WO2022058334A1 - Beschichtersystem für eine additive fertigungsanlage - Google Patents

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WO2022058334A1
WO2022058334A1 PCT/EP2021/075291 EP2021075291W WO2022058334A1 WO 2022058334 A1 WO2022058334 A1 WO 2022058334A1 EP 2021075291 W EP2021075291 W EP 2021075291W WO 2022058334 A1 WO2022058334 A1 WO 2022058334A1
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coater
roller
lips
additive manufacturing
lip
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PCT/EP2021/075291
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Tobias Kolb
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Robert Bosch Gmbh
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    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • the present invention relates to a coater system for an additive manufacturing system, an additive manufacturing system, a method for controlling a coater system and the use of a coater system.
  • Additive manufacturing systems that form a powder bed are well known. However, due to process fluctuations, parts of the components produced can protrude from the powder bed and thus possibly damage the coater lip. Another phenomenon that can cause damage to the coater lip is the surface roughness of the coater lip. The surface roughness can be caused by a non-adapted selection of parameters, by stochastically occurring spatters that occur on the component areas to be exposed, or by large powder particles. Damage to the coater lips can result in streaks in the applied powder bed due to cut coater lips because no powder can be transported at the points of the cuts. As a result, there is a lack of material along the strip and thus material on the finished component. Components with stripes (50 to 1,000 ⁇ m) can usually no longer be used. Streaking in the powder bed process is one of the most common and therefore financially most significant problems in additive manufacturing.
  • an improved coater system for an additive manufacturing system can be provided in an advantageous manner.
  • One aspect of the invention relates to a coater system for an additive manufacturing system, having:
  • the roller having at least two receptacles, the at least two receptacles being set up to fix the at least two coater lips to the roller, the at least two coater lips being set up to each form at least one layer of powder material, the control unit is set up to detect a predetermined state of wear of at least one of the two coater lips, the control unit being set up to generate a control signal which initiates rotation of the roller when the predetermined state of wear of the coater lip is reached/exceeded.
  • An advantage of this embodiment can be that if one of the two coater lips is damaged during an additive manufacturing process, for example by a protruding part, the roller can be rotated so that the other coater lip can form the additional powder layers.
  • the control unit can detect the condition of the coater lips, so that no streaks are drawn in the powder bed, in particular not due to a damaged coater lip.
  • the number of damaged additively manufactured components or Significantly reduce construction process aborts, which leads to a cost-saving effect.
  • the control unit can be, for example, a programmable logic or the like, such as a computer.
  • the roller can have a body which is designed to be rotatable about an axis.
  • the body of the roller can have a round, angular and/or polygonal cross section.
  • the axis of rotation of the roller can be arranged parallel or orthogonal to a powder bed of the additive manufacturing system.
  • the roller has at least two coating lips.
  • the roller can have a large number of coater lips, in particular four, five or more, so that rotation of the roller and thus changing the coater lips can lead to increased process reliability.
  • the coater lips can be, for example, polymer coater lips, metal brushes or other solid bodies shaped like webs, which are made of a metal and/or plastic compound, for example.
  • the roller can be arranged interchangeably within the coater system, so that damaged coater lips do not have to be detached from the roller within the additive manufacturing system, but the roller with the coater lips can be removed from the additive manufacturing system in order to repair them there.
  • the roller can have two receptacles which are designed in particular to attach the coater lips to the roller in a detachable manner.
  • the recordings can have micrometer screws, for example, which are set up to change the position of the coater lip in relation to the roller, in particular such that the coater lip is arranged as parallel as possible to a construction area of the additive manufacturing system.
  • the control unit can be set up to monitor the condition of the coater lips and thus to detect or measure a current or a predetermined wear condition of the coater lips.
  • the control unit has a camera or is connected to a camera in order to detect the state of wear of the coater lips.
  • the state of wear can also take place indirectly by monitoring the installation space, in that the roller is rotated when a streak is detected.
