WO2022003004A1 - Mixing device for producing a powder mixture - Google Patents

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WO2022003004A1
WO2022003004A1 PCT/EP2021/067957 EP2021067957W WO2022003004A1 WO 2022003004 A1 WO2022003004 A1 WO 2022003004A1 EP 2021067957 W EP2021067957 W EP 2021067957W WO 2022003004 A1 WO2022003004 A1 WO 2022003004A1
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container
powder
mixing device
opening
line
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PCT/EP2021/067957
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Thomas Reichel
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Eos Gmbh Electro Optical Systems
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Definitions

  • the present invention relates to a mixing device for producing a powder mixture, an additive manufacturing device for manufacturing a three-dimensional object using such a powder mixture or an additive manufacturing device with such a mixing device, and a method for manufacturing a powder mixture.
  • Devices and methods for the additive manufacture of a three-dimensional object by selective solidification of a building material layer by layer are used for example in rapid prototyping, rapid tooling or additive manufacturing.
  • An example of such a process is known as "selective laser sintering or laser melting".
  • a thin layer of a powdery building material is repeatedly applied and the building material is selectively solidified in each layer by selective irradiation of a cross section of the object to be produced with a laser beam.
  • a portion of the powder used as building material remains in such a manufacturing process, for example in the form of powder surrounding the manufactured object or excess powder which was fed to an overflow container when applied in layers by the coater.
  • a powder which has already been used in a previous manufacturing process, is also referred to as waste powder.
  • waste powder Such a powder, which has already been used in a previous manufacturing process, is also referred to as waste powder.
  • the old powder is usually mixed with what is known as new powder, ie powder that has not yet been used in a previous manufacturing process, and is made available as a build-up material for a further manufacturing process.
  • new powder ie powder that has not yet been used in a previous manufacturing process
  • it may also be desirable or necessary to mix a powder used as a build-up material from different powder components according to certain specifications, for example with regard to chemical and / or physical properties.
  • DE 102010043 166 A1 describes a device for mixing powder for an additive manufacturing device.
  • the container in which the powder is mixed comprises a fluid-permeable lower plate and a stirring device in the form of a stirring tool.
  • US 2009/0169664 A1 describes a system for mixing a powder for a laser sintering machine, a new powder and an old powder being mixed in a mixing container. To mix the powders, they are circulated in a circuit.
  • EP 2450 177 A1 describes a powder treatment system for a 3D printer, where the system comprises a plurality of powder holding containers and a vacuum pump to convey powder between the powder holding containers.
  • a dosing container is provided as the powder container in order to dose a sufficient amount of powder for a layer application, as well as an external powder container for preparing the powder.
  • the external powder container comprises a lid and a conical wall, as well as an internal nozzle through which powder is discharged upwards.
  • the object of the present invention is to provide an alternative or improved mixing device or an alternative or improved method for producing a powder mixture for an additive manufacturing device in which, in particular, the homogeneity of the powder mixture is improved can and / or which enables a mixing of powder components which can be carried out as easily as possible and / or reproducible and / or at least partially automatically carried out.
  • a mixing device is used to produce a powder mixture from a first powder component and at least one second powder component for an additive manufacturing device in which a three-dimensional object can be produced by layer-wise selective solidification of a build-up material comprising the powder mixture.
  • the mixing device comprises a first container for receiving the first and / or the second powder component, a dispensing opening for dispensing the first and / or second powder component being provided on a lower boundary of the first container, and a second container for receiving the first and / or the second powder component / or the second powder component, the second container being designed to be open at least in sections towards an upper side.
  • the powder mixture is described as a mixture of the first and second powder components.
  • the invention is not limited to the use of two powder components; rather, three or more powder components can also be provided for use with the mixing device, in particular mixed by it.
  • the first and second powder components and any further powder components preferably differ from one another in their chemical and / or physical properties.
  • the first powder component can be an old powder, which was already left over in a previous construction process as non-solidified and / or excess powder
  • the second powder component can be a new powder.
  • the lower limit of the first or the second container is preferably a container bottom of the respective container.
  • the lower boundary of the first or the second container is preferably provided opposite a container lid of the first container (see below) or the top of the second container.
  • the second container of the mixing device has at least one fluidization zone for introducing a gas into the second container.
  • the at least one fluidization zone is preferably provided in a lower container region of the second container.
  • the lower container area is in particular a flea area of the second container which is adjacent to the lower boundary of the second container.
  • a further (second) fluidization zone for introducing a gas into the first container can optionally be provided.
  • the fluidization zone (s) is or are each formed by a flea space which is separated from the first or second container by a gas inlet element, in particular a perforated plate and / or a porous plate.
  • the mixing device further comprises a powder line which connects to the dispensing opening of the first container and is led into the second container.
  • the powder line is preferably provided substantially outside the first container. “Essentially outside of the first container” means that the powder line is provided over the majority of its line length outside of the first container, and in particular only the section of the powder line inserted into the second container is provided inside the first container.
  • the powder line thus forms, for example as a pipeline, a pulverillon-generating connection between the dispensing opening of the first container and the interior of the second container.
  • This enables, for example, the first and / or second powder component to be conveyed in a circuit, for example the powder component (s) exiting or exiting the second container through fluidization in the second container via its upper side, which is at least partially open, and into the first container arrives or arrive and from there in turn via the powder back into the second container.
  • This promotion in a circuit can, for example, lead to good mixing of the two powder components.
  • the fluidization zone is provided in or on the second container and the dispensing opening to which the powder line connects is seen on the first container, ie the area in which the powder is fluidized (ie in the second container) and a Dispensing areas of the powder (a lower area of the first container near the dispensing opening) are spatially separated from one another. In this way, for example, the longest possible distance can be achieved that the powder covers in a circuit during conveyance or over which the powder components can mix with one another.
  • the mixing device can provide a device for mixing different powder components with which a mixing process can be carried out in a simple manner and / or at least partially automatically and / or as reproducibly as possible and / or with which a powder mixture that is as homogeneous as possible can be produced .
  • the second container is arranged substantially within the first container.
  • the first container is designed as an outer container and the second container is designed as an inner container, the second container also being able to protrude over the first container, for example.
  • This makes it possible, for example, to have a compact as possible, i. H. Space-saving, mixing device to provide and / or to make the operation and / or construction of the Mischvorrich device as simple as possible, since the powder emerging from the second container by fluidization flows directly into the first container and thus, for example, no further structural elements, such as Powder lines are required as an additional connection between the two containers.
  • the second container is provided in substantially all spatial directions from the first container in the latter, even more preferably substantially in the center of the first container.
  • the term "essentially spaced from the first container in all spatial directions" means that touching the first and second containers in sections is not excluded Connect containers together. By spacing the two containers apart, it is possible, for example, to achieve improved mixing of the two powder components and / or good circulation in the circuit (see above).
  • the first container can be closed on an upper side by a container lid and the second container is provided within the first container in such a way that an upper boundary of the second container is spaced from the container lid of the first container.
  • the upper delimitation of the second container can be designed, for example, as a container edge of the second container.
  • the powder line is led into the second container through the container cover of the first container.
  • the powder line is preferably led into an area of the second container that corresponds to the lower half, more preferably the lower third, of a distance between the lower limit, for example a container bottom, of the second container from the upper limit, for example a container edge, of the second container corresponds.
  • an inlet formed by the powder line is provided into the second container below the upper limit of the second container.
  • the second container is designed to be open at least in sections towards an upper side and its upper boundary is spaced from the container lid of the first container, it is possible, for example, that the powder which is in the second container by introducing the gas into a fluid-like state ver is set, can exit over the upper limit of the second container and enter the first container.
  • This can, for example, be a conveyance of the powder in a circuit, i. H. from the second container into the first container and from there through the powder line back into the second container, and thus lead to particularly good, in particular homogeneous, mixing of the powder or mixing of the two or more powder components.
  • a powder opening for dispensing the first and / or the second powder component is preferably provided on the lower boundary, for example a container bottom, of the second container. This makes it possible, for example, to Ren of the (mixed) powder to the additive manufacturing device or a Vorratsbe container to remove the powder present in the mixing device as completely as possible, ie in particular to empty the second container as completely as possible.
  • the mixing device preferably comprises at least one first closure device which is designed to close and / or release the dispensing opening of the first container.
  • the mixing device preferably comprises at least one second closure device which is designed to close and / or release the powder opening of the second container.
  • the first and / or second closure device can be designed, for example, as a powder valve and / or as a pinch valve and / or as a cone valve. Further preferably, the first closure device and the second closure device are designed to close and / or release the respective dispensing opening or powder opening depending on an operating state of the respective other closure device and / or depending on a defined operating mode of the mixing device.
  • An operating state refers in particular to a state in which the dispensing opening or powder opening is closed or released by the respective closure devices, i.e. H. is open. In particular, powder can emerge from the respective container through the dispensing opening or powder opening when the respective opening is released. Accordingly, it is not possible for powder to escape through the respective opening if it is closed by the respective closure device.
  • the first and / or second closure device is designed to set a flow of powder (powder volume flowing through it per unit of time) through it. With regard to the closure devices, at least one of the following operating states is preferably provided for the mixing device:
  • a third state in which the dispensing opening of the first container and the powder opening of the second container are both closed (first variant) or both are released (second variant).
  • the operating states of the mixing device are preferably assigned to different operating modes of the mixing device.
  • a “filling” operating mode can be provided in which the first and / or second powder component is supplied to the first and / or second container, ie the container (s) is / are filled.
  • the dispensing opening of the first container is preferably closed so that no powder emerges through it.
  • the powder opening of the second container can optionally be opened, ie released, in order to permit powder exchange between the second and the first container, or it can also be closed. This corresponds to the above second operating state or the above first variant of the third operating state.
  • a “mixing” operating mode of the mixing device can be provided in which the first and second powder components are mixed with one another. This is preferably done with the above-described conveyance of the powder in a circuit.
  • the output opening of the first container is preferably released and the powder opening of the second container is closed, corresponding to the above first operating state.
  • a "conveying" operating mode of the mixing device can be provided in which the first and / or second powder component or the powder mixture is supplied to the additive Fierstellvorraum and / or a storage container.
  • this operating mode both the dispensing opening and the powder opening are preferably released in order, for example, to enable the mixing device to be emptied as completely as possible. This corresponds to the above second variant of the third operating state.
  • closure devices thus enable different processes to be carried out in or by means of the mixing device, for example.
  • a lower area of the first container, in particular its lower boundary, and / or the lower area of the second container, in particular its lower boundary, is or are preferably funnel-shaped at least in sections. educated.
  • dispensing the first and / or second powder component through the dispensing opening of the first container or the powder opening of the second container can be simplified and / or the powder can essentially be completely removed from the respective container.
  • the funnel-shaped configuration can, for example, prevent poorly mixed areas from forming in the respective container.
  • a lower region of the first container, in particular the discharge opening, can preferably be connected to a conveyor module or is connected to it.
  • the conveyor module can in particular comprise a pump, preferably a pneumatic powder pump, for conveying the first and / or second powder component.
  • the connection of the dispensing opening to the delivery module can in particular mean a connection by means of the powder line.
  • the pump is preferably designed for êtwei sen conveyance of the powder.
  • the pump can also be designed for continuous delivery of the powder.
  • the conveyor module can be part of a docking station of the Fierstellvor direction, wherein the docking station for receiving the mixing device is abandonedbil det.
  • At least one deflection element is preferably provided on the second container, which essentially extends from a container wall and / or the upper boundary of the second container in the direction of at least one nearest wall of the first container. More preferably, the deflecting element is inclined starting from the container wall or the upper boundary of the second container in the direction of the lower boundary of the first container and / or in the direction of the output opening of the first container.
  • the deflecting element can, for example, cause the powder fluidized in the second container and exiting it to flow more evenly, in particular by deflecting the powder exiting the second container in the direction of the wall of the first container, which can improve the mixing of the powders, for example.
  • the latter can be counteracted by providing the deflecting element, a core flow of the powder being conveyed within the first and / or second container.
  • the deflecting element preferably extends over substantially the entire circumference of the second container. This means that the deflecting element surrounds the second container essentially without any gaps in a section plane, in particular a horizontal section plane.
  • the first and / or second container can preferably be filled manually and / or partially automatically and / or automatically, i.e. it can be filled manually and / or partially automatically and / or automatically, in particular via the powder line.
  • the powder line introduced into the second container can have, for example, a filling opening outside the container, via which the first and / or second powder component is supplied, for example from an external powder supply, or the powder line itself can be connected or connected to such an external powder supply , or a separately provided feed line can be led into the first and / or second container or, for example, connected to the powder line via a (powder) valve.
  • sensors for detecting a powder level in the respective container are preferably provided, for example to determine a defined powder quantity or level in the respective container and / or a defined mixing ratio of the powder components to be able to ensure.
  • the container (s) can be filled, in particular manually, by opening the container lid of the first container and the powder level can be checked, for example, through a viewing window in the first and / or second container.
  • the filling described here preferably corresponds to the "Filling" operating mode of the mixing device described above.
  • the powder line is preferably connected to an extraction line for removing the powder mixture or the first and / or second powder component from the mixing device.
  • the extraction line can in particular be led into the additive Fierstellvoriques into, for example to a storage container for receiving the powdery building material, which in the Manufacture of a three-dimensional object is used.
  • the extraction line for example a pipeline, can be connected to the powder line of the mixing device, for example via a valve.
  • the removal line can be connected directly to the dispensing opening of the first container, for example.
  • a process of removing the powder mixture from the mixing device is preferably an above-described "conveying" operating mode of the mixing device.
  • the mixing device preferably further comprises a moistening device for moistening the first and / or second powder component in the powder line.
  • the moistening device can, for example, comprise a container with a liquid in which an atomizer is located, and a powder container in which the powder to be moistened is located, i. H. which is in connection with the powder line.
  • a fluidizing plate through which a gas is introduced into the powder is arranged in the powder container.
  • the gas is preferably conducted in a circuit, where it is humidified when passing through the container comprising the liquid, d. H. the moisture content of the gas is increased, and when it is passed through the powder container, this moisture is released back into the powder.
  • a filter system for cleaning powder particles from the gas is preferably also provided in the circuit in which the gas is passed.
  • the gas which is introduced into the second container through the at least one fluidization zone can have a high moisture content and thus serve to humidify the powder or the second container of the mixing device can be used as one described above Be formed powder container of a humidifier.
  • moistening the powder for example, discharge and / or electrostatic charging of small powder particles during the mixing and conveying of the powder components can be prevented or at least reduced.
  • the mixing device is preferably movable, in particular displaceable, Asbil det. This makes it possible, for example, to provide powder mixtures for various additive manufacturing devices by means of the mixing device, since the Mixing device can be brought to the respective manufacturing device in a simple manner.
  • An additive manufacturing device is used to manufacture a three-dimensional object by selectively solidifying a build-up material in layers.
  • the building material comprises a powder mixture provided by a mixing device described above.
  • the manufacturing device has and / or is connected to a mixing device described above. The above-described effects of the mixing device can therefore also be achieved, for example, when the powder mixture is used in an additive manufacturing device or in an additive manufacturing process.
  • a method according to the invention is used to produce a powder mixture from a first powder component and at least one second powder component in a mixing device.
  • the first and / or the second powder component is or is by one, i. H. received in a, first container, wherein a dispensing opening for dispensing the first and / or second powder component is provided at a lower limit of the first container, and the first and / or the second powder component is or is through a, d. H. accommodated in a second container, the second container being designed to be open at least in sections towards an upper side.
  • the second container has, in particular in a lower container area, at least one first fluidization zone for introducing a gas into the second container, and the mixing device further comprises a powder line which can be or is connected to the dispensing opening of the first container and into the second container can be introduced or is introduced.
  • a method for producing a powder mixture is provided with which the same effects can be achieved as in the mixing device described above. It should be noted here again that the method can also be carried out with more than two powder components.
  • the method preferably comprises at least one of the following steps, preferably all of the following steps: a) introducing a gas through the first fluidization zone into the second container and / or through a second fluidization zone into the first container; b) manual and / or semi-automatic and / or automatic filling of the first and / or second powder component into the first and / or second container; c) mixing the first and second powder components from the first and / or second container, in particular in combination with step a); d) Diverting the first and / or second powder component through the output opening of the first container from the first container via the powder line into the additive Fierstellvoroplasty and / or a storage container, in particular in combination with step a).
  • Step a) is preferably omitted when the first and / or second container is filled manually.
  • the introduction of a gas through the first and / or second fluidization zone in step a) is preferably carried out at least temporarily. However, it is also possible that no gas is introduced at least temporarily through at least one of the two fluidizing zones.
  • the filling of the first and / or second powder component can be carried out separately for each powder component.
  • the two powder components can also be filled in simultaneously or together, for example in a pre-mixed state that does not correspond to the degree of mixing to be achieved by the mixing device.
  • the filling can take place, for example, as described above with reference to the mixing device, by supplying the first and / or second powder component from an external powder supply.
  • Step b) preferably corresponds to the "filling" operating mode of the mixing device described above.
  • step c) When mixing the first and second powder components in step c), the powder, ie the first and / or second powder component, is preferably in a cycle promoted as described above.
  • step c) corresponds to the above-described "Mixing" operating mode of the mixing device.
  • step c) is carried out until a predetermined degree of mixing of the first and second powder components is reached and / or during a predetermined period of time.
  • Step d) preferably corresponds to the "conveying" operating mode of the mixing device described above.
  • Fig. 1 is a schematic, partially sectioned view of a device for generative Fierstellen a three-dimensional object with a mixing device according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 2 is a schematic, sectional view of the mixer shown in Fig. 1 th.
  • FIG. 3 is a schematic view of a lower region of an inner container of the mixing device shown in FIG. 2.
  • FIGS. 2 and 3 are schematic views of the mixing device shown in FIGS. 2 and 3 in a first, second and third operating state.
  • Fig. 5 shows schematically steps of a method according to the invention for producing a powder mixture using the mixing device shown in Figures 2 to 4c.
  • FIG. 1 An embodiment of an additive manufacturing device with a mixing device according to the invention is described with reference to FIG. 1.
  • the device shown in FIG. 1 is designed purely by way of example as a laser sintering or laser melting device 1.
  • an upwardly open container 5 with a container wall 6 is arranged.
  • a working plane 7 is defined by the upper opening of the container 5, the area of the working plane 7 lying within the opening, which can be used to build the object 2, is referred to as construction field 8.
  • V carrier 10 is arranged on which a base plate 11 is attached, which closes the container 5 down and thus forms the bottom.
  • a construction platform 12 is on the base plate 11, the construction platform 12 or the base plate 11 serving as a construction base on which the object 2 is built.
  • the object 2 to be formed in the container 5 on the construction platform 12 is shown below the working plane 7 in an intermediate position with several solidified layers, surrounded by building material 13 that remained unsolidified.
  • the laser sintering device 1 also contains a storage container 14 for a powdery building material 15 that can be solidified by electromagnetic radiation Fig. 2 and 3 will be described in more detail ben.
  • the mixing device 18 is provided outside the process chamber 3; however, it can also be provided at least partially inside the process chamber 3.
  • the mixing device 18 is connected to the storage container 14 via a withdrawal line 19, for example a pipe line, in order to supply the storage container 14 with pulveriform building material 15 from the mixing device 18.
