervorrichtung
a25 Einkoppelfenster
a29 Steuereinheit
11 Kragen
12 Ansatz
14 konischer Hohlkörper
17 Arbeitsebene
141 trapezförmige Fläche
142 dreieckförmige Fläche
143 Grat
21 Bedienungsseite Aufnahmevorrichtung
T raverse
konischer Massivkörper
Schraubenfeder
Dämpfer
3 Transportvorrichtung / Hubwagen
30 Fahrwerk
301 Radarm
302 Rollenkäfig
303 Lastrolle
304 Flanke
31 Hubgerüst
311 Hubmast
312 Gabelträger
313 Ladegabel
314 Lastarm
315 Ausnehmung
316 Positionierhilfe
317 seitliche Führung
318 Anschlag
319 Schräge
32 Antriebs- und Bedienabschnitt
321 Lenkrolle
322 Bediengriff
4 Führungsvorrichtung
41 Führungsschiene
411 Öffnung
412 Kragen
413 Bohrung
414 T raverse
415 Anschlagplatte
416 Eingangsöffnung
417 Bohrung
418 Schraubenmutter
419 Lasche 421 mittleres Schutzblech
422 seitliches Schutzblech
423 Zylinderschraube
424 Zylinderschraube
425 Stoßleiste
426 Zylinderschraube
427 Abschrägung
428 Anschlagpuffer
429 Ankerbolzen
430 Innenseite
A maximale obere Position
B untere Beladeposition
C maximal abgesenkte Position E1 Einsetzrichtung
E2 Entnahmerichtung

Claims

Patentansprüche
1. System aus einer Herstellvorrichtung (2) zum Herstellen von dreidimensionalen Bau teilen aus einem Aufbaumaterial mit einem aus der Herstellvorrichtung (2) entnehm baren Baubehälter (1) zur Aufnahme der Bauteile, bestehend aus einer Transportvorrichtung (3), insbesondere einem Hubwagen (3), zur Entnahme eines gefüllten und zum Einsetzen eines leeren Baubehälters (1) in die Herstellvorrichtung (2) und aus einer Führungsvorrichtung (4) zur Führung der Trans portvorrichtung (3) relativ zur Herstellvorrichtung (2) während eines Entnahme- und/oder eines Einsetzvorgangs des Baubehälters (1), gekennzeichnet durch eine gegenüber der Herstellvorrichtung (2) mechanisch entkoppelte, insbesondere kon taktfreie, Befestigung der Führungsvorrichtung (4).
2. System nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch eine Befestigung der Führungsvor richtung (4) an einer Aufstellfläche der Herstellvorrichtung (2).
3. System nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Anordnung der Füh rungsvorrichtung (4) vertikal unter dem in die Herstellvorrichtung (2) eingesetzten Baubehälter (1).
4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch mindestens eine in Einsetzrichtung (E1) bzw. Entnahmerichtung (E2) des Baubehälters (1) verlaufende Stoßleiste (425) und einen in Querrichtung dazu wirkend Anschlag (428) an der Füh rungsvorrichtung (4).
5. System nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch zwei, insbesondere parallel zuei nander, in der Einsetzrichtung (E1) bzw. Entnahmerichtung (E2) des Baubehälters (1) verlaufende Stoßleisten (425).
6. System nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch einen reibungsreduzierenden und/oder dämpfenden Belag der Stoßleiste (425) und/oder des Anschlags (428), be vorzugt einen mehrteiligen und/oder zerstörungsfrei lösbaren Belag der Stoßleiste (425).
7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einer Aufnahmevorrichtung (22) des Baubehälters (1) in der Herstellungsvorrichtung (2), gekennzeichnet durch eine in ei ner horizontalen Arbeitsebene (17) des Baubehälters (1) wirkende Zentriereinrichtung (222).
8. System nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch ein Feder-/Dämpferelement (223, 224) der Aufnahmevorrichtung (22).
9. System nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch beidseits des Baubehälters (1) angeordnete Konen (14), die mit in der Herstellvorrichtung (2) beidseits des in seine Arbeitsposition verbrachten Position des Baubehälters (1) angebrachten Ge genkonen (222) zentrierend Zusammenwirken.
10. System nach Anspruch 7 bis 9, gekennzeichnet durch eine in Einsetz- bzw. Entnah- merichtung des Baubehälters (1) größer dimensionierte Zentriereinrichtung (222) als quer dazu.
11. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Signal und/oder Informationseinrichtung zur Signalisierung und/oder Angabe einer Hubhöhe und/oder einer Abweichung der Hubhöhe von einem vorbestimmten Soll einer
Hubeinrichtung der Transportvorrichtung (3).
12. System nach einem der obigen Ansprüche mit einem Hubwagen (3) mit einer benut zerseitig variablen Verfahrgeschwindigkeit einer Ladegabel (313) des Hubwagens (3), gekennzeichnet durch eine geräteseitige Drosselung der Verfahrgeschwindigkeit in
Abhängigkeit von einer vertikalen Höhenposition (A; B; C) der Ladegabel (313).
13. System nach einem der obigen Ansprüche mit einem Hubwagen (3), gekennzeichnet durch einen mechanischen Anschlag und/oder eine sensorbasierte Signalfunktion für eine maximale obere Position (A) und/oder eine Absenksperre und/oder eine sensor basierte Signalfunktion für eine untere Beladeposition (B) der Ladegabel (313).
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