  • the control unit can generate or calculate a control signal, which contains a signal that the roller and thus also the coater lips are rotated, so that a damaged coater lip is no longer used to form a powder layer, but the second coater lip is used to create the to form a powder layer.
  • the rotation of the roller can be initiated when the predetermined state of wear of the coater lip has been reached or exceeded.
  • the predetermined state of wear can be described, for example, by means of damage to the coater lip and/or various other wear properties, such as a wear profile or scoring or the like.
  • control signal is set up to control an electric motor that is fixed to the roller.
  • An advantage of this embodiment is that the installation space for rotating the roller does not have to be opened with the aid of the electric motor, since only the electric motor has to be activated in order to rotate the roller.
  • the electric motor can be a stepping motor, for example, which can move to a predetermined position.
  • the control signal activates the electric motor for a predetermined time, for example, so that the roller is rotated by 180 degrees, for example, so that it is no longer the first coater lip that spreads the powder material, but the second coater lip.
  • the electric motor has an interface, the interface being connected to the control unit by cable and/or wirelessly.
  • an advantage of this embodiment can be that, with the aid of the interface, the coating system can be used in a large number of additive manufacturing systems and, in particular, can also be retrofitted.
  • the interface can be a minicomputer or the like, which can be connected to the electric motor by means of a wired or wireless connection.
  • the interface can be set up to receive the control signal and to generate and/or transmit a signal for controlling the electric motor.
  • the roller has at least two adjustment units, the adjustment units being set up to adjust the coater lips relative to the axis of rotation of the roller.
  • An advantage of this embodiment is that the parallelism between the coater lip and the construction area of an additive manufacturing system can be increased by means of the adjustment unit, so that the positional accuracy of the additively manufactured parts can be increased since uniform thicknesses in the powder layer can be achieved.
  • the adjustment units can be arranged inside or in the vicinity of the receptacles of the roller.
  • the adjustment units can be part of the attachment of the coater lips to the roller.
  • the adjustment units are designed in such a way that the coater lips can be oriented in such a way that they can have an alignment that is as parallel as possible to the construction area of an additive manufacturing system.
  • the adjustment unit has at least one actuator which is set up to adjust at least one of the at least two coater lips with respect to the axis of rotation of the roller.
  • An advantage of this embodiment can be that with the help of an actuator, such as an electric motor and/or a piezoelectric element, the parallelism of the coater lips can be adjusted with millimeter precision or even more precisely to the construction area of an additive manufacturing system.
  • an actuator such as an electric motor and/or a piezoelectric element
  • the parallelism of the coater lips can be adjusted with millimeter precision or even more precisely to the construction area of an additive manufacturing system.
  • Another advantage can be that the applicator lips can be readjusted for each powder layer with the aid of the actuator, so that the parallelism or the thickness of the powder layer can be further improved.
  • the actuator can be arranged, for example, on a roller or on a receptacle of the roller. Furthermore, the actuator can be connected directly to the coater lip or to the adjustment unit that fastens the coater lip. Furthermore, the actuator can be an electric motor, such as a stepper motor, and/or a piezo actuator or the like.
  • control unit is set up to control the actuator in such a way that the at least two coater lips are aligned parallel to a construction area of an additive manufacturing system.
  • An advantage of this embodiment can be that the parallelism in the coater lip to the building surface can be increased with the aid of the targeted control of the orientation of the coater lips by means of the actuator, and the layer thickness of the powder layer formed thus remains as constant as possible.
  • the control unit can detect an orientation in the coater lip to the construction area of the additive manufacturing system, for example by means of a camera. The control unit can then form a control signal which causes the actuator to change the orientation of the coater lip in relation to the construction area. This can be advantageous in particular after the roller has rotated, since positional tolerances due to the movement of the roller can thus be compensated for.