  • the mixing device 18 can be at least partially formed integrally with the manufacturing device 1, i. H. be provided in this, or be removablebil det separately from the laser sintering device 1, d. H. be provided externally from this.
  • powder in particular mixed powder
  • metal powder plastic powder
  • ceramic powder sand or filled powder
  • other suitable ones can also be used Materials are used as building material which contain at least one powder mixture provided by the mixing device.
  • the laser sintering device 1 further includes a in a horizontal direction H be movable coater 16 for applying the building material 15 within the construction field 8.
  • the coater 16 extends transversely to its direction of movement over the entire area to be coated.
  • a radiant heater 17 is arranged in the process chamber 3 for heating the applied building material 15.
  • the laser sintering device 1 also contains an exposure device 20 with a laser 21 which generates a laser beam 22 which is deflected via a deflection device 23 and through a focusing device 24 via a coupling window 25 which is attached to the top of the process chamber 3 in the chamber wall 4, is focused on the working level 7.
  • the laser sintering device 1 also contains a control unit 29, via which the individual components of the device 1 are controlled in a coordinated manner for carrying out the construction process.
  • the control unit can also be attached partially or entirely outside the device.
  • the control unit 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.
  • powdery building material 15 is fed from the mixing container 18 to the storage container 14 via the removal line 19.
  • the powdery building material 15 is mixed beforehand in the mixing container 18, preferably mixed from two or more different powder components.
  • the mixing of the pulveriform build-up material and its supply to the storage container 14 is described in more detail below with reference to FIGS. 4a-c and FIG.
  • the carrier 10 is lowered by a height that corresponds to the desired layer thickness and the coater 16 moves to the storage container 14 and takes from it a sufficient amount of the building material 15 to apply a layer.
  • he drives over the construction field 8 there applies powdery construction material 15 to the construction base or an already existing powder layer and pulls it out to form a powder layer.
  • the powdery building material 15 is heated to a working temperature by means of a radiant heater 17.
  • the cross section of the object 2 to be produced is then scanned by the laser beam 22, so that the powdery build-up material 15 is solidified at the points which correspond to the cross section of the object 2 to be produced. These steps are repeated until the object 2 is finished and can be removed from the process chamber 3.
  • the mixing device 18 is described in more detail below with reference to FIGS. 2 and 3.
  • the mixing device 18 comprises, for receiving at least one first and / or second powder component, a first container in the form of an outer container 30 and a second container in the form of an inner container 40, which is inside the outer container 30, i. H. in the interior of which is arranged.
  • the outer container can be designed to be movable, for example attached to or on a traversing device 35 with rollers, wheels, rails or the like.
  • the outer container 30 is delimited laterally by a container wall 31, towards its top it is delimited by a container lid 32 and towards its underside by a lower delimitation in the form of a container bottom 33 Position closes the outer container 30 in a powder-tight manner towards its upper side and, in an open position, at least partially, preferably completely, releases or opens the outer container 30 towards its upper side.
  • the container bottom 33 of the outer container 30 is preferably funnel-shaped in front of and has a dispensing opening 34 for dispensing the first and / or second powder component.
  • the inner container 40 is delimited laterally by a container wall 41 and towards its underside by a lower delimitation in the form of a container bottom 42 limited.
  • the container bottom 42 of the inner container 40 is preferably funnel-shaped and has a powder opening 43 for dispensing the first and / or second powder component.
  • the inner container 40 is designed to be at least partially, preferably completely, open towards its upper side and has an upper delimitation in the form of a container edge 44 on its upper side.
  • the inner container 40 extends over a height h between its lowest point, the Pul opening 43 in FIG. 2, and its container edge 44.
  • the inner container 40 is provided in essentially all spatial directions from the outer container 30 at a distance therein, d. H. the two container walls 31, 41, the two container bottoms 33, 42 and the two upper boundaries (i.e. the container lid 32 and the container rim 44) of the two containers 30, 40 are each spaced from one another.
  • the inner container 40 is preferably provided essentially centrally in the outer container 30.
  • a deflection element in the form of a deflector plate 45 is provided on the container wall 41 of the inner container 40, preferably on the edge 44 of the container.
  • the baffle 45 is preferably arranged without a gap on the container wall 41 and extends outwardly from a first end 45a at or near the container wall 41 to a second end 45b, i. H. in the direction of the container wall 31 of the outer container 30.
  • the first end 45a of the deflector plate is provided above the second end 45b, so that the deflector plate 45 is inclined downward, ie in the direction of the container bottom 33 or the discharge opening 34 of the outer container 30 is.
  • the second end 45b of the baffle 45 is preferably seen at a distance from the container wall 31 of the outer container 30 so that a gap 46 is provided between the container wall 31 of the outer container 30 and the deflector 45.
  • This gap 46 is dimensioned in such a way that the first and / or second powder component can pass through.
  • he extends the deflection element 45 over the entire circumference of the inner container (not shown in Fig. 2).
  • the container bottom 42 of the inner container 40 further comprises a fluidization zone 47.
  • the fluidization zone 47 is through a Gas inlet element 48, for example a perforated plate or a porous plate, is formed, which is provided at a distance from the container bottom 42.
  • a cavity 48a is formed between the gas guide element 48 and the container bottom 42 and is in gas-conducting connection with a gas supply line 49.
  • the gas inlet element 48 is designed or the holes of the perforated plate or the pores of the porous plate are dimensioned such that gas introduced through the gas supply line 49 into the cavity 48a through the gas inlet element 48 or the holes in the perforated plate or the pores of the porous plate can get into the inner container 40, but no pulverför Miges construction material (ie the first and second powder components) can escape from the inner container 40 through the gas inlet element.
  • the fluidization zone 47 can extend over the entire container bottom 42 of the inner container 42 or only be formed on it in sections.
  • the gas supply line 49 is preferably in connection with a gas reservoir not shown in detail in the figures. The gas reservoir can in particular be seen outside of the outer container 30 and the gas feed line 49 can for this purpose, for example, be guided through the container wall 31 of the outer container 30 to the inner container 30.
  • the mixing device 18 further comprises a first closure device 61 which is designed to optionally close or release the dispensing opening 34 of the outer container 30.
  • a second closure device 62 is also provided, which is designed to selectively close or release the powder opening 43 of the inner container 40.
  • the closure devices 61, 62 can be designed as valves, for example.
  • the closure devices 61, 62 can be manually operated by a user, but preferably they can be operated automatically, in particular by a control unit of the mixing device (not shown in the figures) or by the control unit of the laser sintering device 1 (see Fig.
  • FIGS. 2 and 3 the closure devices 61, 62 are shown in a closed state in which they close the dispensing opening 34 and the powder opening 43, respectively.
  • a geometric shape of the outer container 30 can be, for example, rectangular, square or round or any other desired, preferably regular, geometric shape aufwei sen.
  • the inner container 40 can likewise have, for example, a rectangular, square or round geometrical shape or any other desired, preferably regular, geometrical shape.
  • the inner container 40 preferably has the same geometric shape as the outer container 30, but on a smaller scale.
  • the container edge 44 of the inner container 40 is provided spaced from the container lid 32 when the container lid 32 closes the outer container 30 to the top thereof.
  • the container wall 41 of the inner container 40 is provided at a distance from the container wall 31 of the outer container 30 and the container bottom 42 of the inner container 40 is spaced from the container bottom 33 of the outer container 30.
  • the inner container 40 is preferably provided essentially centrally in the outer container 30.
  • the mixing device 18 further comprises a powder line 50 formed, for example, as a pipeline, which connects to the dispensing opening 34 of the outer container 30 in order to discharge the first and / or second powder component from the outer container 30.
  • the powder line 50 is guided outside of the outer container 30 to its loading container lid 32 and through the container lid 32 into the inner container 40.
  • the powder line 50 is preferably led into a lower region of the inner container 40, in particular into a lower half, more preferably a lower third of the inner container 40 with regard to its fleas h.
  • a pump 51 in particular a pneumatic powder pump, is provided in or on the powder line 50 in order to convey powder in the powder line 50.
  • the pump 51 can be designed for intermittent or continuous delivery of the powder in the Pulverlei device 50.
  • the pump can be designed as a component of the mixing device 18, as shown in FIG. 2, or it can be provided separately from the mixing device 18 as an external pump, for example as a component of a delivery module.
  • the powder line 50 is connected to the removal line 19 via a valve 52 in order to enable powder to be supplied from the mixing device 18 to the storage container 14 (see FIG. 1).
  • the valve 52 is designed to feed powder dispensed through the dispensing opening 34 of the outer container 30, ie the first and / or second powder component, either through the powder line 50 to the inner container 40 of the mixing device 18 or through the removal line 19 to the storage container 14 of the manufacturing device 1 feed.
  • the valve 52 can be designed as a directional valve, in particular as a 3-2 -way valve.
  • a humidifying device 53 is optionally available in the powder line 50 for humidifying the powder conveyed through the powder line 50, i. H. to increase the sen moisture content.
  • the gas passed through the fluidization zone 47 into the inner container 40 can be humidified.
  • the closure devices 61, 62 can be brought into three different operating states, preferably as a function of one another, which are shown in FIGS. 4a, 4b and 4c. Fig.
  • FIG 4a shows a first operating state in which the dispensing opening 34 of the outer container 30 is closed by the first closure device 61 and the powder opening 43 of the inner container 40 is closed by the second closure device 62.
  • this first operating state essentially no powder can get from the inner container 40 through the powder opening 43 into the outer container 30.
  • the mixing device can, for example, be operated in a “filling” operating mode (see below).
  • FIG 4b shows a second operating state in which the powder opening 43 of the inner container 40 is closed by the second closure device 62 and the output opening 34 of the outer container 30 is released, i.e. not closed by the first closure device 61.
  • powder can be transferred from the outer container 30 through the dispensing opening 34 into the powder line 50. long, but essentially no powder can get through the powder opening 43 from the inner container 40 into the outer container 30.
  • the mixing device can be operated, for example, in a “mixing” operating mode (see below).
  • Fig. 4c shows a third operating state in which both the powder opening 43 of the inner container 40 and the output opening 34 of the outer container 30 is ben freege.
  • powder can pass from the inner container 40 through the powder opening 43 into the outer container 30 and from the outer container 30 through the discharge opening 34 into the powder line 50.
  • the mixing device can, for example, be operated in a "conveying" operating mode (see below).
  • a first step S1 which is also referred to as a "filling" operating mode of the mixing device 18, the mixing device is supplied with a first powder component and / or a second powder component, and optionally further powder component (s).
  • the first and second powder components preferably differ from one another in their chemical and / or physical properties.
  • the first powder component can be fed to the inner container 40 and the second powder component to the outer container 30, but the two powder components can also be fed to the outer and / or inner container in a mixed manner. It is also possible that one of the two powder components is already present in the inner and / or outer container.
  • the container lid 32 of the outer container 30 can be opened and the first and / or second powder component can be manually fed to the outer and / or inner container by a user.
  • the first and / or second powder component can be introduced into the inner container 40 through the powder line 50 and / or a further supply line not shown in the figures.
  • the container lid is preferably used here 32 in its closed position and through the fluidization zone 47 of the inner container 40, gas is introduced in order to fluidize the powder supplied and thus to supply it to the outer container 30.
  • the closure devices 61, 62 can be in the first operating state described above with reference to FIG. 4a. This can prevent powder from escaping through the powder opening 43 and the discharge opening 34.
  • the powder opening 43 of the inner container 40 can also be released in order to enable the first and / or second powder component to pass from the inner container 40 through the powder opening 43 into the outer container 30.
  • the dispensing opening 34 is closed by the first closing device 61.
  • a second step S2 which is also referred to as a “mixing” operating mode of the mixing device 18, the first powder component and the second powder component are mixed with one another in the mixing device 18.
  • the closure devices 61, 62 are provided in the second operating state described above with reference to FIG. 4b, and the pump 51 is active.
  • the valve 52 closes the extraction line 19 and releases the powder line 50 leading into the inner container 40, and gas is introduced into the inner container 40 through the fluidization zone 47.
  • the powder in the inner container 40 is placed in a fluid-like state and exits the container 40 from the inner container via the container edge 44 of the inner container.
  • the deflector 45 Through the deflector 45, the sloshing, fluidized powder is directed outwards, ie in the direction of the container wall 31 of the outer container 30, and passes through the gap 46 between the deflector 45 and the container wall 31 of the outer container 30 in the outer container in the direction of its container bottom 33, whereby there is a thorough mixing with the powder located in the outer container 30.
  • the powder passes through the dispensing opening 34 into the powder line 50 and is conveyed through the powder line 50 by means of the pump 51 and fed back to the inner container 30.
  • the powder is in the powder line 50 is humidified by means of the humidifier 53 and / or in the êtbenzol ter 40 by introducing a humidified gas.
  • This second step S2 is carried out until a predetermined degree of mixing of the two powder components is reached and / or is carried out during a predetermined period of time.
  • a good mixing of the powder is achieved. H. mixing the two powder components, he aims.
  • a third step S3 which is also referred to as a "conveying" operating mode of the mixing device 18, the powder components mixed with one another are transferred to the storage container 14 as powdery building material 15 (see FIG.
  • step S3 gas is preferably introduced into the inner container 40 through the fluidization zone 47. As a result, the powder can essentially be completely removed from the inner container 40 or the amount of powder remaining in the inner container 40 (residual powder) is reduced.
  • This third step S3 is preferably carried out until a predetermined powder fill level is reached in the storage container 14 and / or the mixing device 18 and / or during a predetermined period of time.
  • the powder opening 43 of the inner container 40 and / or the discharge opening 34 of the outer container 30 do not have to be provided in the respective container bottom 42 or 33.
  • they can also be provided in a side area of the respective container, preferably they are provided in a lower area of the respective container.
  • the container bottoms 33, 42 also do not have to be funnel-shaped; they can, for example, also be flat or have any other suitable shape.
  • the fluidization zone 47 shown in FIGS. 2 and 3 does not have to be formed in or on the container bottom 42 of the inner container 40.
  • a fluidization zone can also be formed on or in another area of the inner container and / or the outer container, in particular a lower area of the respective container.
  • the storage container 14 can also be provided integrally with the coater 16 or the powdery build-up material can be fed directly to the coater 16 from the mixing device 18 via the removal line 19.
  • a further fluidization zone (not shown in detail in the figures) for introducing a gas into the outer container 30 can be provided alternatively or in addition to the fluidization zone 47 for introducing a gas into the inner container 40.
  • This can be designed analogously to the fluidization zone of the inner container 40, for example.
  • the inner container 40 (generally: a second container) is provided in the outer container 30 (generally: a first container).
  • a first and a second container can also be spatially separated, for example next to one another, and the first and / or second powder component can be exchanged between the containers or conveyed in a circuit via corresponding structural elements, for example powder lines or pipes will.
  • Even if the present invention has been described using a laser sintering or laser melting device, it is not limited to laser sintering or laser melting. It can be applied to any method for the generative production of a three-dimensional object by applying layers and selectively consolidating a building material which comprises at least one powder mixture.
  • the exposure device of the additive manufacturing device can, for example, one or more gas or solid-state lasers or any other type of laser such as laser diodes, in particular VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) or VECSEL (Vertical External Cavity Surface Emitting Laser), or a line of these La ser include.
  • any device can be used as the exposure device with which energy as wave or particle radiation can be applied selectively to a layer of the building material, for example another light source, an electron beam or any other energy or radiation source that is suitable To solidify building material.
  • a movable line exposure unit can also be used.
  • HSS high-speed sintering
  • a material is selectively applied to the building material that increases the radiation absorption at the corresponding points (absorption sintering ) or reduced (inhibition onssintern), and then unselectively exposed over a large area or with a movable line illuminator
  • the selective solidification of the applied build-up material can also take place by means of 3D printing, for example by applying an adhesive.
  • the invention relates to the additive manufacturing of an object by means of layer-by-layer application and selective solidification of a building material, regardless of the manner in which the building material is solidified.
  • a powdery build-up material another suitable build-up material, for example a pasty build-up material, can also be used, which contains at least one powder mixture provided by the mixing device described above.

Abstract

A mixing device (18) serves for producing a powder mixture from a first powder component and at least one second powder component for an additive manufacturing device (1). The mixing device (18) comprises a first container (30) for receiving the first and/or the second powder component, wherein a discharge opening (34) for discharging the first and/or second powder component is provided at a lower limit of the first container (30), and a second container (40) for receiving the first and/or the second powder component, wherein the second container (40) is designed at least partially open toward a top side. The second container (40) has at least one fluidization zone (47), in order to introduce a gas into the second container (40). The mixing device (18) further comprises a powder line (50), which is attached to the discharge opening (34) of the first container (30) and guided into the second container (40).

Description

Mischvorrichtung zum Herstellen einer Pulvermischung Mixing device for producing a powder mixture
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mischvorrichtung zum Herstellen einer Pulver mischung, eine additive Herstellvorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Objekts unter Verwendung einer derartigen Pulvermischung bzw. eine additive Her stellvorrichtung mit einer derartigen Mischvorrichtung, und ein Verfahren zur Herstel lung einer Pulvermischung. The present invention relates to a mixing device for producing a powder mixture, an additive manufacturing device for manufacturing a three-dimensional object using such a powder mixture or an additive manufacturing device with such a mixing device, and a method for manufacturing a powder mixture.
Vorrichtungen und Verfahren zum additiven Herstellen eines dreidimensionalen Ob jekts durch schichtweises selektives Verfestigen eines Aufbaumaterials werden bei spielsweise beim Rapid Prototyping, Rapid Tooling oder Additive Manufacturing ver wendet. Ein Beispiel eines solchen Verfahrens ist unter dem Namen "Selektives La sersintern oder Laserschmelzen" bekannt. Dabei wird wiederholt eine dünne Schicht eines pulverförmigen Aufbaumaterials aufgebracht und das Aufbaumaterial in jeder Schicht durch selektives Bestrahlen von einem Querschnitt des herzustellenden Ob jekts entsprechenden Stellen mit einem Laserstrahl selektiv verfestigt. Devices and methods for the additive manufacture of a three-dimensional object by selective solidification of a building material layer by layer are used for example in rapid prototyping, rapid tooling or additive manufacturing. An example of such a process is known as "selective laser sintering or laser melting". A thin layer of a powdery building material is repeatedly applied and the building material is selectively solidified in each layer by selective irradiation of a cross section of the object to be produced with a laser beam.
In der Regel bleibt bei einem derartigen Herstellungsverfahren ein Anteil des als Auf baumaterial verwendeten Pulvers übrig, z.B. in Form von das hergestellte Objekt um gebendem Pulver oder überschüssigem Pulver, welches bei einem Schichtauftrag durch den Beschichter einem Überlaufbehälter zugeführt wurde. Derartiges Pulver, welches bereits in einem vorhergehenden Herstellungsvorgang verwendet wurde, wird auch als Altpulver bezeichnet. Zur Steigerung der Effizienz, insbesondere der Kosten effizienz des Herstellungsverfahrens kann es erwünscht sein, als Aufbaumaterial ei nen Anteil an Altpulver zu verwenden. Hierzu wird das Altpulver in der Regel mit soge nanntem Neupulver, d. h. Pulver, welches noch nicht in einem vorhergehenden Her stellungsvorgang verwendet wurde, gemischt und für einen weiteren Herstellungsvor gang als Aufbaumaterial bereitgestellt. Auch kann es bei einem additiven Herstellungsverfahren erwünscht oder erforderlich sein, ein als Aufbaumaterial verwendetes Pulver nach bestimmten Vorgaben, bei spielsweise hinsichtlich chemischer und/oder physikalischer Eigenschaften, aus ver schiedenen Pulverkomponenten zu mischen. As a rule, a portion of the powder used as building material remains in such a manufacturing process, for example in the form of powder surrounding the manufactured object or excess powder which was fed to an overflow container when applied in layers by the coater. Such a powder, which has already been used in a previous manufacturing process, is also referred to as waste powder. To increase the efficiency, in particular the cost efficiency of the manufacturing process, it may be desirable to use a proportion of old powder as the building material. For this purpose, the old powder is usually mixed with what is known as new powder, ie powder that has not yet been used in a previous manufacturing process, and is made available as a build-up material for a further manufacturing process. In the case of an additive manufacturing process, it may also be desirable or necessary to mix a powder used as a build-up material from different powder components according to certain specifications, for example with regard to chemical and / or physical properties.
In beiden Fällen ist es erforderlich, eine möglichst homogene Pulvermischung aus den verschiedenen Pulverkomponenten, d. h. dem Alt- und Neupulver bzw. chemisch und/oder physikalisch verschiedenen Pulverkomponenten, zu erzielen, um ein dreidi mensionales Objekt mit guten, insbesondere möglichst homogenen, Bauteileigen schaften zu erhalten. In both cases it is necessary to obtain a powder mixture as homogeneous as possible from the various powder components, i. H. the old and new powder or chemically and / or physically different powder components, in order to obtain a three-dimensional object with good, in particular as homogeneous as possible, component properties.
DE 102010043 166 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Vermischen von Pulver für eine additive Herstellvorrichtung. Der Behälter, in dem das Pulver vermischt wird, um fasst eine fluiddurchlässige untere Platte und eine Rührvorrichtung in Form eines Rührwerkzeugs. DE 102010043 166 A1 describes a device for mixing powder for an additive manufacturing device. The container in which the powder is mixed comprises a fluid-permeable lower plate and a stirring device in the form of a stirring tool.
US 2009/0169664 A1 beschreibt ein System zum Mischen eines Pulvers für eine La sersintermaschine, wobei ein Neupulver und ein Altpulver in einem Mischbehälter ge mischt werden. Zum Durchmischen der Pulver werden diese in einem Kreislauf zirku liert. US 2009/0169664 A1 describes a system for mixing a powder for a laser sintering machine, a new powder and an old powder being mixed in a mixing container. To mix the powders, they are circulated in a circuit.
EP 2450 177 A1 beschreibt ein Pulverbehandlungssystem für einen 3D-Drucker, wo bei das System eine Mehrzahl von Pulverhaltebehältern umfasst und eine Vakuum pumpe, um Pulver zwischen den Pulverhaltebehältern zu fördern. Als Pulverbehälter sind ein Dosierbehälter vorgesehen um eine für einen Schichtauftrag ausreichende Pulvermenge zu dosieren, sowie ein externer Pulverbehälter zum Bereitstellen des Pulvers. Der externe Pulverbehälter umfasst einen Deckel und eine konische Wan dung, sowie eine innenliegende Düse, durch die Pulver nach oben ausgeleitet wird. EP 2450 177 A1 describes a powder treatment system for a 3D printer, where the system comprises a plurality of powder holding containers and a vacuum pump to convey powder between the powder holding containers. A dosing container is provided as the powder container in order to dose a sufficient amount of powder for a layer application, as well as an external powder container for preparing the powder. The external powder container comprises a lid and a conical wall, as well as an internal nozzle through which powder is discharged upwards.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine alternative bzw. verbes serte Mischvorrichtung bzw. ein alternatives bzw. verbessertes Verfahren zum Her stellen einer Pulvermischung für eine additive Herstellvorrichtung bereitzustellen, bei der bzw. dem insbesondere die Homogenität der Pulvermischung verbessert werden kann und/oder die bzw. das ein möglichst einfach durchführbares und/oder reprodu zierbares und/oder zumindest teilweise automatisch durchführbares Mischen von Pul verkomponenten ermöglicht. The object of the present invention is to provide an alternative or improved mixing device or an alternative or improved method for producing a powder mixture for an additive manufacturing device in which, in particular, the homogeneity of the powder mixture is improved can and / or which enables a mixing of powder components which can be carried out as easily as possible and / or reproducible and / or at least partially automatically carried out.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Mischvorrichtung gemäß Anspruch 1, eine addi tive Herstellvorrichtung gemäß Anspruch 13 und ein Verfahren gemäß Anspruch 14. Weiterbildungen der Erfindung sind jeweils in den Unteransprüchen angegeben. Da bei kann das Verfahren auch durch die untenstehenden bzw. in den Unteransprüchen ausgeführten Merkmale der Vorrichtungen weitergebildet sein oder umgekehrt, bzw. können die Merkmale der Vorrichtungen auch jeweils untereinander zur Weiterbildung genutzt werden. This object is achieved by a mixing device according to claim 1, an additive manufacturing device according to claim 13 and a method according to claim 14. Further developments of the invention are each specified in the subclaims. In this case, the method can also be developed further by the features of the devices listed below or in the subclaims, or vice versa, or the features of the devices can also be used among one another for further development.
Eine erfindungsgemäße Mischvorrichtung dient zum Herstellen einer Pulvermischung aus einer ersten Pulverkomponente und zumindest einer zweiten Pulverkomponente für eine additive Herstellvorrichtung, in der ein dreidimensionales Objekt durch schichtweises selektives Verfestigen eines Aufbaumaterials, welches die Pulvermi schung umfasst, herstellbar ist. Die Mischvorrichtung umfasst einen ersten Behälter zur Aufnahme der ersten und/oder der zweiten Pulverkomponente, wobei an einer un teren Begrenzung des ersten Behälters eine Ausgabeöffnung zum Ausgeben der ers ten und/oder zweiten Pulverkomponente vorgesehen ist, und einen zweiten Behälter zur Aufnahme der ersten und/oder der zweiten Pulverkomponente, wobei der zweite Behälter zu einer Oberseite hin zumindest abschnittsweise offen ausgebildet ist. A mixing device according to the invention is used to produce a powder mixture from a first powder component and at least one second powder component for an additive manufacturing device in which a three-dimensional object can be produced by layer-wise selective solidification of a build-up material comprising the powder mixture. The mixing device comprises a first container for receiving the first and / or the second powder component, a dispensing opening for dispensing the first and / or second powder component being provided on a lower boundary of the first container, and a second container for receiving the first and / or the second powder component / or the second powder component, the second container being designed to be open at least in sections towards an upper side.
Im Folgenden wird die Pulvermischung als Mischung der ersten und zweiten Pulver komponente beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung zweier Pulverkomponenten beschränkt; vielmehr können auch drei oder mehr Pulverkompo nenten zur Verwendung mit der Mischvorrichtung vorgesehen sein, insbesondere durch diese gemischt werden. Die erste und zweite Pulverkomponente und etwaige weitere Pulverkomponenten unterscheiden sich vorzugsweise in ihren chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften voneinander. Beispielsweise kann die erste Pulverkomponente ein Altpulver sein, welches bereits in einem vorhergehenden Bau vorgang als unverfestigtes und/oder überschüssiges Pulver übriggeblieben ist, und die zweite Pulverkomponente kann ein Neupulver sein. Die untere Begrenzung des ersten bzw. des zweiten Behälters ist vorzugsweise ein Behälterboden des jeweiligen Behälters. Vorzugsweise ist die untere Begrenzung des ersten bzw. des zweiten Behälters gegenüberliegend einem Behälterdeckel des ers ten Behälters (s.u.) bzw. der Oberseite des zweiten Behälters vorgesehen. In the following, the powder mixture is described as a mixture of the first and second powder components. However, the invention is not limited to the use of two powder components; rather, three or more powder components can also be provided for use with the mixing device, in particular mixed by it. The first and second powder components and any further powder components preferably differ from one another in their chemical and / or physical properties. For example, the first powder component can be an old powder, which was already left over in a previous construction process as non-solidified and / or excess powder, and the second powder component can be a new powder. The lower limit of the first or the second container is preferably a container bottom of the respective container. The lower boundary of the first or the second container is preferably provided opposite a container lid of the first container (see below) or the top of the second container.
Weiter weist der zweite Behälter der Mischvorrichtung zumindest eine Fluidisierungs zone auf zum Einleiten eines Gases in den zweiten Behälter. Vorzugsweise ist die zu mindest eine Fluidisierungszone in einem unteren Behälterbereich des zweiten Behäl ters vorgesehen. Der untere Behälterbereich ist insbesondere ein an die untere Be grenzung des zweiten Behälters angrenzender Flöhenbereich des zweiten Behälters. Optional kann eine weitere (zweite) Fluidisierungszone zum Einleiten eines Gases in den ersten Behälter vorgesehen sein. Vorzugsweise ist oder sind die Fluidisierungs- zone(n) jeweils durch einen Flohlraum gebildet, der durch ein Gaseinleitelement, ins besondere ein Lochblech und/oder eine poröse Platte, von dem ersten bzw. zweiten Behälter getrennt ist. Furthermore, the second container of the mixing device has at least one fluidization zone for introducing a gas into the second container. The at least one fluidization zone is preferably provided in a lower container region of the second container. The lower container area is in particular a flea area of the second container which is adjacent to the lower boundary of the second container. A further (second) fluidization zone for introducing a gas into the first container can optionally be provided. Preferably, the fluidization zone (s) is or are each formed by a flea space which is separated from the first or second container by a gas inlet element, in particular a perforated plate and / or a porous plate.
Die Mischvorrichtung umfasst weiter eine Pulverleitung, die an die Ausgabeöffnung des ersten Behälters anschließt und in den zweiten Behälter hineingeführt ist. Die Pul verleitung ist vorzugsweise im Wesentlichen außerhalb des ersten Behälters vorgese hen. "Im Wesentlichen außerhalb des ersten Behälters" meint dabei, dass die Pulver leitung über den Großteil ihrer Leitungslänge außerhalb des ersten Behälters vorgese hen ist, und insbesondere nur der in den zweiten Behälter hineingeführte Abschnitt der Pulverleitung innerhalb des ersten Behälters vorgesehen ist. The mixing device further comprises a powder line which connects to the dispensing opening of the first container and is led into the second container. The powder line is preferably provided substantially outside the first container. “Essentially outside of the first container” means that the powder line is provided over the majority of its line length outside of the first container, and in particular only the section of the powder line inserted into the second container is provided inside the first container.
Die Pulverleitung bildet somit, beispielsweise als eine Rohrleitung, eine pulverfüh rende Verbindung der Ausgabeöffnung des ersten Behälters mit dem Innenraum des zweiten Behälters. Dies ermöglicht beispielweise eine Förderung der ersten und/oder zweiten Pulverkomponente in einem Kreislauf, wobei beispielsweise die Pulverkompo- nente(n) durch Fluidisierung in dem zweiten Behälter über dessen zumindest ab schnittsweise offen ausgebildete Oberseite aus diesem austritt bzw. austreten und in den ersten Behälter gelangt bzw. gelangen und von dort wiederum über die Pulverlei- tung zurück in den zweiten Behälter. Diese Förderung in einem Kreislauf kann bei spielsweise zu einer guten Durchmischung der beiden Pulverkomponenten führen. Dabei ist die Fluidisierungszone in bzw. an dem zweiten Behälter vorgesehen und die Ausgabeöffnung, an die die Pulverleitung anschließt, ist an dem ersten Behälter vor gesehen, d. h. der Bereich, in dem das Pulver fluidisiert wird (also in dem zweiten Be hälter) und ein Ausgabebereich des Pulvers (ein unterer Bereich des ersten Behälters nahe der Ausgabeöffnung) sind räumlich voneinander getrennt. Dadurch kann bei spielsweise eine möglichst lange Wegstrecke erzielt werden, die das Pulver bei der Förderung in einem Kreislauf zurücklegt bzw. über die sich die Pulverkomponenten miteinander vermischen können. Insgesamt kann somit mit der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung eine Vorrichtung zum Mischen verschiedener Pulverkomponenten bereitgestellt sein, mit der ein Mischvorgang auf einfache Art und Weise und/oder zu mindest teilweise automatisch und/oder möglichst reproduzierbar durchführbar ist und/oder mit der eine möglichst homogene Pulvermischung herstellbar ist. The powder line thus forms, for example as a pipeline, a pulverfüh-generating connection between the dispensing opening of the first container and the interior of the second container. This enables, for example, the first and / or second powder component to be conveyed in a circuit, for example the powder component (s) exiting or exiting the second container through fluidization in the second container via its upper side, which is at least partially open, and into the first container arrives or arrive and from there in turn via the powder back into the second container. This promotion in a circuit can, for example, lead to good mixing of the two powder components. The fluidization zone is provided in or on the second container and the dispensing opening to which the powder line connects is seen on the first container, ie the area in which the powder is fluidized (ie in the second container) and a Dispensing areas of the powder (a lower area of the first container near the dispensing opening) are spatially separated from one another. In this way, for example, the longest possible distance can be achieved that the powder covers in a circuit during conveyance or over which the powder components can mix with one another. Overall, the mixing device according to the invention can provide a device for mixing different powder components with which a mixing process can be carried out in a simple manner and / or at least partially automatically and / or as reproducibly as possible and / or with which a powder mixture that is as homogeneous as possible can be produced .
Vorzugsweise ist der zweite Behälter im Wesentlichen innerhalb des ersten Behälters angeordnet. Somit ist gemäß dieser bevorzugten Ausbildung der erste Behälter als ein Außenbehälter und der zweite Behälter als ein Innenbehälter ausgebildet, wobei der zweite Behälter über den ersten Behälter beispielsweise auch überstehen kann. Damit ist es beispielsweise möglich, eine möglichst kompakte, d. h. platzsparende, Misch vorrichtung bereitzustellen und/oder den Betrieb und/oder Aufbau der Mischvorrich tung möglichst einfach zu gestalten, da das aus dem zweiten Behälter durch Fluidisie rung austretende Pulver direkt in den ersten Behälter gelangt und somit beispiels weise keine weiteren strukturellen Elemente, wie z.B. Pulverleitungen, als zusätzliche Verbindung zwischen den beiden Behältern erforderlich sind. Preferably, the second container is arranged substantially within the first container. Thus, according to this preferred embodiment, the first container is designed as an outer container and the second container is designed as an inner container, the second container also being able to protrude over the first container, for example. This makes it possible, for example, to have a compact as possible, i. H. Space-saving, mixing device to provide and / or to make the operation and / or construction of the Mischvorrich device as simple as possible, since the powder emerging from the second container by fluidization flows directly into the first container and thus, for example, no further structural elements, such as Powder lines are required as an additional connection between the two containers.
Weiter bevorzugt ist der zweite Behälter im Wesentlichen in allen Raumrichtungen von dem ersten Behälter beabstandet in diesem vorgesehen, noch weiter bevorzugt im Wesentlichen mittig in dem ersten Behälter. Der Begriff "im Wesentlichen in allen Raumrichtungen von dem ersten Behälter beabstandet" meint dabei, dass ein ab schnittsweises Berühren des ersten und des zweiten Behälters nicht ausgeschlossen ist, beispielsweise können strukturelle Elemente zur Befestigung des zweiten im ers ten Behälter vorgesehen sein, welche die beiden Behälter miteinander verbinden. Durch die Beabstandung der beiden Behälter voneinander ist es beispielsweise mög lich eine verbesserte Durchmischung der beiden Pulverkomponenten und/oder eine gute Förderung im Kreislauf (s.o.) zu erzielen. More preferably, the second container is provided in substantially all spatial directions from the first container in the latter, even more preferably substantially in the center of the first container. The term "essentially spaced from the first container in all spatial directions" means that touching the first and second containers in sections is not excluded Connect containers together. By spacing the two containers apart, it is possible, for example, to achieve improved mixing of the two powder components and / or good circulation in the circuit (see above).
Vorzugsweise ist der erste Behälter zu einer Oberseite hin durch einen Behälterdeckel verschließbar und der zweite Behälter ist innerhalb des ersten Behälters so vorgese hen, dass eine obere Begrenzung des zweiten Behälters von dem Behälterdeckel des ersten Behälters beabstandet ist. Die obere Begrenzung des zweiten Behälters kann beispielsweise als ein Behälterrand des zweiten Behälters ausgebildet sein. Weiter bevorzugt ist die Pulverleitung durch den Behälterdeckel des ersten Behälters in den zweiten Behälter hineingeführt. Alternativ oder zusätzlich ist die Pulverleitung vorzugs weise in einen Bereich des zweiten Behälters hineingeführt, der der untersten Hälfte, weiter bevorzugt dem untersten Drittel, eines Abstands der unteren Begrenzung, bei spielsweise einem Behälterboden, des zweiten Behälters von der oberen Begrenzung, beispielsweise einem Behälterrand, des zweiten Behälters entspricht. Allgemein ist es bevorzugt, dass ein durch die Pulverleitung gebildeter Zulauf in den zweiten Behälter unterhalb der oberen Begrenzung des zweiten Behälters vorgesehen ist. Preferably, the first container can be closed on an upper side by a container lid and the second container is provided within the first container in such a way that an upper boundary of the second container is spaced from the container lid of the first container. The upper delimitation of the second container can be designed, for example, as a container edge of the second container. More preferably, the powder line is led into the second container through the container cover of the first container. As an alternative or in addition, the powder line is preferably led into an area of the second container that corresponds to the lower half, more preferably the lower third, of a distance between the lower limit, for example a container bottom, of the second container from the upper limit, for example a container edge, of the second container corresponds. In general, it is preferred that an inlet formed by the powder line is provided into the second container below the upper limit of the second container.
Dadurch, dass der zweite Behälter zu einer Oberseite hin zumindest abschnittsweise offen ausgebildet ist und seine obere Begrenzung vom Behälterdeckel des ersten Be hälters beabstandet ist, ist es beispielsweise möglich, dass das Pulver, welches in dem zweiten Behälter durch Einleiten des Gases in einen fluidähnlichen Zustand ver setzt wird, über die obere Begrenzung des zweiten Behälters austreten und in den ersten Behälter gelangen kann. Dies kann beispielsweise eine Förderung des Pulvers in einem Kreislauf, d. h. von dem zweiten Behälter in den ersten Behälter und von dort durch die Pulverleitung wieder in den zweiten Behälter, verbessern und somit zu einer besonders guten, insbesondere homogenen, Durchmischung des Pulvers bzw. Vermi schen der zwei oder mehr Pulverkomponenten führen. Because the second container is designed to be open at least in sections towards an upper side and its upper boundary is spaced from the container lid of the first container, it is possible, for example, that the powder which is in the second container by introducing the gas into a fluid-like state ver is set, can exit over the upper limit of the second container and enter the first container. This can, for example, be a conveyance of the powder in a circuit, i. H. from the second container into the first container and from there through the powder line back into the second container, and thus lead to particularly good, in particular homogeneous, mixing of the powder or mixing of the two or more powder components.