  • a further aspect of the invention is an additive manufacturing system which has a coater system as described above and below. Furthermore, the additive manufacturing system has a construction area and a solidification system. The solidification system is set up to solidify powder that has been applied to the building surface by means of the coater system.
  • the additive manufacturing system can be any additive manufacturing system that processes powder material, powder granules or the like. This can in particular be a metal, plastic, plastic composite and/or ceramic powder which can be connected by means of the solidification system.
  • the solidification system can be a laser, an LED or a print head, for example.
  • the additive manufacturing system can be a selective laser melting, selective laser sintering or binder jetting system.
  • the additive manufacturing system can have a storage container in which powder material is stored. The powder material can be applied from the storage container to the construction area using the coater system.
  • the construction area can be arranged in a construction space which has the powder layer formed or the component to be manufactured.
  • a further aspect of the invention relates to a method for controlling a coater system, comprising the steps:
  • - detecting a predetermined state of wear of a coater lip - generating a control signal, for example by the control unit, which initiates a rotation of the coater lip when the predetermined state of wear of the coater lip is reached or exceeded.
  • An advantage of this embodiment can be that a coater lip can be replaced with the aid of the detection or acquisition of the state of wear without interrupting the construction process of an additive manufacturing system.
  • the method can record, detect and/or calculate a predetermined state of wear of the coater lip. Furthermore, a control signal can be generated, calculated and/or output, for example by a control unit.
  • the control unit can be a computer or the like, for example.
  • the control signal can be set up to instruct an electric motor, for example, to rotate a roller, which has a coater lip, for example, when the predetermined degree of wear of the coater lip is reached or exceeded.
  • a further aspect of the invention is the use of a coater system, as described above and below, for forming a powder layer in an additive manufacturing system.
  • Elements and/or steps of the method, as described above and below can be features and elements of the coater system, as described above and below, and/or the additive manufacturing system, as described above and below, and vice versa.
  • FIG. 1 shows a coater system according to one embodiment.
  • FIG. 2 shows a coater system according to an embodiment.
  • FIG. 3 shows a coater system according to an embodiment.
  • FIG. 4 shows a flowchart to illustrate steps of the method according to an embodiment.
  • FIG. 6 shows a coater system according to an embodiment.
  • FIG. 1 shows a coater system 100 for an additive manufacturing system 300, having:
  • the roller 102 having at least two receptacles 104, the at least two receptacles 104 being set up to define the at least two coater lips 106 on the roller 102, the Coater lips 106 are set up to form at least one layer of powder material, wherein control unit 110 is set up to detect a predetermined state of wear of at least one of the two coater lips 106, wherein control unit 110 is set up to generate a control signal which indicates a rotation of the Roller 102 initiates when the predetermined wear condition of the coater lip 106 is reached/exceeded.
  • An advantage of this embodiment can be that if one of the coater lips 106 has a score or scratch or the like, the roller 102 can be rotated so that another coater lip 106 can form the additional powder layers, so that the construction process of an additive manufacturing system 300 is not aborted occurs.
  • FIG. 1 shows a coater system 100 which has a roller 102 .
  • the roller 102 has two receptacles 104 .
  • the coater lips 106 are fitted or fastened in the receptacles 104 .
  • the coater system 100 also has a control unit 110 .
  • the control unit 110 can detect the state of wear of the coater lips 106 .
  • the control unit can rotate the roller when a predetermined degree of wear of the coater lip 106 has been reached or exceeded.
  • FIG. 2 shows a coater system 100 which has a roller 102 .
  • An adjustment unit 108 is installed in the roller 102 .
  • the adjustment unit 108 can be arranged in the receptacle 104 in particular.
  • the adjustment unit 108 can adjust the coater lip 106 in relation to the roller 102, in particular in such a way that the parallelism between the coater lip 106 and the building surface 308 can be increased.
  • the adjustment unit 108 can have an actuator 112 which is set up to adjust the position of the coater lip 106 relative to the roller 102 or to the building surface 308 .