Vorzugsweise ist an der unteren Begrenzung, beispielsweise einem Behälterboden, des zweiten Behälters eine Pulveröffnung zur Ausgabe der ersten und/oder der zwei ten Pulverkomponente vorgesehen. Damit ist es beispielsweise möglich, beim Zufüh- ren des (gemischten) Pulvers zur additiven Herstellvorrichtung oder einem Vorratsbe hälter das in der Mischvorrichtung vorhandene Pulver möglichst vollständig zu entneh men, d.h. insbesondere auch den zweiten Behälter möglichst vollständig zu entleeren. A powder opening for dispensing the first and / or the second powder component is preferably provided on the lower boundary, for example a container bottom, of the second container. This makes it possible, for example, to Ren of the (mixed) powder to the additive manufacturing device or a Vorratsbe container to remove the powder present in the mixing device as completely as possible, ie in particular to empty the second container as completely as possible.
Weiter umfasst die Mischvorrichtung vorzugsweise zumindest eine erste Verschluss einrichtung, die dazu ausgebildet ist, die Ausgabeöffnung des ersten Behälters zu ver schließen und/oder freizugeben. Alternativ oder zusätzlich umfasst die Mischvorrich tung vorzugsweise zumindest eine zweite Verschlusseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, die Pulveröffnung des zweiten Behälters zu verschließen und/oder freizugeben.Furthermore, the mixing device preferably comprises at least one first closure device which is designed to close and / or release the dispensing opening of the first container. As an alternative or in addition, the mixing device preferably comprises at least one second closure device which is designed to close and / or release the powder opening of the second container.
Die erste und/oder zweite Verschlusseinrichtung können beispielsweise als Pulver ventil und/oder als Quetschventil und/oder als Kegelventil ausgebildet sein. Weiter be vorzugt sind die erste Verschlusseinrichtung und die zweite Verschlusseinrichtung ausgebildet, die jeweilige Ausgabeöffnung bzw. Pulveröffnung in Abhängigkeit von ei nem Betriebszustand der jeweils anderen Verschlusseinrichtung und/oder in Abhän gigkeit von einem definierten Betriebsmodus der Mischvorrichtung zu verschließen und/oder freizugeben. Ein Betriebszustand bezeichnet insbesondere einen Zustand, in dem die Ausgabeöffnung oder Pulveröffnung durch die jeweiligen Verschlusseinrich tungen verschlossen oder freigegeben, d. h. geöffnet, ist. Insbesondere kann Pulver aus dem jeweiligen Behälter durch die Ausgabeöffnung bzw. Pulveröffnung austreten, wenn die jeweilige Öffnung freigegeben ist. Entsprechend ist kein Pulveraustritt durch die jeweilige Öffnung möglich, wenn diese durch die jeweilige Verschlusseinrichtung verschlossen ist. Weiter bevorzugt ist die erste und/oder zweite Verschlusseinrichtung dazu ausgebildet, einen Pulverstrom (durchströmendes Pulvervolumen pro Zeitein heit) dadurch hindurch einzustellen. Vorzugsweise ist in Hinblick auf die Verschluss einrichtungen bei der Mischvorrichtung zumindest einer der folgenden Betriebszu stände vorgesehen: The first and / or second closure device can be designed, for example, as a powder valve and / or as a pinch valve and / or as a cone valve. Further preferably, the first closure device and the second closure device are designed to close and / or release the respective dispensing opening or powder opening depending on an operating state of the respective other closure device and / or depending on a defined operating mode of the mixing device. An operating state refers in particular to a state in which the dispensing opening or powder opening is closed or released by the respective closure devices, i.e. H. is open. In particular, powder can emerge from the respective container through the dispensing opening or powder opening when the respective opening is released. Accordingly, it is not possible for powder to escape through the respective opening if it is closed by the respective closure device. More preferably, the first and / or second closure device is designed to set a flow of powder (powder volume flowing through it per unit of time) through it. With regard to the closure devices, at least one of the following operating states is preferably provided for the mixing device:
- ein erster Zustand, bei dem die Ausgabeöffnung des ersten Behälters freigege ben und die Pulveröffnung des zweiten Behälters verschlossen ist; - A first state in which the dispensing opening of the first container is freege ben and the powder opening of the second container is closed;
- ein zweiter Zustand, bei dem die Ausgabeöffnung des ersten Behälters ver schlossen und die Pulveröffnung des zweiten Behälters freigegeben ist; - A second state in which the dispensing opening of the first container closed ver and the powder opening of the second container is released;
- ein dritter Zustand, bei dem die Ausgabeöffnung des ersten Behälters und die Pulveröffnung des zweiten Behälters beide verschlossen sind (erste Variante) oder beide freigegeben sind (zweite Variante). Vorzugsweise sind die Betriebszustände der Mischvorrichtung verschiedenen Be triebsmodi der Mischvorrichtung zugeordnet. Beispielsweise kann ein Betriebsmodus "Füllen" vorgesehen sein, in dem die erste und/oder zweite Pulverkomponente dem ersten und/oder zweiten Behälter zugeführt werden, d. h. der bzw. die Behälter befüllt wird/werden. In diesem Betriebsmodus ist die Ausgabeöffnung des ersten Behälters vorzugsweise verschlossen, sodass kein Pulver durch diese austritt. Die Pulveröff nung des zweiten Behälters kann dabei wahlweise geöffnet, d.h. freigegeben, sein, um einen Pulveraustausch zwischen dem zweiten und den ersten Behälter zu erlau ben, oder sie kann ebenfalls verschlossen sein. Dies entspricht obigen zweiten Be triebszustand bzw. obiger erster Variante des dritten Betriebszustands. a third state in which the dispensing opening of the first container and the powder opening of the second container are both closed (first variant) or both are released (second variant). The operating states of the mixing device are preferably assigned to different operating modes of the mixing device. For example, a “filling” operating mode can be provided in which the first and / or second powder component is supplied to the first and / or second container, ie the container (s) is / are filled. In this operating mode, the dispensing opening of the first container is preferably closed so that no powder emerges through it. The powder opening of the second container can optionally be opened, ie released, in order to permit powder exchange between the second and the first container, or it can also be closed. This corresponds to the above second operating state or the above first variant of the third operating state.
Weiter kann beispielsweise ein Betriebsmodus "Mischen" der Mischvorrichtung vorge sehen sein, in dem die erste und zweite Pulverkomponente miteinander vermischt werden. Vorzugsweise erfolgt dies unter der oben beschriebenen Förderung des Pul vers in einem Kreislauf. In diesem Betriebsmodus ist vorzugsweise die Ausgabeöff nung des ersten Behälters freigegeben und die Pulveröffnung des zweiten Behälters verschlossen, entsprechend dem obigen ersten Betriebszustand. Furthermore, for example, a “mixing” operating mode of the mixing device can be provided in which the first and second powder components are mixed with one another. This is preferably done with the above-described conveyance of the powder in a circuit. In this operating mode, the output opening of the first container is preferably released and the powder opening of the second container is closed, corresponding to the above first operating state.
Weiter kann beispielsweise ein Betriebsmodus "Fördern" der Mischvorrichtung vorge sehen sein, in dem die erste und/oder zweite Pulverkomponente bzw. das Pulverge misch der additiven Fierstellvorrichtung und/oder einem Vorratsbehälter zugeführt wer den. In diesem Betriebsmodus sind vorzugsweise sowohl die Ausgabeöffnung, als auch die Pulveröffnung freigegeben, um beispielsweise eine möglichst vollständige Entleerung der Mischvorrichtung zu ermöglichen. Dies entspricht obiger zweiter Vari ante des dritten Betriebszustandes. Furthermore, for example, a "conveying" operating mode of the mixing device can be provided in which the first and / or second powder component or the powder mixture is supplied to the additive Fierstellvorrichtung and / or a storage container. In this operating mode, both the dispensing opening and the powder opening are preferably released in order, for example, to enable the mixing device to be emptied as completely as possible. This corresponds to the above second variant of the third operating state.
Insgesamt ermöglichen die Verschlusseinrichtungen somit beispielsweise die Durch führung unterschiedlicher Vorgänge in bzw. mittels der Mischvorrichtung. Overall, the closure devices thus enable different processes to be carried out in or by means of the mixing device, for example.
Vorzugsweise ist bzw. sind ein unterer Bereich des ersten Behälters, insbesondere dessen untere Begrenzung, und/oder der untere Bereich des zweiten Behälters, ins besondere dessen untere Begrenzung, zumindest abschnittsweise trichterförmig aus- gebildet. Damit kann beispielsweise eine Ausgabe der ersten und/oder zweiten Pul verkomponente durch die Ausgabeöffnung des ersten Behälters bzw. die Pulveröff nung des zweiten Behälters vereinfacht werden und/oder das Pulver kann im Wesent lichen vollständig aus dem jeweiligen Behälter entnommen werden. Insbesondere kann durch die trichterförmige Ausgestaltung beispielsweise verhindert werden, dass sich schlecht durchmischte Bereiche in dem jeweiligen Behälter ausbilden. A lower area of the first container, in particular its lower boundary, and / or the lower area of the second container, in particular its lower boundary, is or are preferably funnel-shaped at least in sections. educated. In this way, for example, dispensing the first and / or second powder component through the dispensing opening of the first container or the powder opening of the second container can be simplified and / or the powder can essentially be completely removed from the respective container. In particular, the funnel-shaped configuration can, for example, prevent poorly mixed areas from forming in the respective container.
Vorzugsweise ist ein unterer Bereich des ersten Behälters, insbesondere die Ausga beöffnung, an ein Fördermodul anschließbar oder ist daran angeschlossen. Das För dermodul kann insbesondere eine Pumpe, vorzugsweise eine pneumatische Pulver pumpe, umfassen zum Fördern der ersten und/oder zweiten Pulverkomponente. Das Anschließen der Ausgabeöffnung an das Fördermodul kann insbesondere ein An schließen mittels der Pulverleitung meinen. Die Pumpe ist vorzugsweise zur stoßwei sen Förderung des Pulvers ausgebildet. Alternativ kann die Pumpe auch zu einer kon tinuierlichen Förderung des Pulvers ausgebildet sein. Alternativ zu der integralen Be reitstellung eines Fördermoduls mit der Mischvorrichtung kann dieses auch separat von der Mischvorrichtung, d. h. als ein externes Fördermodul, vorgesehen sein. Bei spielsweise kann das Fördermodul Bestandteil einer Dockingstation der Fierstellvor richtung sein, wobei die Dockingstation zur Aufnahme der Mischvorrichtung ausgebil det ist. A lower region of the first container, in particular the discharge opening, can preferably be connected to a conveyor module or is connected to it. The conveyor module can in particular comprise a pump, preferably a pneumatic powder pump, for conveying the first and / or second powder component. The connection of the dispensing opening to the delivery module can in particular mean a connection by means of the powder line. The pump is preferably designed for stoßwei sen conveyance of the powder. Alternatively, the pump can also be designed for continuous delivery of the powder. As an alternative to the integral provision of a conveyor module with the mixing device, it can also be provided separately from the mixing device, i. H. as an external conveyor module. For example, the conveyor module can be part of a docking station of the Fierstellvor direction, wherein the docking station for receiving the mixing device is ausgebil det.
Vorzugsweise ist an dem zweiten Behälter zumindest ein Ablenkelement vorgesehen, welches sich im Wesentlichen von einer Behälterwandung und/oder der oberen Be grenzung des zweiten Behälters in Richtung zumindest einer nächstgelegenen Wan dung des ersten Behälters erstreckt. Weiter bevorzugt ist das Ablenkelement ausge hend von der Behälterwandung bzw. der oberen Begrenzung des zweiten Behälters in Richtung der unteren Begrenzung des ersten Behälters und/oder in Richtung der Aus gabeöffnung des ersten Behälters geneigt. Das Ablenkelement kann beispielsweise ein gleichmäßigeres Ausfließen des in dem zweiten Behälter fluidisierten und aus die sem austretenden Pulvers bewirken, insbesondere durch Ablenken des aus dem zweiten Behälter austretenden Pulvers in Richtung der Wandung des ersten Behäl ters, was beispielsweise die Durchmischung der Pulver verbessern kann. Insbeson- dere kann durch das Bereitstellen des Ablenkelements einem Kernfluss des geförder ten Pulvers innerhalb des ersten und/oder zweiten Behälters entgegengewirkt werden. Vorzugsweise erstreckt sich das Ablenkelement im Wesentlichen über den gesamten Umfang des zweiten Behälters. Dies meint, dass das Ablenkelement den zweiten Be hälter in einer Schnittebene, insbesondere einer horizontalen Schnittebene, im We sentlichen lückenlos umgibt. At least one deflection element is preferably provided on the second container, which essentially extends from a container wall and / or the upper boundary of the second container in the direction of at least one nearest wall of the first container. More preferably, the deflecting element is inclined starting from the container wall or the upper boundary of the second container in the direction of the lower boundary of the first container and / or in the direction of the output opening of the first container. The deflecting element can, for example, cause the powder fluidized in the second container and exiting it to flow more evenly, in particular by deflecting the powder exiting the second container in the direction of the wall of the first container, which can improve the mixing of the powders, for example. In particular the latter can be counteracted by providing the deflecting element, a core flow of the powder being conveyed within the first and / or second container. The deflecting element preferably extends over substantially the entire circumference of the second container. This means that the deflecting element surrounds the second container essentially without any gaps in a section plane, in particular a horizontal section plane.
Vorzugsweise kann bzw. können der erste und/oder zweite Behälter manuell und/oder teilautomatisch und/oder automatisch befü llt werden, d.h. ist bzw. sind manuell und/o der teilautomatisch und/oder automatisch befüllbar, insbesondere über die Pulverlei tung. Zu diesem Zweck kann die in den zweiten Behälter hineingeführte Pulverleitung beispielsweise eine Einfüllöffnung außerhalb der Behälter aufweisen, über die die erste und/oder zweite Pulverkomponente beispielsweise aus einem externen Pulver vorrat zugeführt wird, oder die Pulverleitung selbst kann mit einem derartigen externen Pulvervorrat verbunden sein bzw. werden, oder eine separat bereitgestellte Zuführlei tung kann in den ersten und/oder zweiten Behälter hineingeführt sein oder, beispiels weise über ein (Pulver-)Ventil, mit der Pulverleitung verbunden sein. Vorzugsweise sind bei einem (teil-)automatischen Befüllen des ersten und/oder zweiten Behälters Sensoren zur Erfassung eines Pulverfüllstands in dem jeweiligen Behälter vorgese hen, um beispielsweise eine definierte Pulvermenge bzw. Füllstandshöhe in dem je weiligen Behälter und/oder ein definiertes Mischverhältnis der Pulverkomponenten si cherstellen zu können. Alternativ oder zusätzlich kann ein, insbesondere manuelles, Befüllen des oder der Behälter(s) durch Öffnen des Behälterdeckels des ersten Behäl ters erfolgen und der Pulverfüllstand beispielsweise durch ein Sichtfenster in dem ers ten und/oder zweiten Behälter überprüft werden. Das hier beschriebene Befüllen ent spricht vorzugsweise dem oben beschriebenen Betriebsmodus "Füllen" der Mischvor richtung. The first and / or second container can preferably be filled manually and / or partially automatically and / or automatically, i.e. it can be filled manually and / or partially automatically and / or automatically, in particular via the powder line. For this purpose, the powder line introduced into the second container can have, for example, a filling opening outside the container, via which the first and / or second powder component is supplied, for example from an external powder supply, or the powder line itself can be connected or connected to such an external powder supply , or a separately provided feed line can be led into the first and / or second container or, for example, connected to the powder line via a (powder) valve. In the case of a (partially) automatic filling of the first and / or second container, sensors for detecting a powder level in the respective container are preferably provided, for example to determine a defined powder quantity or level in the respective container and / or a defined mixing ratio of the powder components to be able to ensure. Alternatively or additionally, the container (s) can be filled, in particular manually, by opening the container lid of the first container and the powder level can be checked, for example, through a viewing window in the first and / or second container. The filling described here preferably corresponds to the "Filling" operating mode of the mixing device described above.
Alternativ oder zusätzlich ist die Pulverleitung vorzugsweise mit einer Entnahmelei tung zur Entnahme der Pulvermischung bzw. der ersten und/oder zweiten Pulverkom ponente aus der Mischvorrichtung verbunden. Die Entnahmeleitung kann insbeson dere in die additive Fierstellvorrichtung hinein geführt sein, beispielsweise zu einem Vorratsbehälter zur Aufnahme des pulverförmigen Aufbaumaterials, welches bei der Herstellung eines dreidimensionalen Objekts verwendet wird. Die Entnahmeleitung, beispielsweise eine Rohrleitung, kann beispielsweise über ein Ventil mit der Pulverlei tung der Mischvorrichtung in Verbindung stehen. Alternativ kann die Entnahmeleitung beispielsweise direkt an die Ausgabeöffnung des ersten Behälters anschließbar sein. Ein Vorgang der Entnahme der Pulvermischung aus der Mischvorrichtung ist vorzugs weise ein oben beschriebener Betriebsmodus "Fördern" der Mischvorrichtung. Alternatively or additionally, the powder line is preferably connected to an extraction line for removing the powder mixture or the first and / or second powder component from the mixing device. The extraction line can in particular be led into the additive Fierstellvorrichtung into, for example to a storage container for receiving the powdery building material, which in the Manufacture of a three-dimensional object is used. The extraction line, for example a pipeline, can be connected to the powder line of the mixing device, for example via a valve. Alternatively, the removal line can be connected directly to the dispensing opening of the first container, for example. A process of removing the powder mixture from the mixing device is preferably an above-described "conveying" operating mode of the mixing device.
Vorzugsweise umfasst die Mischvorrichtung weiter eine Befeuchtungseinrichtung zur Befeuchtung der ersten und/oder zweiten Pulverkomponente in der Pulverleitung. Die Befeuchtungseinrichtung kann beispielsweise einen Behälter mit einer Flüssigkeit um fassen, in dem sich ein Zerstäuber befindet, und einen Pulverbehälter, in dem sich das zu befeuchtende Pulver befindet, d. h. der mit der Pulverleitung in Verbindung steht. In dem Pulverbehälter ist beispielsweise eine Fluidisierplatte angeordnet, durch die ein Gas in das Pulver eingeleitet wird. Das Gas wird dabei vorzugsweise in einem Kreislauf geführt, wobei es bei Durchleiten durch den die Flüssigkeit umfassenden Be hälter befeuchtet wird, d. h. der Feuchtigkeitsgehalt des Gases erhöht wird, und beim Durchleiten durch den Pulverbehälter diese Feuchtigkeit wieder an das Pulver abgibt. Vorzugsweise ist in dem Kreislauf, in dem das Gas geleitet wird, weiter ein Filtersys tem zum Reinigen des Gases von Pulverpartikeln vorgesehen. The mixing device preferably further comprises a moistening device for moistening the first and / or second powder component in the powder line. The moistening device can, for example, comprise a container with a liquid in which an atomizer is located, and a powder container in which the powder to be moistened is located, i. H. which is in connection with the powder line. For example, a fluidizing plate through which a gas is introduced into the powder is arranged in the powder container. The gas is preferably conducted in a circuit, where it is humidified when passing through the container comprising the liquid, d. H. the moisture content of the gas is increased, and when it is passed through the powder container, this moisture is released back into the powder. A filter system for cleaning powder particles from the gas is preferably also provided in the circuit in which the gas is passed.
Alternativ oder zusätzlich zu der Bereitstellung einer Befeuchtungseinrichtung kann das Gas, welches durch die zumindest eine Fluidisierungszone in den zweiten Behäl ter eingeleitet wird, einen hohen Feuchtigkeitsgehalt aufweisen und somit zur Be feuchtung des Pulvers dienen bzw. der zweite Behälter der Mischvorrichtung kann als ein oben beschriebener Pulverbehälter einer Befeuchtungseinrichtung ausgebildet sein. Durch die Befeuchtung des Pulvers kann beispielsweise ein Austrag und/oder eine elektrostatische Aufladung von kleinen Pulverpartikeln während dem Mischen und Fördern der Pulverkomponenten verhindert oder zumindest verringert werden. As an alternative or in addition to the provision of a humidifying device, the gas which is introduced into the second container through the at least one fluidization zone can have a high moisture content and thus serve to humidify the powder or the second container of the mixing device can be used as one described above Be formed powder container of a humidifier. By moistening the powder, for example, discharge and / or electrostatic charging of small powder particles during the mixing and conveying of the powder components can be prevented or at least reduced.
Vorzugsweise ist die Mischvorrichtung bewegbar, insbesondere verfahrbar, ausgebil det. Dadurch ist es beispielsweise möglich, mittels der Mischvorrichtung Pulvermi schungen für verschiedene additive Herstellvorrichtungen bereitzustellen, da die Mischvorrichtung auf einfache Art und Weise zu der jeweiligen Herstellvorrichtung ge bracht werden kann. The mixing device is preferably movable, in particular displaceable, ausgebil det. This makes it possible, for example, to provide powder mixtures for various additive manufacturing devices by means of the mixing device, since the Mixing device can be brought to the respective manufacturing device in a simple manner.
Eine erfindungsgemäße additive Herstellvorrichtung dient zur Herstellung eines dreidi mensionalen Objekts durch schichtweises selektives Verfestigen eines Aufbaumateri als. Das Aufbaumaterial umfasst eine von einer oben beschriebenen Mischvorrichtung bereitgestellte Pulvermischung. Alternativ oder zusätzlich weist die Herstellvorrichtung eine oben beschriebene Mischvorrichtung auf und/oder ist mit dieser verbunden. Da mit sind die oben beschriebenen Wirkungen der Mischvorrichtung beispielsweise auch bei der Verwendung der Pulvermischung in einer additiven Herstellvorrichtung bzw. in einem additiven Herstellungsverfahren erzielbar. An additive manufacturing device according to the invention is used to manufacture a three-dimensional object by selectively solidifying a build-up material in layers. The building material comprises a powder mixture provided by a mixing device described above. As an alternative or in addition, the manufacturing device has and / or is connected to a mixing device described above. The above-described effects of the mixing device can therefore also be achieved, for example, when the powder mixture is used in an additive manufacturing device or in an additive manufacturing process.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zur Herstellung einer Pulvermischung aus ei ner ersten Pulverkomponente und zumindest einer zweiten Pulverkomponente in einer Mischvorrichtung. In dem Verfahren wird bzw. ist die erste und/oder die zweite Pulver komponente durch einen, d. h. in einem, ersten Behälter aufgenommen, wobei an ei ner unteren Begrenzung des ersten Behälters eine Ausgabeöffnung zum Ausgeben der ersten und/oder zweiten Pulverkomponente vorgesehen ist, und die erste und/o der die zweite Pulverkomponente wird bzw. ist durch einen, d. h. in einem, zweiten Behälter aufgenommen, wobei der zweite Behälter zu einer Oberseite hin zumindest abschnittsweise offen ausgebildet ist. Der zweite Behälter weist, insbesondere in ei nem unteren Behälterbereich, zumindest eine erste Fluidisierungszone auf zum Einlei ten eines Gases in den zweiten Behälter und die Mischvorrichtung umfasst weiter eine Pulverleitung, die an die Ausgabeöffnung des ersten Behälters anschließbar ist bzw. angeschlossen ist und in den zweiten Behälter hineinführbar ist bzw. hineingeführt ist. Damit ist beispielsweise ein Verfahren zur Herstellung einer Pulvermischung bereitge stellt, mit dem dieselben Wirkungen erzielt werden können wie in der oben beschrie benen Mischvorrichtung. Es sei hier nochmals bemerkt, dass das Verfahren auch mit mehr als zwei Pulverkomponenten durchführbar ist. A method according to the invention is used to produce a powder mixture from a first powder component and at least one second powder component in a mixing device. In the method, the first and / or the second powder component is or is by one, i. H. received in a, first container, wherein a dispensing opening for dispensing the first and / or second powder component is provided at a lower limit of the first container, and the first and / or the second powder component is or is through a, d. H. accommodated in a second container, the second container being designed to be open at least in sections towards an upper side. The second container has, in particular in a lower container area, at least one first fluidization zone for introducing a gas into the second container, and the mixing device further comprises a powder line which can be or is connected to the dispensing opening of the first container and into the second container can be introduced or is introduced. Thus, for example, a method for producing a powder mixture is provided with which the same effects can be achieved as in the mixing device described above. It should be noted here again that the method can also be carried out with more than two powder components.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren zumindest einen der folgenden Schritte, vor zugsweise alle folgenden Schritte: a) Einleiten eines Gases durch die erste Fluidisierungszone in den zweiten Be hälter und/oder durch eine zweite Fluidisierungszone in den ersten Behälter; b) manuelles oder und/oder teilautomatisches und/oder automatisches Einfüllen der ersten und/oder zweiten Pulverkomponente in den ersten und/oder zweiten Behäl ter; c) Mischen der ersten und zweiten Pulverkomponente aus dem ersten und/oder zweiten Behälter, insbesondere in Kombination mit Schritt a); d) Ausleiten der ersten und/oder zweiten Pulverkomponente durch die Ausga beöffnung des ersten Behälters aus dem ersten Behälter über die Pulverleitung in die additive Fierstellvorrichtung und/oder einen Vorratsbehälter, insbesondere in Kombi nation mit Schritt a). The method preferably comprises at least one of the following steps, preferably all of the following steps: a) introducing a gas through the first fluidization zone into the second container and / or through a second fluidization zone into the first container; b) manual and / or semi-automatic and / or automatic filling of the first and / or second powder component into the first and / or second container; c) mixing the first and second powder components from the first and / or second container, in particular in combination with step a); d) Diverting the first and / or second powder component through the output opening of the first container from the first container via the powder line into the additive Fierstellvorrichtung and / or a storage container, in particular in combination with step a).
Vorzugsweise wird bei einer manuellen Befüllung des ersten und/oder zweiten Behäl ters der Schritt a) weggelassen. Step a) is preferably omitted when the first and / or second container is filled manually.
Das Einleiten eines Gases durch die erste und/oder zweite Fluidisierungszone im Schritt a) wird vorzugsweise zumindest zeitweise durchgeführt. Es ist jedoch auch möglich, dass durch zumindest eine der beiden Fluidisierzonen zumindest zeitweise kein Gas eingeleitet wird. The introduction of a gas through the first and / or second fluidization zone in step a) is preferably carried out at least temporarily. However, it is also possible that no gas is introduced at least temporarily through at least one of the two fluidizing zones.
Das Einfüllen der ersten und/oder zweiten Pulverkomponente (Schritt b) kann für jede Pulverkomponente getrennt erfolgen. Alternativ können die beiden Pulverkomponen ten auch gleichzeitig bzw. zusammen eingefüllt werden, beispielsweis in einem vorge mischten Zustand, der nicht dem durch die Mischvorrichtung zu erzielenden Durchmi schungsgrad entspricht. Das Einfüllen kann beispielsweise, wie weiter oben in Bezug auf die Mischvorrichtung beschrieben, durch Zuführen der ersten und/oder zweiten Pulverkomponente aus einem externen Pulvervorrat erfolgen. Vorzugsweise ent spricht Schritt b) dem oben beschriebenen Betriebsmodus "Füllen" der Mischvorrich tung. The filling of the first and / or second powder component (step b) can be carried out separately for each powder component. Alternatively, the two powder components can also be filled in simultaneously or together, for example in a pre-mixed state that does not correspond to the degree of mixing to be achieved by the mixing device. The filling can take place, for example, as described above with reference to the mixing device, by supplying the first and / or second powder component from an external powder supply. Step b) preferably corresponds to the "filling" operating mode of the mixing device described above.
Beim Mischen der ersten und zweiten Pulverkomponente im Schritt c) wird das Pulver, d. h. die erste und/oder zweite Pulverkomponente, vorzugsweise in einem Kreislauf gefördert, wie oben beschrieben. Vorzugsweise entspricht Schritt c) dem oben be schriebenen Betriebsmodus "Mischen" der Mischvorrichtung. Vorzugsweise wird Schritt c) bis zum Erreichen eines vorab festgelegten Durchmischungsgrades der ers ten und zweiten Pulverkomponente und/oder während einer vorab festgelegten Zeit spanne durchgeführt. Schritt d) entspricht vorzugsweise dem oben beschriebenen Be triebsmodus "Fördern" der Mischvorrichtung. When mixing the first and second powder components in step c), the powder, ie the first and / or second powder component, is preferably in a cycle promoted as described above. Preferably, step c) corresponds to the above-described "Mixing" operating mode of the mixing device. Preferably, step c) is carried out until a predetermined degree of mixing of the first and second powder components is reached and / or during a predetermined period of time. Step d) preferably corresponds to the "conveying" operating mode of the mixing device described above.
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Be schreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen. Further features and usefulnesses of the invention emerge from the description of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings.
Fig. 1 ist eine schematische, teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht einer Vor richtung zum generativen Fierstellen eines dreidimensionalen Objekts mit einer Mischvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Er findung. Fig. 1 is a schematic, partially sectioned view of a device for generative Fierstellen a three-dimensional object with a mixing device according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 ist eine schematische, im Schnitt dargestellte Ansicht der in Fig. 1 gezeig ten Mischvorrichtung. Fig. 2 is a schematic, sectional view of the mixer shown in Fig. 1 th.
Fig. 3 ist eine schematische Ansicht eines unteren Bereichs eines Innenbehälters der in Fig. 2 gezeigten Mischvorrichtung. FIG. 3 is a schematic view of a lower region of an inner container of the mixing device shown in FIG. 2.
Fig. 4a bis 4c sind schematische Ansichten der in Fig. 2 und 3 gezeigten Mischvor richtung in einem ersten, zweiten und dritten Betriebszustand. 4a to 4c are schematic views of the mixing device shown in FIGS. 2 and 3 in a first, second and third operating state.
Fig. 5 zeigt schematisch Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Her stellung einer Pulvermischung unter Verwendung der in den Figuren 2 bis 4c gezeigten Mischvorrichtung. Fig. 5 shows schematically steps of a method according to the invention for producing a powder mixture using the mixing device shown in Figures 2 to 4c.
Im Folgenden wird mit Bezug auf Fig. 1 eine Ausführungsform einer additiven Herstell vorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Mischvorrichtung beschrieben. Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung ist rein beispielhaft als eine Lasersinter- oder Laserschmelz vorrichtung 1 ausgebildet. Zum Aufbauen eines Objekts 2 enthält sie eine Prozess kammer 3 mit einer Kammerwandung 4. In der Prozesskammer 3 ist ein nach oben offener Behälter 5 mit einer Behälterwan dung 6 angeordnet. Durch die obere Öffnung des Behälters 5 ist eine Arbeitsebene 7 definiert, wobei der innerhalb der Öffnung liegende Bereich der Arbeitsebene 7, der zum Aufbau des Objekts 2 verwendet werden kann, als Baufeld 8 bezeichnet wird. In the following, an embodiment of an additive manufacturing device with a mixing device according to the invention is described with reference to FIG. 1. The device shown in FIG. 1 is designed purely by way of example as a laser sintering or laser melting device 1. To build up an object 2, it contains a process chamber 3 with a chamber wall 4. In the process chamber 3, an upwardly open container 5 with a container wall 6 is arranged. A working plane 7 is defined by the upper opening of the container 5, the area of the working plane 7 lying within the opening, which can be used to build the object 2, is referred to as construction field 8.
In dem Behälter 5 ist ein in einer vertikalen Richtung V bewegbarer T räger 10 ange ordnet, an dem eine Grundplatte 11 angebracht ist, die den Behälter 5 nach unten ab schließt und damit dessen Boden bildet. Optional ist auf der Grundplatte 11 eine Bau plattform 12, wobei die Bauplattform 12 oder die Grundplatte 11 als Bauunterlage, auf der das Objekt 2 aufgebaut wird, dient. In Fig. 1 ist das in dem Behälter 5 auf der Bau plattform 12 zu bildende Objekt 2 unterhalb der Arbeitsebene 7 in einem Zwischenzu stand dargestellt mit mehreren verfestigten Schichten, umgeben von unverfestigt ge bliebenem Aufbaumaterial 13. In the container 5 is a movable in a vertical direction V carrier 10 is arranged on which a base plate 11 is attached, which closes the container 5 down and thus forms the bottom. Optionally, a construction platform 12 is on the base plate 11, the construction platform 12 or the base plate 11 serving as a construction base on which the object 2 is built. In Fig. 1 the object 2 to be formed in the container 5 on the construction platform 12 is shown below the working plane 7 in an intermediate position with several solidified layers, surrounded by building material 13 that remained unsolidified.
Die Lasersintervorrichtung 1 enthält weiter einen Vorratsbehälter 14 für ein durch elektromagnetische Strahlung verfestigbares pulverförmiges Aufbaumaterial 15. Zum Bereitstellen des pulverförmigen Aufbaumaterials 15, insbesondere einer Pulvermi schung aus einer ersten und einer zweiten Pulverkomponente, ist eine Mischvorrich tung 18 vorgesehen, welche weiter unten mit Bezug auf Fig. 2 und 3 näher beschrie ben wird. Die Mischvorrichtung 18 ist in der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform der Lasersintervorrichtung 1 außerhalb der Prozesskammer 3 vorgesehen, sie kann je doch auch zumindest teilweise innerhalb der Prozesskammer 3 vorgesehen sein. Die Mischvorrichtung 18 ist über eine Entnahmeleitung 19, beispielsweise einer Rohrlei tung, mit dem Vorratsbehälter 14 verbunden, um dem Vorratsbehälter 14 pulverförmi ges Aufbaumaterial 15 aus der Mischvorrichtung 18 zuzuführen. Die Mischvorrichtung 18 kann zumindest teilweise integral mit der Herstellvorrichtung 1 ausgebildet sein, d. h. in dieser vorgesehen sein, oder separat von der Lasersintervorrichtung 1 ausgebil det sein, d. h. extern von dieser vorgesehen sein. The laser sintering device 1 also contains a storage container 14 for a powdery building material 15 that can be solidified by electromagnetic radiation Fig. 2 and 3 will be described in more detail ben. In the embodiment of the laser sintering device 1 shown in FIG. 1, the mixing device 18 is provided outside the process chamber 3; however, it can also be provided at least partially inside the process chamber 3. The mixing device 18 is connected to the storage container 14 via a withdrawal line 19, for example a pipe line, in order to supply the storage container 14 with pulveriform building material 15 from the mixing device 18. The mixing device 18 can be at least partially formed integrally with the manufacturing device 1, i. H. be provided in this, or be ausgebil det separately from the laser sintering device 1, d. H. be provided externally from this.
Als Aufbaumaterial können verschiedene Arten von Pulver, insbesondere gemischte Pulver, verwendet werden, insbesondere Metallpulver, Kunststoffpulver, Keramikpul ver, Sand oder gefüllte Pulver. Anstelle von Pulver können auch andere geeignete Materialien als Aufbaumaterial verwendet werden, die zumindest eine von der Misch vorrichtung bereitgestellte Pulvermischung enthalten. Various types of powder, in particular mixed powder, can be used as the building material, in particular metal powder, plastic powder, ceramic powder, sand or filled powder. Instead of powder, other suitable ones can also be used Materials are used as building material which contain at least one powder mixture provided by the mixing device.
Die Lasersintervorrichtung 1 enthält weiter einen in einer horizontalen Richtung H be wegbaren Beschichter 16 zum Aufbringen des Aufbaumaterials 15 innerhalb des Bau felds 8. Vorzugsweise erstreckt sich der Beschichter 16 quer zu seiner Bewegungs richtung über den ganzen zu beschichtenden Bereich. Optional ist in der Prozesskam mer 3 zum Beheizen des aufgebrachten Aufbaumaterials 15 eine Strahlungsheizung 17 angeordnet. The laser sintering device 1 further includes a in a horizontal direction H be movable coater 16 for applying the building material 15 within the construction field 8. Preferably, the coater 16 extends transversely to its direction of movement over the entire area to be coated. Optionally, a radiant heater 17 is arranged in the process chamber 3 for heating the applied building material 15.
Die Lasersintervorrichtung 1 enthält ferner eine Belichtungsvorrichtung 20 mit einem Laser 21 , der einen Laserstrahl 22 erzeugt, der über eine Umlenkvorrichtung 23 um gelenkt und durch eine Fokussiervorrichtung 24 über ein Einkoppelfenster 25, das an der Oberseite der Prozesskammer 3 in der Kammerwandung 4 angebracht ist, auf die Arbeitsebene 7 fokussiert wird. The laser sintering device 1 also contains an exposure device 20 with a laser 21 which generates a laser beam 22 which is deflected via a deflection device 23 and through a focusing device 24 via a coupling window 25 which is attached to the top of the process chamber 3 in the chamber wall 4, is focused on the working level 7.
Weiter enthält die Lasersintervorrichtung 1 eine Steuereinheit 29, über die die einzel nen Bestandteile der Vorrichtung 1 in koordinierter Weise zum Durchführen des Bau prozesses gesteuert werden. Alternativ kann die Steuereinheit auch teilweise oder ganz außerhalb der Vorrichtung angebracht sein. Die Steuereinheit kann eine CPU enthalten, deren Betrieb durch ein Computerprogramm (Software) gesteuert wird. Das Computerprogramm kann getrennt von der Vorrichtung auf einem Speichermedium gespeichert sein, von dem aus es in die Vorrichtung, insbesondere in die Steuerein heit geladen werden kann. The laser sintering device 1 also contains a control unit 29, via which the individual components of the device 1 are controlled in a coordinated manner for carrying out the construction process. Alternatively, the control unit can also be attached partially or entirely outside the device. The control unit 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.