  • FIG. 3 shows a coater system 100 which has a roller 102 .
  • the roller 102 can be connected by means of a receptacle 120 .
  • the receptacle 120 can have at least one fastener 122 which the receptacle 120 can connect to the additive manufacturing system 300.
  • the advantage of the receptacle 120 is that the roll 102 can be quickly replaced when the coater lips 106 are all at a predetermined state of wear.
  • an electric motor 200 can be attached to the roller 102 and is set up to rotate the roller 102 .
  • the electric motor 200 can have an interface 202 .
  • the interface 202 can be connected to the control unit 110 with a cable or wirelessly.
  • control unit 110 detects that a coater lip 106 of the roller 102 has reached a predetermined state of wear and generates a control signal.
  • the control signal is transmitted to the electric motor 200 by means of the wired or wireless connection between the control unit 110 and the interface 202, so that it can rotate the roller 102 according to the control signal.
  • FIG. 4 shows a flowchart to illustrate steps of the method for controlling a coater system 400, which has the steps:
  • the additive manufacturing system 300 has a storage container 302 in which powder material can be stored. Furthermore, powder from the storage chamber 302 can be applied to the building surface 308 with the aid of the coater system 100 . Furthermore, a building space 304 can shift its building surface vertically, so that a component can be formed layer by layer.
  • the additive manufacturing system 300 has a solidification system 306, which partially or selectively solidifies the powder material on the construction area 308, so that an additively manufactured component is created.
  • the coater system 100 can change the coater lip 106 if a score or damage to the coater lip 106 is detected.
  • FIG. 6 shows a roller 102 whose axis of rotation is arranged orthogonally to the building surface 308 .
  • the roller 102 has at least one receptacle 104 which is set up to fasten the coater lip 106 to the roller 102 . Furthermore, the roller 102 can be rotated when the predetermined wear value is detected on a coater lip 106 so that a further coater lip 106 can form the further powder layers on the building surface 308 .

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Beschichtersystem (100) für eine additive Fertigungsanlage (300), aufweisend: - eine Kontrolleinheit (110), - eine Walze (102), - zumindest zwei Beschichterlippen (106), wobei die Walze (102) zumindest zwei Aufnahmen (104) aufweist, wobei die zumindest zwei Aufnahmen (104) dazu eingerichtet sind, die zumindest zwei Beschichterlippen (106) an der Walze (102) festzulegen, wobei die zumindest zwei Beschichterlippen (106) dazu eingerichtet sind, jeweils zumindest eine Schicht Pulvermaterial auszubilden, wobei die Kontrolleinheit (110) dazu eingerichtet ist, einen vorbestimmten Verschleißzustand zumindest einer der zwei Beschichterlippen (106) zu detektieren, wobei die Kontrolleinheit (110) dazu eingerichtet ist, ein Kontrollsignal zu generieren, welches eine Rotation der Walze (102) initiiert, wenn der vorbestimmte Verschleißzustand der Beschichterlippe (106) erreicht/überschritten ist. Ferner betrifft die Erfindung eine additive Fertigungsanlage (300), ein Verfahren zum Steuern eines Beschichtersystems (500) sowie eine Verwendung eines Beschichtersystems (100).

Description

Beschreibung
Titel:
Beschichtersystem für eine additive Fertigungsanlage
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Beschichtersystem für eine additive Fertigungsanlage, eine additive Fertigungsanlage, ein Verfahren zur Steuerung eines Beschichtersystems und die Verwendung eines Beschichtersystems.