Im Betrieb wird dem Vorratsbehälter 14 über die Entnahmeleitung 19 pulverförmiges Aufbaumaterial 15 aus dem Mischbehälter 18 zu geführt. Das pulverförmige Aufbau material 15 wird vorab in dem Mischbehälter 18 gemischt, vorzugsweise aus zwei o- der mehr verschiedenen Pulverkomponenten gemischt. Das Mischen des pulverförmi gen Aufbaumaterials und dessen Zuführen zu dem Vorratsbehälter 14 wird weiter un ten mit Bezug auf Fig. 4a-c und Fig. 5 näher beschrieben. Dann wird zum Aufbringen einer Pulverschicht der Träger 10 um eine Höhe abge senkt, die der gewünschten Schichtdicke entspricht und der Beschichter 16 fährt zu dem Vorratsbehälter 14 und nimmt aus ihm eine zum Aufbringen einer Schicht ausrei chende Menge des Aufbaumaterials 15 auf. Dann fährt er über das Baufeld 8, bringt dort pulverförmiges Aufbaumaterial 15 auf die Bauunterlage oder eine bereits vorher vorhandene Pulverschicht auf und zieht es zu einer Pulverschicht aus. Optional wird das pulverförmige Aufbaumaterial 15 mittels einer Strahlungsheizung 17 auf eine Ar beitstemperatur aufgeheizt. Anschließend wird der Querschnitt des herzustellenden Objekts 2 von dem Laserstrahl 22 abgetastet, sodass das pulverförmige Aufbaumate rial 15 an den Stellen verfestigt wird, die dem Querschnitt des herzustellenden Objekts 2 entsprechen. Diese Schritte werden solange wiederholt, bis das Objekt 2 fertigge stellt ist und der Prozesskammer 3 entnommen werden kann. During operation, powdery building material 15 is fed from the mixing container 18 to the storage container 14 via the removal line 19. The powdery building material 15 is mixed beforehand in the mixing container 18, preferably mixed from two or more different powder components. The mixing of the pulveriform build-up material and its supply to the storage container 14 is described in more detail below with reference to FIGS. 4a-c and FIG. Then, to apply a layer of powder, the carrier 10 is lowered by a height that corresponds to the desired layer thickness and the coater 16 moves to the storage container 14 and takes from it a sufficient amount of the building material 15 to apply a layer. Then he drives over the construction field 8, there applies powdery construction material 15 to the construction base or an already existing powder layer and pulls it out to form a powder layer. Optionally, the powdery building material 15 is heated to a working temperature by means of a radiant heater 17. The cross section of the object 2 to be produced is then scanned by the laser beam 22, so that the powdery build-up material 15 is solidified at the points which correspond to the cross section of the object 2 to be produced. These steps are repeated until the object 2 is finished and can be removed from the process chamber 3.
Im Folgenden wird mit Bezug auf Fig. 2 und 3 die Mischvorrichtung 18 näher beschrie ben. Die Mischvorrichtung 18 umfasst zur Aufnahme zumindest einer ersten und/oder zweiten Pulverkomponente einen ersten Behälter in Form eines Außenbehälters 30 und einen zweiten Behälter in Form eines Innenbehälters 40, der innerhalb des Au ßenbehälters 30, d. h. in dessen Innenraum, angeordnet ist. Der Außenbehälter kann verfahrbar ausgebildet sein, beispielsweise an oder auf einer Verfahrvorrichtung 35 mit Rollen, Rädern, Schienen oder dergleichen angebracht sein. The mixing device 18 is described in more detail below with reference to FIGS. 2 and 3. The mixing device 18 comprises, for receiving at least one first and / or second powder component, a first container in the form of an outer container 30 and a second container in the form of an inner container 40, which is inside the outer container 30, i. H. in the interior of which is arranged. The outer container can be designed to be movable, for example attached to or on a traversing device 35 with rollers, wheels, rails or the like.
Der Außenbehälter 30 ist seitlich durch eine Behälterwandung 31 begrenzt, zu seiner Oberseite hin ist er durch einen Behälterdeckel 32 begrenzt und zu seiner Unterseite hin durch eine untere Begrenzung in Form eines Behälterbodens 33. Der Behälterde ckel 32 ist so ausgebildet, dass er in einer geschlossenen Stellung den Außenbehälter 30 zu dessen Oberseite hin pulverdicht verschließt und in einer geöffneten Stellung den Außenbehälter 30 zu dessen Oberseite hin zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, freigibt bzw. öffnet. Der Behälterboden 33 des Außenbehälters 30 ist vor zugsweise trichterförmig ausgebildet und weist eine Ausgabeöffnung 34 zum Ausge ben der ersten und/oder zweiten Pulverkomponente auf. The outer container 30 is delimited laterally by a container wall 31, towards its top it is delimited by a container lid 32 and towards its underside by a lower delimitation in the form of a container bottom 33 Position closes the outer container 30 in a powder-tight manner towards its upper side and, in an open position, at least partially, preferably completely, releases or opens the outer container 30 towards its upper side. The container bottom 33 of the outer container 30 is preferably funnel-shaped in front of and has a dispensing opening 34 for dispensing the first and / or second powder component.
Der Innenbehälter 40 ist seitlich durch eine Behälterwandung 41 begrenzt und zu sei ner Unterseite hin durch eine untere Begrenzung in Form eines Behälterbodens 42 begrenzt. Der Behälterboden 42 des Innenbehälters 40 ist vorzugsweise trichterförmig ausgebildet und weist eine Pulveröffnung 43 zum Ausgeben der ersten und/oder zwei ten Pulverkomponente auf. Zu seiner Oberseite hin ist der Innenbehälter 40 zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, offen ausgebildet und weist an seiner Oberseite eine obere Begrenzung in Form eines Behälterrandes 44 auf. Der Innenbehälter 40 erstreckt sich über eine Höhe h zwischen seinem untersten Punkt, in Fig. 2 der Pul veröffnung 43, und seinem Behälterrand 44. The inner container 40 is delimited laterally by a container wall 41 and towards its underside by a lower delimitation in the form of a container bottom 42 limited. The container bottom 42 of the inner container 40 is preferably funnel-shaped and has a powder opening 43 for dispensing the first and / or second powder component. The inner container 40 is designed to be at least partially, preferably completely, open towards its upper side and has an upper delimitation in the form of a container edge 44 on its upper side. The inner container 40 extends over a height h between its lowest point, the Pul opening 43 in FIG. 2, and its container edge 44.
Der Innenbehälter 40 ist im Wesentlichen in allen Raumrichtungen von dem Außenbe hälter 30 beabstandet in diesem vorgesehen, d. h. die beiden Behälterwandungen 31 , 41 , die beiden Behälterböden 33, 42 und die beiden oberen Begrenzungen (d.h. der Behälterdeckel 32 und der Behälterrand 44) der beiden Behälter 30, 40 sind jeweils voneinander beabstandet. Vorzugsweise ist der Innenbehälter 40 im Wesentlichen mittig in dem Außenbehälter 30 vorgesehen. The inner container 40 is provided in essentially all spatial directions from the outer container 30 at a distance therein, d. H. the two container walls 31, 41, the two container bottoms 33, 42 and the two upper boundaries (i.e. the container lid 32 and the container rim 44) of the two containers 30, 40 are each spaced from one another. The inner container 40 is preferably provided essentially centrally in the outer container 30.
An der Behälterwandung 41 des Innenbehälters 40, vorzugsweise an dessen Behäl terrand 44, ist ein Ablenkelement in Form eines Ablenkbleches 45 vorgesehen. Das Ablenkblech 45 ist vorzugsweise spaltfrei an der Behälterwandung 41 angeordnet und erstreckt sich von einem ersten Ende 45a an bzw. nahe der Behälterwandung 41 zu einem zweiten Ende 45b hin nach außen, d. h. in Richtung der Behälterwandung 31 des Außenbehälters 30. In vertikaler Richtung ist das erste Ende 45a des Ablenk blechs oberhalb des zweiten Endes 45b vorgesehen, sodass das Ablenkblech 45 nach unten, d.h. in Richtung des Behälterbodens 33 bzw. der Ausgabeöffnung 34 des Außenbehälters 30, geneigt ist. Das zweite Ende 45b des Ablenkblechs 45 ist vor zugsweise in einem Abstand zu der Behälterwandung 31 des Außenbehälters 30 vor gesehen, sodass ein Spalt 46 zwischen der Behälterwandung 31 des Außenbehälters 30 und dem Ablenkblech 45 vorgesehen ist. Dieser Spalt 46 ist derart bemessen, um die erste und/oder zweite Pulverkomponente hindurch zu lassen. Vorzugsweise er streckt sich das Ablenkelement 45 über den gesamten Umfang des Innenbehälters (in Fig. 2 nicht gezeigt). On the container wall 41 of the inner container 40, preferably on the edge 44 of the container, a deflection element in the form of a deflector plate 45 is provided. The baffle 45 is preferably arranged without a gap on the container wall 41 and extends outwardly from a first end 45a at or near the container wall 41 to a second end 45b, i. H. in the direction of the container wall 31 of the outer container 30. In the vertical direction, the first end 45a of the deflector plate is provided above the second end 45b, so that the deflector plate 45 is inclined downward, ie in the direction of the container bottom 33 or the discharge opening 34 of the outer container 30 is. The second end 45b of the baffle 45 is preferably seen at a distance from the container wall 31 of the outer container 30 so that a gap 46 is provided between the container wall 31 of the outer container 30 and the deflector 45. This gap 46 is dimensioned in such a way that the first and / or second powder component can pass through. Preferably, he extends the deflection element 45 over the entire circumference of the inner container (not shown in Fig. 2).
Der Behälterboden 42 des Innenbehälters 40 umfasst weiter eine Fluidisierungszone 47. Wie am besten aus Fig. 3 ersichtlich ist, ist die Fluidisierungszone 47 durch ein Gaseinleitelement 48, beispielsweise ein Lochblech oder eine poröse Platte, gebildet, welches in einem Abstand zum Behälterboden 42 vorgesehen ist. Zwischen dem Ga seinleitelement 48 und dem Behälterboden 42 ist ein Hohlraum 48a gebildet, der mit einer Gaszuleitung 49 gasleitend in Verbindung steht. Das Gaseinleitelement 48 ist so ausgebildet bzw. die Löcher des Lochblechs oder die Poren der porösen Platte sind derart dimensioniert, dass durch die Gaszuleitung 49 in den Hohlraum 48a eingeleite tes Gas durch das Gaseinleitelement 48 bzw. die Löcher des Lochblechs bzw. die Po ren der porösen Platte in den Innenbehälter 40 gelangen kann, jedoch kein pulverför miges Aufbaumaterial (d.h. die erste und zweite Pulverkomponente) aus dem Innen behälter 40 durch das Gaseinleitelement austreten kann. Die Fluidisierungszone 47 kann sich über den gesamten Behälterboden 42 des Innenbehälters 42 erstrecken o- der nur abschnittsweise an diesem ausgebildet sein. Die Gaszuleitung 49 steht vor zugsweise mit einem in den Figuren nicht näher gezeigten Gasreservoir in Verbin dung. Das Gasreservoir kann insbesondere außerhalb des Außenbehälters 30 vorge sehen sein und die Gaszuleitung 49 kann hierzu beispielsweise durch die Behälter wandung 31 des Außenbehälters 30 hindurch zu dem Innenbehälter 30 geführt sein. The container bottom 42 of the inner container 40 further comprises a fluidization zone 47. As can best be seen from FIG. 3, the fluidization zone 47 is through a Gas inlet element 48, for example a perforated plate or a porous plate, is formed, which is provided at a distance from the container bottom 42. A cavity 48a is formed between the gas guide element 48 and the container bottom 42 and is in gas-conducting connection with a gas supply line 49. The gas inlet element 48 is designed or the holes of the perforated plate or the pores of the porous plate are dimensioned such that gas introduced through the gas supply line 49 into the cavity 48a through the gas inlet element 48 or the holes in the perforated plate or the pores of the porous plate can get into the inner container 40, but no pulverför Miges construction material (ie the first and second powder components) can escape from the inner container 40 through the gas inlet element. The fluidization zone 47 can extend over the entire container bottom 42 of the inner container 42 or only be formed on it in sections. The gas supply line 49 is preferably in connection with a gas reservoir not shown in detail in the figures. The gas reservoir can in particular be seen outside of the outer container 30 and the gas feed line 49 can for this purpose, for example, be guided through the container wall 31 of the outer container 30 to the inner container 30.
Weiter umfasst die Mischvorrichtung 18 eine erste Verschlusseinrichtung 61 die dazu ausgebildet ist, die Ausgabeöffnung 34 des Außenbehälters 30 wahlweise zu ver schließen oder freizugeben. Weiter ist eine zweite Verschlusseinrichtung 62 vorgese hen, die dazu ausgebildet ist, die Pulveröffnung 43 des Innenbehälters 40 wahlweise zu verschließen oder freizugeben. Die Verschlusseinrichtungen 61 , 62 können bei spielsweise als Ventile ausgebildet sein. Die Verschlusseinrichtungen 61 , 62 können manuell durch einen Benutzer betätigbar sein, vorzugsweise sind sie jedoch automa tisch betätigbar, insbesondere durch eine Steuereinheit der Mischvorrichtung (in den Figuren nicht gezeigt) oder durch die Steuereinheit der Lasersintervorrichtung 1 (s.The mixing device 18 further comprises a first closure device 61 which is designed to optionally close or release the dispensing opening 34 of the outer container 30. A second closure device 62 is also provided, which is designed to selectively close or release the powder opening 43 of the inner container 40. The closure devices 61, 62 can be designed as valves, for example. The closure devices 61, 62 can be manually operated by a user, but preferably they can be operated automatically, in particular by a control unit of the mixing device (not shown in the figures) or by the control unit of the laser sintering device 1 (see Fig.
Fig. 1 ) steuerbar. In Fig. 2 und 3 sind die Verschlusseinrichtungen 61 , 62 in einem ge schlossenen Zustand gezeigt, in dem sie die Ausgabeöffnung 34 bzw. die Pulveröff nung 43 verschließen. Fig. 1) controllable. In FIGS. 2 and 3, the closure devices 61, 62 are shown in a closed state in which they close the dispensing opening 34 and the powder opening 43, respectively.
In einer Draufsicht von oben (in den Figuren nicht gezeigt) kann eine geometrische Form des Außenbehälters 30 beispielsweise rechteckig, quadratisch oder rund sein oder jede andere beliebige, vorzugsweise regelmäßige, geometrische Form aufwei sen. Der Innenbehälter 40 kann in einer Draufsicht von oben (in den Figuren nicht ge zeigt) ebenfalls beispielsweise eine rechteckige, quadratische oder runde geometri sche Form oder jede andere beliebige, vorzugsweise regelmäßige, geometrische Form aufweisen. Vorzugsweise hat der Innenbehälter 40 in der Draufsicht von oben dieselbe geometrische Form wie der Außenbehälter 30, jedoch in kleinerem Maßstab. In a plan view from above (not shown in the figures), a geometric shape of the outer container 30 can be, for example, rectangular, square or round or any other desired, preferably regular, geometric shape aufwei sen. In a plan view from above (not shown in the figures), the inner container 40 can likewise have, for example, a rectangular, square or round geometrical shape or any other desired, preferably regular, geometrical shape. In a plan view from above, the inner container 40 preferably has the same geometric shape as the outer container 30, but on a smaller scale.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist der Behälterrand 44 des Innenbehälters 40 von dem Behälter deckel 32 beabstandet vorgesehen, wenn der Behälterdeckel 32 den Außenbehälter 30 zu dessen Oberseite hin verschließt. Weiter ist die Behälterwandung 41 des Innen behälters 40 von der Behälterwandung 31 des Außenbehälters 30 beabstandet vorge sehen und der Behälterboden 42 des Innenbehälters 40 ist von dem Behälterboden 33 des Außenbehälters 30 beabstandet. Vorzugsweise ist der Innenbehälter 40 im Wesentlichen mittig in dem Außenbehälter 30 vorgesehen. As shown in Fig. 2, the container edge 44 of the inner container 40 is provided spaced from the container lid 32 when the container lid 32 closes the outer container 30 to the top thereof. Next, the container wall 41 of the inner container 40 is provided at a distance from the container wall 31 of the outer container 30 and the container bottom 42 of the inner container 40 is spaced from the container bottom 33 of the outer container 30. The inner container 40 is preferably provided essentially centrally in the outer container 30.
Weiter umfasst die Mischvorrichtung 18 eine beispielsweise als eine Rohrleitung aus gebildete Pulverleitung 50, die an die Ausgabeöffnung 34 des Außenbehälters 30 an schließt, um die erste und/oder zweite Pulverkomponente aus dem Außenbehälter 30 auszuleiten. Die Pulverleitung 50 ist außerhalb des Außenbehälters 30 zu dessen Be hälterdeckel 32 und durch den Behälterdeckel 32 hindurch in den Innenbehälter 40 hineingeführt. Vorzugsweise ist die Pulverleitung 50 bis in einen unteren Bereich des Innenbehälters 40 hineingeführt, insbesondere in eine untere Hälfte, weiter bevorzugt ein unterstes Drittel des Innenbehälters 40 in Bezug auf seine Flöhe h. The mixing device 18 further comprises a powder line 50 formed, for example, as a pipeline, which connects to the dispensing opening 34 of the outer container 30 in order to discharge the first and / or second powder component from the outer container 30. The powder line 50 is guided outside of the outer container 30 to its loading container lid 32 and through the container lid 32 into the inner container 40. The powder line 50 is preferably led into a lower region of the inner container 40, in particular into a lower half, more preferably a lower third of the inner container 40 with regard to its fleas h.
In oder an der Pulverleitung 50 ist eine Pumpe 51 , insbesondere eine pneumatische Pulverpumpe, vorgesehen um Pulver in der Pulverleitung 50 zu fördern. Die Pumpe 51 kann zur stoßweisen oder kontinuierlichen Förderung des Pulvers in der Pulverlei tung 50 ausgebildet sein. Die Pumpe kann als Bestandteil der Mischvorrichtung 18 ausgebildet sein, wie in Fig. 2 gezeigt, oder separat von der Mischvorrichtung 18 als eine externe Pumpe bereitgestellt sein, beispielsweise als Bestandteil eines Förder moduls. Weiter ist die Pulverleitung 50 über ein Ventil 52 mit der Entnahmeleitung 19 verbun den, um ein Zuführen von Pulver von der Mischvorrichtung 18 zu dem Vorratsbehälter 14 (s. Fig. 1 ) zu ermöglichen. Das Ventil 52 ist dazu ausgebildet, durch die Ausgabe öffnung 34 des Außenbehälters 30 ausgegebenes Pulver, d. h. die erste und/oder zweite Pulverkomponente, wahlweise durch die Pulverleitung 50 dem Innenbehälter 40 der Mischvorrichtung 18 zuzuführen oder durch die Entnahmeleitung 19 dem Vor ratsbehälter 14 der Herstellvorrichtung 1 zuzuführen. Beispielsweise kann das Ventil 52 als ein Wegeventil, insbesondere als ein 3-2 -Wegeventil ausgebildet sein. A pump 51, in particular a pneumatic powder pump, is provided in or on the powder line 50 in order to convey powder in the powder line 50. The pump 51 can be designed for intermittent or continuous delivery of the powder in the Pulverlei device 50. The pump can be designed as a component of the mixing device 18, as shown in FIG. 2, or it can be provided separately from the mixing device 18 as an external pump, for example as a component of a delivery module. Furthermore, the powder line 50 is connected to the removal line 19 via a valve 52 in order to enable powder to be supplied from the mixing device 18 to the storage container 14 (see FIG. 1). The valve 52 is designed to feed powder dispensed through the dispensing opening 34 of the outer container 30, ie the first and / or second powder component, either through the powder line 50 to the inner container 40 of the mixing device 18 or through the removal line 19 to the storage container 14 of the manufacturing device 1 feed. For example, the valve 52 can be designed as a directional valve, in particular as a 3-2 -way valve.