Stand der Technik
Additive Fertigungsanlagen, welche ein Pulverbett ausbilden, sind hinlänglich bekannt. Dabei können jedoch durch Prozessschwankungen Teile der erzeugten Bauteile aus dem Pulverbett ragen und somit unter Umständen die Beschichterlippe beschädigen. Ein weiteres Phänomen, welches Beschädigungen der Beschichterlippe verursachen kann, ist die Oberflächenrauheit der Beschichterlippe. Die Oberflächenrauheit kann sowohl durch eine nicht angepasste Parameterauswahl entstehen, bei stochastisch auftretenden Spritzern auftreten, die auf den zu belichtenden Bauteilbereichen aufkommen, oder aufgrund von großen Pulverpartikel entstehen. Durch die Beschädigung von Beschichterlippen können im aufgetragenen Pulverbett Streifen durch eingeschnittene Beschichterlippen entstehen, weil an den Stellen der Einschnitte kein Pulver transportiert werden kann. Als Folge fehlt entlang des Streifens Material und somit Material am fertigen Bauteil. Bauteile mit Streifen (50 bis 1.000 pm) können meist nicht mehr verwendet werden. Die Streifenbildung im Pulverbettverfahren gehört im Bereich der additiven Fertigung zu den häufigsten und daher monetär signifikantesten Problemen.
Offenbarung der Erfindung Mit Ausführungsformen der Erfindung kann in vorteilhafter Weise ein verbessertes Beschichtersystem für eine additive Fertigungsanlage bereitgestellt werden.
Die Erfindung ist in den unabhängigen Ansprüchen definiert. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Fachbegriffe werden auf die übliche Art und Weise verwendet. Wenn eine bestimmte Bedeutung einem bestimmten Begriff verliehen wird, werden im Folgenden Begriffsdefinitionen gegeben, in deren Rahmen die Begriffe verwendet werden.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Beschichtersystem für eine additive Fertigungsanlage, aufweisend:
-eine Kontrolleinheit,
-eine Walze,
-zumindest zwei Beschichterlippen, wobei die Walze zumindest zwei Aufnahmen aufweist, wobei die zumindest zwei Aufnahmen dazu eingerichtet sind, die zumindest zwei Beschichterlippen an der Walze festzulegen, wobei die zumindest zwei Beschichterlippen dazu eingerichtet sind, jeweils zumindest eine Schicht Pulvermaterial auszubilden, wobei die Kontrolleinheit dazu eingerichtet ist, einen vorbestimmten Verschleißzustand zumindest einer der zwei Beschichterlippen zu detektieren, wobei die Kontrolleinheit dazu eingerichtet ist, ein Kontrollsignal zu generieren, welches eine Rotation der Walze initiiert, wenn der vorbestimmte Verschleißzustand der Beschichterlippe erreicht/überschritten ist.
Ein Vorteil dieser Ausführungsform kann sein, dass, wenn während eines additiven Fertigungsprozesses eine der beiden Beschichterlippen durch beispielsweise ein herausstehendes Teil beschädigt wird, die Walze rotiert werden kann, sodass die andere Beschichterlippe die weiteren Pulverschichten ausbilden kann. Hierbei kann insbesondere die Kontrolleinheit den Zustand der Beschichterlippen detektieren, sodass keine Streifen im Pulverbett gezogen werden, insbesondere nicht durch eine beschädigte Beschichterlippe. Somit lässt sich die Anzahl von beschädigten additiv gefertigten Bauteilen bzw. Bauprozessabbrüchen deutlich reduzieren, was zu einem Kosteneinsparungseffekt führt.
Bei der Kontrolleinheit kann es sich beispielsweise um eine programmierbare Logik oder ähnliches, wie beispielsweise einen Computer, handeln. Die Walze kann dabei einen Korpus aufweisen, welcher rotierbar um eine Achse ausgestaltet ist. Der Korpus der Walze kann dabei einen runden, eckigen und/oder polygonalen Querschnitt aufweisen. Dabei kann die Rotationsachse der Walze parallel oder orthogonal zu einem Pulverbett der additiven Fertigungsanlage angeordnet sein. Ferner weist die Walze zumindest zwei Beschichterlippen auf. Ferner kann dabei die Walze eine Vielzahl, insbesondere vier, fünf oder mehr Beschichterlippen aufweisen, sodass eine Rotation der Walze und somit ein Wechsel der Beschichterlippen zu einer erhöhten Prozesssicherheit führen kann. Bei den Beschichterlippen kann es sich beispielsweise um Polymerbeschichterlippen, Metallbürsten oder andere stegähnlich geformte Festkörper handeln, welche beispielsweise aus einem Metall und/oder Kunststoffverbund gefertigt sind. Ferner kann dabei die Walze austauschbar innerhalb des Beschichtersystems angeordnet werden, sodass beschädigte Beschichterlippen nicht innerhalb der additiven Fertigungsanlage von der Walze abgelöst werden müssen, sondern die Walze mit den Beschichterlippen aus der additiven Fertigungsanlage herausgenommen werden kann, um sie dort zu reparieren. Ferner kann die Walze über zwei Aufnahmen verfügen, welche insbesondere dazu eingerichtet sind, die Beschichterlippen lösbar an die Walze zu befestigen. Ferner können die Aufnahmen beispielsweise über Mikrometerschrauben verfügen, welche dazu eingerichtet sind, die Position der Beschichterlippe im Verhältnis zur Walze zu verändern, insbesondere so, dass die Beschichterlippe möglichst parallel zu einer Baufläche der additiven Fertigungsanlage angeordnet ist. Ferner kann die Kontrolleinheit dazu eingerichtet sein, den Zustand der Beschichterlippen zu überwachen und somit einen aktuellen bzw. einen vorbestimmten Verschleißzustand der Beschichterlippen zu detektieren bzw. zu messen. Bspw. weist die Kontrolleinheit eine Kamera auf oder ist mit einer Kamera verbunden, um den Verschleißzustand der Beschichterlippen zu detektieren. Ferner kann der Verschleißzustand auch indirekt mittels einer Überwachung des Bauraums erfolgen, indem die Walze rotiert wird, wenn ein Streifen detektiert wird. Ferner kann dabei die Kontrolleinheit ein Kontrollsignal generieren bzw. berechnen, welches ein Signal beinhaltet, dass die Walze und somit auch die Beschichterlippen rotiert werden, sodass eine beschädigte Beschichterlippe nicht länger dazu verwendet wird, eine Pulverschicht auszubilden, sondern die zweite Beschichterlippe dazu genutzt wird, die Pulverschicht auszubilden. Dabei kann die Rotation der Walze initiiert werden, wenn der vorbestimmte Verschleißzustand der Beschichterlippe erreicht bzw. überschritten ist. Dabei kann der vorbestimmte Verschleißzustand beispielsweise mittels einer Beschädigung der Beschichterlippe und/oder verschiedenen anderen Verschleißeigenschaften, wie beispielsweise eines Verschleißprofiles oder Riefen oder ähnlichem beschrieben werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Kontrollsignal dazu eingerichtet, einen Elektromotor, welcher an der Walze festgelegt ist, zu steuern.
Ein Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass mithilfe des Elektromotors der Bauraum zur Rotation der Walze nicht geöffnet werden muss, da lediglich der Elektromotor aktiviert werden muss, um die Walze zu rotieren.
Bei dem Elektromotor kann es sich beispielsweise um einen Schrittmotor handeln, welcher eine vorbestimmte Position anfahren kann. Das Kontrollsignal aktiviert beispielsweise den Elektromotor für eine vorbestimmte Zeit, sodass die Walze beispielsweise um 180 Grad gedreht wird, sodass nicht mehr die erste Beschichterlippe das Pulvermaterial verstreicht, sondern die zweite Beschichterlippe.
Gemäß einer Ausführungsform weist der Elektromotor eine Schnittstelle auf, wobei die Schnittstelle mit der Kontrolleinheit kabelgebunden und/oder kabellos verbunden ist.