Weiter ist in der Pulverleitung 50 optional eine Befeuchtungseinrichtung 53 zum Be feuchten des durch die Pulverleitung 50 geförderten Pulvers, d. h. zum Erhöhen des sen Feuchtigkeitsgehalts, vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich zu der Befeuchtungs einrichtung 53 kann das durch die Fluidisierungszone 47 in den Innenbehälter 40 ein geleitete Gas befeuchtet werden. Furthermore, a humidifying device 53 is optionally available in the powder line 50 for humidifying the powder conveyed through the powder line 50, i. H. to increase the sen moisture content. As an alternative or in addition to the humidification device 53, the gas passed through the fluidization zone 47 into the inner container 40 can be humidified.
Die Verschlusseinrichtungen 61 , 62 sind, vorzugsweise abhängig voneinander, in drei verschiedene Betriebszustände bringbar, die in Fig. 4a, 4b und 4c gezeigt sind. Fig. The closure devices 61, 62 can be brought into three different operating states, preferably as a function of one another, which are shown in FIGS. 4a, 4b and 4c. Fig.
4a zeigt einen ersten Betriebszustand, in dem die Ausgabeöffnung 34 des Außenbe hälters 30 durch die erste Verschlusseinrichtung 61 verschlossen ist und die Pulveröff nung 43 des Innenbehälters 40 durch die zweite Verschlusseinrichtung 62 verschlos sen ist. In diesem ersten Betriebszustand kann im Wesentlichen kein Pulver vom In nenbehälter 40 durch die Pulveröffnung 43 in den Außenbehälter 30 gelangen. 4a shows a first operating state in which the dispensing opening 34 of the outer container 30 is closed by the first closure device 61 and the powder opening 43 of the inner container 40 is closed by the second closure device 62. In this first operating state, essentially no powder can get from the inner container 40 through the powder opening 43 into the outer container 30.
Ebenso kann im Wesentlichen kein Pulver vom Außenbehälter 30 durch die Ausgabe öffnung 34 in die Pulverleitung 50 gelangen. In diesem ersten Betriebszustand kann die Mischvorrichtung beispielsweise in einem Betriebsmodus "Füllen" betrieben wer den (s.u.). Likewise, essentially no powder can get from the outer container 30 through the dispensing opening 34 into the powder line 50. In this first operating state, the mixing device can, for example, be operated in a “filling” operating mode (see below).
Fig. 4b zeigt einen zweiten Betriebszustand, in dem die Pulveröffnung 43 des Innen behälters 40 durch die zweite Verschlusseinrichtung 62 verschlossen ist und die Aus gabeöffnung 34 des Außenbehälters 30 freigegeben, also nicht durch die erste Ver schlusseinrichtung 61 verschlossen ist. In diesem zweiten Betriebszustand kann Pul ver vom Außenbehälter 30 durch die Ausgabeöffnung 34 in die Pulverleitung 50 ge- langen, jedoch kann im Wesentlichen kein Pulver durch die Pulveröffnung 43 vom In nenbehälter 40 in den Außenbehälter 30 gelangen. In diesem zweiten Betriebszu stand kann die Mischvorrichtung beispielsweise in einem Betriebsmodus "Mischen" betrieben werden (s.u.). 4b shows a second operating state in which the powder opening 43 of the inner container 40 is closed by the second closure device 62 and the output opening 34 of the outer container 30 is released, i.e. not closed by the first closure device 61. In this second operating state, powder can be transferred from the outer container 30 through the dispensing opening 34 into the powder line 50. long, but essentially no powder can get through the powder opening 43 from the inner container 40 into the outer container 30. In this second operating state, the mixing device can be operated, for example, in a “mixing” operating mode (see below).
Fig. 4c zeigt einen dritten Betriebszustand, in dem sowohl die Pulveröffnung 43 des Innenbehälters 40 als auch die Ausgabeöffnung 34 des Außenbehälters 30 freigege ben ist. In diesem dritten Betriebszustand kann Pulver vom Innenbehälter 40 durch die Pulveröffnung 43 in den Außenbehälter 30 und vom Außenbehälter 30 durch die Aus gabeöffnung 34 in die Pulverleitung 50 gelangen. In diesem dritten Betriebszustand kann die Mischvorrichtung beispielsweise in einem Betriebsmodus "Fördern" betrie ben werden (s.u.). Fig. 4c shows a third operating state in which both the powder opening 43 of the inner container 40 and the output opening 34 of the outer container 30 is ben freege. In this third operating state, powder can pass from the inner container 40 through the powder opening 43 into the outer container 30 and from the outer container 30 through the discharge opening 34 into the powder line 50. In this third operating state, the mixing device can, for example, be operated in a "conveying" operating mode (see below).
Im Folgenden wird mit Bezug auf Fig. 4a-4c und Fig. 5 der Betrieb der Mischvorrich tung 18 beschrieben. In einem ersten Schritt S1, welcher auch als ein Betriebsmodus "Füllen" der Mischvorrichtung 18 bezeichnet wird, wird der Mischvorrichtung eine erste Pulverkomponente und/oder eine zweite Pulverkomponente, sowie gegebenenfalls weitere Pulverkomponente(n), zugeführt. Die erste und die zweite Pulverkomponente unterscheiden sich vorzugsweise in ihren chemischen und/oder physikalischen Eigen schaften voneinander. Beispielsweise kann in dem Schritt S1 die erste Pulverkompo nente dem Innenbehälter 40 zugeführt werden und die zweite Pulverkomponente dem Außenbehälter 30, die beiden Pulverkomponenten können jedoch auch vermischt dem Außen- und/oder Innenbehälter zugeführt werden. Auch ist es möglich, dass eine der beiden Pulverkomponenten bereits im Innen-und/oder Außenbehälter vorliegt. The operation of the mixing device 18 is described below with reference to FIGS. 4a-4c and FIG. In a first step S1, which is also referred to as a "filling" operating mode of the mixing device 18, the mixing device is supplied with a first powder component and / or a second powder component, and optionally further powder component (s). The first and second powder components preferably differ from one another in their chemical and / or physical properties. For example, in step S1 the first powder component can be fed to the inner container 40 and the second powder component to the outer container 30, but the two powder components can also be fed to the outer and / or inner container in a mixed manner. It is also possible that one of the two powder components is already present in the inner and / or outer container.
Zum Einfüllen der Pulverkomponenten kann beispielsweise der Behälterdeckel 32 des Außenbehälters 30 geöffnet werden und die erste und/oder zweite Pulverkomponente manuell durch einen Benutzer dem Außen- und/oder Innenbehälter zugeführt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die erste und/oder zweite Pulverkomponente durch die Pulverleitung 50 und/oder eine weitere, in den Figuren nicht gezeigte Zufuhrleitung, in den Innenbehälter 40 eingeleitet werden. Hierbei ist vorzugsweise der Behälterdeckel 32 in seiner geschlossenen Stellung und durch die Fluidisierzone 47 des Innenbehäl ters 40 wird Gas eingeleitet um das zugeführte Pulver zu fluidisieren und so dem Au ßenbehälter 30 zuzuführen. To fill in the powder components, for example, the container lid 32 of the outer container 30 can be opened and the first and / or second powder component can be manually fed to the outer and / or inner container by a user. Alternatively or additionally, the first and / or second powder component can be introduced into the inner container 40 through the powder line 50 and / or a further supply line not shown in the figures. The container lid is preferably used here 32 in its closed position and through the fluidization zone 47 of the inner container 40, gas is introduced in order to fluidize the powder supplied and thus to supply it to the outer container 30.
Während des Zuführens der ersten und/oder zweiten Pulverkomponente (Schritt S1 ) können die Verschlusseinrichtungen 61 , 62 in dem oben in Bezug auf Fig. 4a be schriebenen ersten Betriebszustand sein. Dadurch kann ein Austreten von Pulver durch die Pulveröffnung 43 und die Ausgabeöffnung 34 verhindert werden. Alternativ zu dem in Fig. 4a gezeigten ersten Betriebszustand kann die Pulveröffnung 43 des In nenbehälters 40 auch freigegeben sein, um zu ermöglichen, dass die erste und/oder zweite Pulverkomponente vom Innenbehälter 40 durch die Pulveröffnung 43 in den Außenbehälter 30 gelangt. Auch hier ist die Ausgabeöffnung 34 durch die erste Ver schlusseinrichtung 61 verschlossen. During the supply of the first and / or second powder component (step S1), the closure devices 61, 62 can be in the first operating state described above with reference to FIG. 4a. This can prevent powder from escaping through the powder opening 43 and the discharge opening 34. As an alternative to the first operating state shown in FIG. 4a, the powder opening 43 of the inner container 40 can also be released in order to enable the first and / or second powder component to pass from the inner container 40 through the powder opening 43 into the outer container 30. Here, too, the dispensing opening 34 is closed by the first closing device 61.
In einem zweiten Schritt S2, welcher auch als ein Betriebsmodus "Mischen" der Mischvorrichtung 18 bezeichnet wird, werden die erste Pulverkomponente und die zweite Pulverkomponente in der Mischvorrichtung 18 miteinander vermischt. In die sem Betriebsmodus sind die Verschlusseinrichtungen 61 , 62 in dem oben in Bezug auf Fig. 4b beschriebenen zweiten Betriebszustand vorgesehen und die Pumpe 51 ist aktiv. Das Ventil 52 verschließt in diesem Betriebsmodus die Entnahmeleitung 19 und gibt die in den Innenbehälter 40 führende Pulverleitung 50 frei und durch die Fluidisie rungszone 47 wird Gas in den Innenbehälter 40 eingeleitet. In a second step S2, which is also referred to as a “mixing” operating mode of the mixing device 18, the first powder component and the second powder component are mixed with one another in the mixing device 18. In this operating mode, the closure devices 61, 62 are provided in the second operating state described above with reference to FIG. 4b, and the pump 51 is active. In this operating mode, the valve 52 closes the extraction line 19 and releases the powder line 50 leading into the inner container 40, and gas is introduced into the inner container 40 through the fluidization zone 47.
Durch das Einleiten des Gases wird das in dem Innenbehälter 40 befindliche Pulver in einen fluidähnlichen Zustand versetzt und tritt über den Behälterrand 44 des Innenbe hälters 40 aus dem Innenbehälter aus. Durch das Ablenkblech 45 wird das über schwappende, fluidisierte Pulver nach außen, d.h. in Richtung der Behälterwandung 31 des Außenbehälters 30, geleitet und gelangt durch den Spalt 46 zwischen Ablenk blech 45 und Behälterwandung 31 des Außenbehälters 30 im Außenbehälter in Rich tung dessen Behälterboden 33, wobei es zu einer Durchmischung mit dem im Außen behälter 30 befindlichen Pulver kommt. Durch die Ausgabeöffnung 34 gelangt das Pulver in die Pulverleitung 50 und wird mittels der Pumpe 51 durch die Pulverleitung 50 gefördert und wieder dem Innenbehälter 30 zugeführt. Optional wird das Pulver in der Pulverleitung 50 mittels der Befeuchtungseinrichtung 53 und/oder im Innenbehäl ter 40 durch Einleiten eines befeuchteten Gases befeuchtet. By introducing the gas, the powder in the inner container 40 is placed in a fluid-like state and exits the container 40 from the inner container via the container edge 44 of the inner container. Through the deflector 45, the sloshing, fluidized powder is directed outwards, ie in the direction of the container wall 31 of the outer container 30, and passes through the gap 46 between the deflector 45 and the container wall 31 of the outer container 30 in the outer container in the direction of its container bottom 33, whereby there is a thorough mixing with the powder located in the outer container 30. The powder passes through the dispensing opening 34 into the powder line 50 and is conveyed through the powder line 50 by means of the pump 51 and fed back to the inner container 30. Optionally, the powder is in the powder line 50 is humidified by means of the humidifier 53 and / or in the Innenbehäl ter 40 by introducing a humidified gas.
Dieser zweite Schritt S2 wird so lange durchgeführt, bis ein vorab festgelegter Durch mischungsgrad der beiden Pulverkomponenten erreicht ist und/oder wird während ei ner vorab festgelegten Zeitspanne durchgeführt. Durch das Zirkulieren des Pulvers durch die Pulverleitung 50 und den Innen- und Außenbehälter wird dabei eine gute Durchmischung des Pulvers, d. h. ein Vermischen der beiden Pulverkomponenten, er zielt. This second step S2 is carried out until a predetermined degree of mixing of the two powder components is reached and / or is carried out during a predetermined period of time. By circulating the powder through the powder line 50 and the inner and outer container, a good mixing of the powder is achieved. H. mixing the two powder components, he aims.
Anschließend werden in einem dritten Schritt S3, welcher auch als ein Betriebsmodus "Fördern" der Mischvorrichtung 18 bezeichnet wird, die miteinander vermischten Pul verkomponenten als pulverförmiges Aufbaumaterial 15 dem Vorratsbehälter 14 (s.Subsequently, in a third step S3, which is also referred to as a "conveying" operating mode of the mixing device 18, the powder components mixed with one another are transferred to the storage container 14 as powdery building material 15 (see FIG.
Fig. 1 ) zugeführt. In diesem Betriebsmodus sind die Verschlusseinrichtungen 61 , 62 in dem oben in Bezug auf Fig. 4c beschriebenen dritten Betriebszustand vorgesehen und die Pumpe 51 ist aktiv. Das Ventil 52 gibt in diesem Betriebsmodus die Entnah meleitung 19 frei und verschließt die in den Innenbehälter 40 führende Pulverleitung 50. Somit gelangt in dem Innenbehälter 40 befindliches Pulver durch die Pulveröff nung 43 in den Außenbehälter 30 und vom Außenbehälter 30 durch die Ausgabeöff nung 34 in die Pulverleitung 50, wo es über die Entnahmeleitung 19 dem Vorratsbe hälter 14 (s. Fig. 1 ) zugeführt wird. Im Schritt S3 wird vorzugsweise Gas durch die Flu idisierungszone 47 in den Innenbehälter 40 eingeleitet. Dadurch kann das Pulver im Wesentlichen vollständig aus dem Innenbehälter 40 entnommen werden bzw. wird die Menge des im Innenbehälter 40 verbleibenden Pulvers (Restpulver) verringert. Dieser dritte Schritt S3 wird vorzugsweise so lange durchgeführt, bis ein vorab festgelegter Pulverfüllstand in dem Vorratsbehälter 14 und/oder der Mischvorrichtung 18 erreicht ist und/oder während einer vorab festgelegten Zeitspanne. Fig. 1) supplied. In this operating mode, the closure devices 61, 62 are provided in the third operating state described above with reference to FIG. 4c, and the pump 51 is active. In this operating mode, the valve 52 releases the extraction line 19 and closes the powder line 50 leading into the inner container 40 the powder line 50, where it is fed to the Vorratsbe container 14 (see FIG. 1) via the removal line 19. In step S3, gas is preferably introduced into the inner container 40 through the fluidization zone 47. As a result, the powder can essentially be completely removed from the inner container 40 or the amount of powder remaining in the inner container 40 (residual powder) is reduced. This third step S3 is preferably carried out until a predetermined powder fill level is reached in the storage container 14 and / or the mixing device 18 and / or during a predetermined period of time.
Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform einer Mischvor richtung begrenzt. Vielmehr sind Modifikationen und Weiterbildungen möglich, ohne vom Gegenstand vorliegender Erfindung abzuweichen. Beispielsweise müssen die Pulveröffnung 43 des Innenbehälters 40 und/oder die Aus gabeöffnung 34 des Außenbehälters 30 nicht in dem jeweiligen Behälterboden 42 bzw. 33 vorgesehen sein. Sie können beispielsweise auch in einem Seitenbereich des jeweiligen Behälters vorgesehen sein, vorzugsweise sind sie in einem unteren Bereich des jeweiligen Behälters vorgesehen. Auch müssen die Behälterböden 33, 42 nicht trichterförmig ausgebildet sein, sie können beispielsweise auch eben sein oder jede andere geeignete Form aufweisen. Ebenso muss die in Fig. 2 und 3 gezeigte Fluidi sierungszone 47 nicht in bzw. an dem Behälterboden 42 des Innenbehälters 40 aus gebildet sein. Eine Fluidisierungszone kann alternativ oder zusätzlich auch an bzw. in einem anderen Bereich des Innenbehälters und/oder des Außenbehälters ausgebildet sein, insbesondere einem unteren Bereich des jeweiligen Behälters. The invention is not limited to the embodiment of a mixing device described above. Rather, modifications and developments are possible without deviating from the subject matter of the present invention. For example, the powder opening 43 of the inner container 40 and / or the discharge opening 34 of the outer container 30 do not have to be provided in the respective container bottom 42 or 33. For example, they can also be provided in a side area of the respective container, preferably they are provided in a lower area of the respective container. The container bottoms 33, 42 also do not have to be funnel-shaped; they can, for example, also be flat or have any other suitable shape. Likewise, the fluidization zone 47 shown in FIGS. 2 and 3 does not have to be formed in or on the container bottom 42 of the inner container 40. Alternatively or additionally, a fluidization zone can also be formed on or in another area of the inner container and / or the outer container, in particular a lower area of the respective container.
Bei der oben beschriebenen Lasersinter- bzw. Laserschmelzvorrichtung 1 kann der Vorratsbehälter 14 auch integral mit dem Beschichter 16 bereitgestellt sein bzw. das pulverförmige Aufbaumaterial kann aus der Mischvorrichtung 18 über die Entnahme leitung 19 direkt dem Beschichter 16 zugeführt werden. In the case of the laser sintering or laser melting device 1 described above, the storage container 14 can also be provided integrally with the coater 16 or the powdery build-up material can be fed directly to the coater 16 from the mixing device 18 via the removal line 19.
Gemäß einer Weiterbildung der oben beschriebenen Mischvorrichtung 18 kann alter nativ oder zusätzlich zu der Fluidisierungszone 47 zum Einleiten eines Gases in den Innenbehälter 40 eine in den Figuren nicht näher gezeigte weitere Fluidisierungszone zum Einleiten eines Gases in den Außenbehälter 30 vorgesehen sein. Diese kann bei spielsweise analog zu der Fluidisierungszone des Innenbehälters 40 ausgebildet sein. According to a further development of the mixing device 18 described above, a further fluidization zone (not shown in detail in the figures) for introducing a gas into the outer container 30 can be provided alternatively or in addition to the fluidization zone 47 for introducing a gas into the inner container 40. This can be designed analogously to the fluidization zone of the inner container 40, for example.
In der oben beschriebenen Mischvorrichtung ist der Innenbehälter 40 (allgemein: ein zweiter Behälter) in dem Außenbehälter 30 (allgemein: ein erster Behälter) vorgese hen. Alternativ zu dieser Ausgestaltung können ein erster und ein zweiter Behälter auch räumlich getrennt, beispielsweise nebeneinander, vorgesehen sein und die erste und/oder zweite Pulverkomponente kann über entsprechende strukturelle Elemente, beispielsweise Pulverleitungen bzw. Rohre, zwischen den Behältern ausgetauscht bzw. in einem Kreislauf gefördert werden. Auch wenn die vorliegende Erfindung anhand einer Lasersinter- bzw. Laserschmelz vorrichtung beschrieben wurde, ist sie nicht auf das Lasersintern oder Laserschmel zen eingeschränkt. Sie kann auf beliebige Verfahren zum generativen Herstellen ei nes dreidimensionalen Objektes durch schichtweises Aufbringen und selektives Ver festigen eines Aufbaumaterials, welches zumindest eine Pulvermischung umfasst, an gewendet werden. In the mixing apparatus described above, the inner container 40 (generally: a second container) is provided in the outer container 30 (generally: a first container). As an alternative to this embodiment, a first and a second container can also be spatially separated, for example next to one another, and the first and / or second powder component can be exchanged between the containers or conveyed in a circuit via corresponding structural elements, for example powder lines or pipes will. Even if the present invention has been described using a laser sintering or laser melting device, it is not limited to laser sintering or laser melting. It can be applied to any method for the generative production of a three-dimensional object by applying layers and selectively consolidating a building material which comprises at least one powder mixture.
Die Belichtungsvorrichtung der additiven Herstellvorrichtung kann beispielsweise ei nen oder mehrere Gas- oder Festkörperlaser oder jede andere Art von Laser wie z.B. Laserdioden, insbesondere VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) oder VECSEL (Vertical External Cavity Surface Emitting Laser), oder eine Zeile dieser La ser umfassen. Allgemein kann als Belichtungsvorrichtung jede Einrichtung verwendet werden, mit der Energie als Wellen- oder Teilchenstrahlung selektiv auf eine Schicht des Aufbaumaterials aufgebracht werden kann, beispielsweise eine andere Licht quelle, ein Elektronenstrahl oder jede andere Energie- bzw. Strahlenquelle, die geeig net ist, das Aufbaumaterial zu verfestigen. Statt des Ablenkens eines Strahls kann auch das Belichten mit einem verfahrbaren Zeilenbelichter angewendet werden. Auch auf das selektive Maskensintern, bei dem eine ausgedehnte Lichtquelle und eine Maske verwendet werden, oder auf das High-Speed-Sintern (HSS), bei dem auf dem Aufbaumaterial selektiv ein Material aufgebracht wird, das die Strahlungsabsorption an den entsprechenden Stellen erhöht (Absorptionssintern) oder verringert (Inhibiti onssintern), und dann unselektiv großflächig oder mit einem verfahrbaren Zeilenbe lichter belichtet wird, kann die Erfindung angewendet werden. The exposure device of the additive manufacturing device can, for example, one or more gas or solid-state lasers or any other type of laser such as laser diodes, in particular VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) or VECSEL (Vertical External Cavity Surface Emitting Laser), or a line of these La ser include. In general, any device can be used as the exposure device with which energy as wave or particle radiation can be applied selectively to a layer of the building material, for example another light source, an electron beam or any other energy or radiation source that is suitable To solidify building material. Instead of deflecting a beam, exposure with a movable line exposure unit can also be used. Also on selective mask sintering, in which an extended light source and a mask are used, or on high-speed sintering (HSS), in which a material is selectively applied to the building material that increases the radiation absorption at the corresponding points (absorption sintering ) or reduced (inhibition onssintern), and then unselectively exposed over a large area or with a movable line illuminator, the invention can be used.
Anstelle des Einbringens von Energie kann das selektive Verfestigen des aufgetrage nen Aufbaumaterials auch durch 3D-Drucken erfolgen, beispielsweise durch Aufbrin gen eines Klebers. Allgemein bezieht sich die Erfindung auf das additive Herstellen ei nes Objekts mittels schichtweisen Auftragens und selektiven Verfestigens eines Auf baumaterials unabhängig von der Art und Weise, in der das Aufbaumaterial verfestigt wird. Anstelle eines pulverförmigen Aufbaumaterials kann auch ein geeignetes anderes Aufbaumaterial, beispielsweise ein pastöses Aufbaumaterial, verwendet werden, wel ches zumindest eine von der oben beschriebenen Mischvorrichtung bereitgestellte Pulvermischung enthält. Instead of introducing energy, the selective solidification of the applied build-up material can also take place by means of 3D printing, for example by applying an adhesive. In general, the invention relates to the additive manufacturing of an object by means of layer-by-layer application and selective solidification of a building material, regardless of the manner in which the building material is solidified. Instead of a powdery build-up material, another suitable build-up material, for example a pasty build-up material, can also be used, which contains at least one powder mixture provided by the mixing device described above.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Mischvorrichtung zum Herstellen einer Pulvermischung aus einer ersten Pulver komponente und zumindest einer zweiten Pulverkomponente für eine additive Her stellvorrichtung (1), in der ein dreidimensionales Objekt (2) durch schichtweises selek tives Verfestigen eines Aufbaumaterials (15), welches die Pulvermischung umfasst, herstellbar ist, wobei die Mischvorrichtung (18) umfasst: einen ersten Behälter (30) zur Aufnahme der ersten und/oder der zweiten Pul verkomponente, wobei an einer unteren Begrenzung (33) des ersten Behälters (30) eine Ausgabeöffnung (34) zum Ausgeben der ersten und/oder zweiten Pulverkompo nente vorgesehen ist, und einen zweiten Behälter (40) zur Aufnahme der ersten und/oder der zweiten Pul verkomponente, wobei der zweite Behälter (40) zu einer Oberseite hin zumindest ab schnittsweise offen ausgebildet ist, wobei der zweite Behälter (40), insbesondere in einem unteren Behälterbe reich, zumindest eine Fluidisierungszone (47) aufweist zum Einleiten eines Gases in den zweiten Behälter und wobei die Mischvorrichtung (18) weiter eine Pulverleitung (50) umfasst, die an die Ausgabeöffnung (34) des ersten Behälters (30) anschließt und in den zweiten Be hälter (40) hineingeführt ist. 1. Mixing device for producing a powder mixture from a first powder component and at least one second powder component for an additive Her adjusting device (1), in which a three-dimensional object (2) by layer-wise selective solidification of a building material (15) which comprises the powder mixture, can be produced, the mixing device (18) comprising: a first container (30) for receiving the first and / or the second powder component, with a dispensing opening (34) at a lower limit (33) of the first container (30) for dispensing the first and / or second powder component is provided, and a second container (40) for receiving the first and / or the second powder component, the second container (40) being at least partially open towards an upper side, the second container (40), in particular in a lower container area, at least one fluidization zone (47) for introducing a gas into d en second container and wherein the mixing device (18) further comprises a powder line (50) which connects to the dispensing opening (34) of the first container (30) and is led into the second container (40).
2. Mischvorrichtung nach Anspruch 1 , wobei der zweite Behälter (40) innerhalb des ersten Behälters (30) angeordnet ist. 2. Mixing device according to claim 1, wherein the second container (40) is arranged within the first container (30).
3. Mischvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der erste Behälter (30) zu einer Oberseite hin durch einen Behälterdeckel (32) verschließbar ist und wobei der zweite Behälter (40) innerhalb des ersten Behälters (30) so vorgesehen ist, dass eine obere Begrenzung (44) des zweiten Behälters (40) von dem Behälterdeckel (32) des ersten Behälters (30) beabstandet ist und wobei die Pulverleitung (50) vorzugsweise durch den Behälterdeckel (32) des ersten Behälters in den zweiten Behälter hinein geführt ist. 3. Mixing device according to claim 2, wherein the first container (30) can be closed on an upper side by a container lid (32) and wherein the second container (40) is provided within the first container (30) so that an upper limit ( 44) of the second container (40) is spaced from the container lid (32) of the first container (30) and wherein the powder line (50) is preferably led through the container lid (32) of the first container into the second container.
4. Mischvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei an einer unteren Begrenzung (42) des zweiten Behälters (40) eine Pulveröffnung (43) zur Ausgabe der ersten und/oder der zweiten Pulverkomponente vorgesehen ist. 4. Mixing device according to one of claims 1 to 3, wherein a powder opening (43) for dispensing the first and / or the second powder component is provided on a lower boundary (42) of the second container (40).
5. Mischvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfas send zumindest eine erste Verschlusseinrichtung (61), die dazu ausgebildet ist, die Ausgabeöffnung (34) des ersten Behälters (30) zu verschließen und/oder freizugeben, und/oder zumindest eine zweite Verschlusseinrichtung (62), die dazu ausgebildet ist, die Pulveröffnung (43) des zweiten Behälters (40) zu verschließen und/oder freizuge ben. 5. Mixing device according to one of the preceding claims, further comprising at least one first closure device (61) which is designed to close and / or release the dispensing opening (34) of the first container (30) and / or at least one second closure device (62), which is designed to close and / or open the powder opening (43) of the second container (40).
6. Mischvorrichtung nach Anspruch 5, bei der die erste Verschlusseinrichtung (61 ) und die zweite Verschlusseinrichtung (62) ausgebildet sind, die jeweilige Ausgabeöff nung (34) bzw. Pulveröffnung (43) in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der je weils anderen Verschlusseinrichtung und/oder in Abhängigkeit von einem definierten Betriebsmodus der Mischvorrichtung (18) zu verschließen und/oder freizugeben. 6. Mixing device according to claim 5, in which the first closure device (61) and the second closure device (62) are formed, the respective output opening (34) or powder opening (43) depending on an operating state of the respective other closure device and / or to close and / or release depending on a defined operating mode of the mixing device (18).
7. Mischvorrichtung gemäß Anspruch 6, bei der zumindest einer der folgenden Betriebszustände vorgesehen ist: ein erster Zustand bei dem die Ausgabeöffnung (34) des ersten Behälters (30) freigegeben und die Pulveröffnung (43) des zweiten Behälters (40) verschlossen ist und/oder ein zweiter Zustand bei dem die Ausgabeöffnung (34) des ersten Behälters (30) verschlossen und die Pulveröffnung (43) des zweiten Behälters (40) freigegeben ist und/oder ein dritter Zustand bei dem die Ausgabeöffnung (34) des ersten Behälters (30) und die Pulveröffnung (43) des zweiten Behälters (40) beide verschlossen oder beide freigegeben sind. 7. Mixing device according to claim 6, in which at least one of the following operating states is provided: a first state in which the dispensing opening (34) of the first container (30) is released and the powder opening (43) of the second container (40) is closed and / or a second state in which the dispensing opening (34) of the first container (30) is closed and the powder opening (43) of the second container (40) is exposed and / or a third state in which the dispensing opening (34) of the first container (30 ) and the powder opening (43) of the second container (40) are both closed or both released.
8. Mischvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein unterer Bereich des ersten Behälters (30), insbesondere dessen untere Begrenzung (33), und/oder der untere Bereich des zweiten Behälters (40), insbesondere dessen untere Begren- zung (42), zumindest abschnittsweise trichterförmig ausgebildet ist bzw. sind und wo bei bevorzugt ein unterer Bereich des ersten Behälters (30), insbesondere die Ausga beöffnung (34), an ein Fördermodul anschließbar ist. 8. Mixing device according to one of claims 1 to 7, wherein a lower region of the first container (30), in particular its lower limit (33), and / or the lower region of the second container (40), in particular its lower limit tongue (42), is or are funnel-shaped at least in sections and where preferably a lower region of the first container (30), in particular the output opening (34), can be connected to a conveyor module.
9. Mischvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der zweite Behälter (40) im Wesentlichen in allen Raumrichtungen von dem ersten Behälter (30) beab- standet in diesem vorgesehen ist, vorzugsweise im Wesentlichen mittig in dem ersten Behälter vorgesehen ist. 9. Mixing device according to one of claims 1 to 8, wherein the second container (40) is provided in essentially all spatial directions from the first container (30) spaced in this, preferably is provided essentially in the center of the first container.
10. Mischvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei an dem zweiten Be hälter (40) zumindest ein Ablenkelement (45) vorgesehen ist, welches sich im We sentlichen von der oberen Begrenzung (44) des zweiten Behälters in Richtung zumin dest einer nächstgelegenen Wandung (31) des ersten Behälters (30) erstreckt und wobei das Ablenkelement (45) vorzugsweise ausgehend von der oberen Be grenzung (44) des zweiten Behälters (40) in Richtung der unteren Begrenzung (33) des ersten Behälters (30) geneigt ist. 10. Mixing device according to one of claims 1 to 9, wherein on the second loading container (40) at least one deflection element (45) is provided, which we sentlichen from the upper limit (44) of the second container in the direction of at least one closest Wall (31) of the first container (30) extends and wherein the deflecting element (45) is preferably inclined starting from the upper limit (44) of the second container (40) in the direction of the lower limit (33) of the first container (30) .
11. Mischvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der erste und/oder zweite Behälter manuell oder und/oder teilautomatisch und/oder automatisch befüllt werden kann, insbesondere über die Pulverleitung (50), und/oder wobei die Pulverleitung (50) mit einer Entnahmeleitung (19) zur Entnahme der Pulvermischung aus der Mischvorrichtung (18) verbunden ist. 11. Mixing device according to one of claims 1 to 10, wherein the first and / or second container can be filled manually and / or semi-automatically and / or automatically, in particular via the powder line (50), and / or wherein the powder line (50) is connected to a removal line (19) for removing the powder mixture from the mixing device (18).
12. Mischvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, weiter umfassend eine Befeuchtungseinrichtung (53) zur Befeuchtung der ersten und/oder zweiten Pulver komponente in der Pulverleitung (50). 12. Mixing device according to one of claims 1 to 11, further comprising a moistening device (53) for moistening the first and / or second powder component in the powder line (50).
13. Additive Herstellvorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Objekts (2) durch schichtweises selektives Verfestigen eines Aufbaumaterials (15), wobei das Aufbaumaterial eine von einer Mischvorrichtung (18) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 bereitgestellte Pulvermischung umfasst und/oder wobei die Herstellvorrichtung (1) eine Mischvorrichtung (18) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 aufweist und/oder damit verbunden ist. 13. Additive manufacturing device for manufacturing a three-dimensional object (2) by layer-wise selective solidification of a building material (15), wherein the building material comprises a powder mixture provided by a mixing device (18) according to one of claims 1 to 12 and / or wherein the manufacturing device (1 ) has a mixing device (18) according to one of claims 1 to 12 and / or is connected to it.
14. Verfahren zur Herstellung einer Pulvermischung aus einer ersten Pulverkompo nente und zumindest einer zweiten Pulverkomponente in einer Mischvorrichtung (18), wobei die erste und/oder die zweite Pulverkomponente durch einen ersten Behälter (30) aufgenommen wird, wobei an einer unteren Begrenzung (33) des ersten Behäl ters eine Ausgabeöffnung (34) zum Ausgeben der ersten und/oder zweiten Pulver komponente vorgesehen ist, und die erste und/oder die zweite Pulverkomponente durch einen zweiten Behälter (40) aufgenommen wird, wobei der zweite Behälter zu einer Oberseite hin zumindest abschnittsweise offen ausgebildet ist, wobei der zweite Behälter (40), insbesondere in einem unteren Behälterbe reich, zumindest eine erste Fluidisierungszone (47) aufweist zum Einleiten eines Ga ses in den zweiten Behälter und wobei die Mischvorrichtung (18) weiter eine Pulverleitung (50) umfasst, die an die Ausgabeöffnung (34) des ersten Behälters (30) anschließbar und in den zweiten Behälter (40) hineinführbar ist. 14. A method for producing a powder mixture from a first powder component and at least one second powder component in a mixing device (18), the first and / or the second powder component being received by a first container (30), with a lower boundary (33 ) the first Behäl age a dispensing opening (34) is provided for dispensing the first and / or second powder component, and the first and / or the second powder component is received by a second container (40), the second container towards an upper side is designed to be open at least in sections, the second container (40), in particular in a lower container area, having at least one first fluidization zone (47) for introducing a gas into the second container and wherein the mixing device (18) further includes a powder line (50 ) which can be connected to the dispensing opening (34) of the first container (30) and into the second container (40) is practicable.
15. Verfahren gemäß Anspruch 14, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Einleiten eines Gases durch die erste Fluidisierungszone (47) in den zweiten Behälter (40) und/oder durch eine zweite Fluidisierungszone in den ersten Behälter (30) und b) manuelles oder und/oder teilautomatisches und/oder automatisches Einfüllen (S1) der ersten und/oder zweiten Pulverkomponente in den ersten und/oder zweiten Behälter (30, 40), c) Mischen (S2) der ersten und zweiten Pulverkomponente aus dem ersten und/oder zweiten Behälter (30, 40), d) Ausleiten (S3) der ersten und/oder zweiten Pulverkomponente durch die Ausgabeöffnung (34) des ersten Behälters (30) aus dem ersten Behälter (30) über die Pulverleitung (50) in die additive Herstellvorrichtung (1) und/oder einen Vorratsbehäl ter (14). 15. The method according to claim 14, characterized by the following steps: a) introducing a gas through the first fluidization zone (47) into the second container (40) and / or through a second fluidization zone into the first container (30) and b) manually or and / or semi-automatic and / or automatic filling (S1) of the first and / or second powder component into the first and / or second container (30, 40), c) mixing (S2) of the first and second powder components from the first and / or second container (30, 40), d) discharging (S3) the first and / or second powder component through the dispensing opening (34) of the first container (30) from the first container (30) via the powder line (50) into the additive manufacturing device (1) and / or a storage container (14).
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3647188A (en) * 1970-03-25 1972-03-07 Fuller Co Airlift blending apparatus
KR910002523B1 (en) * 1986-08-06 1991-04-23 우베고오산 가부시기가이샤 Batch type powder mixer
US20090169664A1 (en) 2005-03-09 2009-07-02 3D Systems, Inc Selective Laser Sintering Powder Recycle System
DE102010043166A1 (en) 2010-10-29 2012-05-03 Eos Gmbh Electro Optical Systems Device for treating powder for a device for producing a three-dimensional object and device for producing a three-dimensional object
EP2450177A1 (en) 2006-05-26 2012-05-09 Z Corporation Apparatus and methods for handling materials in a 3-d printer

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10105504A1 (en) 2001-02-07 2002-08-14 Eos Electro Optical Syst Powder treatment device for a device for producing a three-dimensional object, device for producing a three-dimensional object and method for producing a three-dimensional object
DE102006053121B3 (en) 2006-11-10 2007-12-27 Eos Gmbh Electro Optical Systems Coating device for applying powdered layers to a device for producing a three-dimensional object comprises longitudinal walls joined together, a unit for fluidizing powdered material and a controlling and/or regulating unit
DE102009056688A1 (en) 2009-12-02 2011-07-14 Prometal RCT GmbH, 86167 Rapid prototyping plant with a mixing unit
DE102015225344A1 (en) 2015-12-15 2017-06-22 Eos Gmbh Electro Optical Systems Powder dispensing unit, apparatus and method for generatively producing a three-dimensional object
GB2550552A (en) 2016-05-12 2017-11-29 Hewlett Packard Development Co Lp Mixer unit
WO2019014257A1 (en) 2017-07-10 2019-01-17 Arconic Inc. Systems and methods for automated powder handling and dispensing

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3647188A (en) * 1970-03-25 1972-03-07 Fuller Co Airlift blending apparatus
KR910002523B1 (en) * 1986-08-06 1991-04-23 우베고오산 가부시기가이샤 Batch type powder mixer
US20090169664A1 (en) 2005-03-09 2009-07-02 3D Systems, Inc Selective Laser Sintering Powder Recycle System
EP2450177A1 (en) 2006-05-26 2012-05-09 Z Corporation Apparatus and methods for handling materials in a 3-d printer
DE102010043166A1 (en) 2010-10-29 2012-05-03 Eos Gmbh Electro Optical Systems Device for treating powder for a device for producing a three-dimensional object and device for producing a three-dimensional object

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