Ein Vorteil dieser Ausführungsform kann sein, dass mithilfe der Schnittstelle das Beschichtersystem in einer Vielzahl von additiven Fertigungsanlagen eingesetzt und insbesondere auch nachgerüstet werden kann. Beispielsweise kann es sich bei der Schnittstelle um einen Minicomputer oder ähnlichem handeln, welcher mittels einer kabelgebundenen oder kabellosen Verbindung mit dem Elektromotor verbunden sein kann. Die Schnittstelle kann insbesondere dazu eingerichtet sein, das Kontrollsignal zu empfangen und ein Signal zur Steuerung des Elektromotors zu generieren und/oder zu übertragen.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Walze zumindest zwei Verstelleinheiten auf, wobei die Verstelleinheiten dazu eingerichtet sind, die Beschichterlippen relativ zur Rotationsachse der Walze zu verstellen.
Ein Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass die Parallelität zwischen der Beschichterlippe und der Baufläche einer additiven Fertigungsanlage mittels der Verstelleinheit gesteigert werden kann, sodass die Positionsgenauigkeit der additiv gefertigten Teile gesteigert werden kann, da gleichmäßige Dicken in der Pulverschicht erreicht werden können.
Insbesondere können die Verstelleinheiten innerhalb oder in der Nähe von den Aufnahmen der Walze angeordnet sein. Dabei können die Verstelleinheiten ein Teil der Befestigung der Beschichterlippen zur Walze sein. Insbesondere sind die Verstelleinheiten derart ausgelegt, dass die Beschichterlippen derart orientiert werden können, dass diese eine möglichst parallele Ausrichtung zur Baufläche einer additiven Fertigungsanlage aufweisen können.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Verstelleinheit zumindest einen Aktuator auf, welcher dazu eingerichtet ist, zumindest eine der zumindest zwei Beschichterlippen zur Rotationsachse der Walze zu verstellen.
Ein Vorteil dieser Ausführungsform kann sein, dass mithilfe eines Aktuators, wie beispielsweise eines Elektromotors und/oder eines Piezoelements, die Parallelität der Beschichterlippen millimetergenau oder noch genauer zur Baufläche einer additiven Fertigungsanlage eingestellt werden kann. Ein weiterer Vorteil kann sein, dass mithilfe des Aktuators die Beschichterlippen für jede Pulverschicht neu justiert werden können, sodass die Parallelität bzw. die Dicke der Pulverschicht weiter verbessert werden kann. Der Aktuator kann beispielsweise an einer Walze bzw. an einer Aufnahme der Walze angeordnet sein. Ferner kann der Aktuator direkt mit der Beschichterlippe oder mit der Verstelleinheit verbunden sein, welche die Beschichterlippe befestigt. Ferner kann es sich bei dem Aktuator um einen Elektromotor, wie beispielsweise einen Schrittmotor, und/oder um einen Piezoaktuator oder ähnlichem handeln.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Kontrolleinheit dazu eingerichtet, den Aktuator derart zu steuern, dass die zumindest zwei Beschichterlippen parallel zu einer Baufläche einer additiven Fertigungsanlage ausgerichtet sind.
Ein Vorteil dieser Ausführungsform kann sein, dass mithilfe der gezielten Steuerung der Orientierung der Beschichterlippen mittels des Aktuators die Parallelität in der Beschichterlippe zur Baufläche gesteigert werden kann und somit die Schichtdicke der ausgebildeten Pulverschicht möglichst konstant bleibt. Ferner kann dabei die Kontrolleinheit eine Orientierung in der Beschichterlippe zur Baufläche der additiven Fertigungsanlage beispielsweise mittels einer Kamera detektieren. Daraufhin kann die Kontrolleinheit ein Kontrollsignal ausbilden, welches den Aktuator dazu veranlasst, die Orientierung der Beschichterlippe zur Baufläche zu verändern. Dies kann insbesondere nach einer Rotation der Walze vorteilhaft sein, da somit Lagetoleranzen aufgrund der Bewegung der Walze ausgeglichen werden können.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist eine additive Fertigungsanlage, welche ein Beschichtersystem, wie voranstehend und nachfolgend beschrieben, aufweist. Ferner weist die additive Fertigungsanlage eine Baufläche und ein Verfestigungssystem auf. Das Verfestigungssystem ist dazu eingerichtet, Pulver, welches mittels des Beschichtersystems auf der Baufläche aufgetragen wurde, zu verfestigen.
Bei der additiven Fertigungsanlage kann es sich um jede additive Fertigungsanlage handeln, welche ein Pulvermaterial, Pulvergranulat oder ähnliches verarbeitet. Dabei kann es sich insbesondere um ein Metall, Kunststoff-, Kunststoffverbund- und/oder Keramikpulver handeln, welches mittels des Verfestigungssystems verbunden werden kann. Bei dem Verfestigungssystem kann es sich beispielsweise um einen Laser, eine LED oder um einen Druckkopf handeln. Insbesondere kann die additive Fertigungsanlage eine Selective Laser Melting, Selective Laser Sintering oder Binder Jetting Anlage sein. Ferner kann die additive Fertigungsanlage einen Vorratsbehälter aufweisen, in welchem Pulvermaterial gelagert wird. Das Pulvermaterial kann aus dem Vorratsbehälter auf die Baufläche mittels des Beschichtersystems ausgebracht werden. Ferner kann dabei die Baufläche in einem Bauraum angeordnet sein, welcher die ausgebildete Pulverschicht bzw. das zu fertigende Bauteil aufweist.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Beschichtersystems, aufweisend die Schritte:
-Erfassen eines vorbestimmten Verschleißzustandes einer Beschichterlippe, -Generieren eines Kontrollsignals, beispielsweise durch die Kontrolleinheit, welches eine Rotation der Beschichterlippe initiiert, wenn der vorbestimmte Verschleißzustand der Beschichterlippe erreicht bzw. überschritten ist.
Ein Vorteil dieser Ausführungsform kann sein, dass mithilfe der Detektion bzw. Erfassung des Verschleißzustandes eine Beschichterlippe ausgetauscht werden kann, ohne den Bauprozess einer additiven Fertigungsanlage zu unterbrechen.
Dabei kann das Verfahren einen vorbestimmten Verschleißzustand der Beschichterlippe erfassen, detektieren und/oder berechnen. Ferner kann dabei ein Kontrollsignal generiert, berechnet und/oder ausgegeben werden, beispielsweise durch eine Kontrolleinheit. Bei der Kontrolleinheit kann es sich beispielsweise um einen Computer oder ähnlichem handeln. Das Kontrollsignal kann dazu eingerichtet sein, beispielsweise einen Elektromotor dazu zu instruieren, eine Walze, welche beispielsweise eine Beschichterlippe aufweist, zu rotieren, wenn der vorbestimmte Verschleißgrad der Beschichterlippe erreicht bzw. überschritten wird.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist die Verwendung eines Beschichtersystems, wie voranstehend und nachfolgend beschrieben, zum Ausbilden einer Pulverschicht in einer additiven Fertigungsanlage. Elemente und/oder Schritte des Verfahrens, so wie voranstehend und nachfolgend beschrieben, können Merkmale und Elemente des Beschichtersystems, so wie voranstehend und nachfolgend beschrieben, und/oder der additiven Fertigungsanlage, so wie voranstehend und nachfolgend beschrieben, sein und umgekehrt.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher dargestellt.
Ausführungsbeispiele
Es zeigt:
Fig. 1 ein Beschichtersystem gemäß einer Ausführungsform.
Fig. 2 ein Beschichtersystem gemäß einer Ausführungsform.
Fig. 3 ein Beschichtersystem gemäß einer Ausführungsform.
Fig. 4 ein Flussdiagramm zur Illustration von Schritten des Verfahrens gemäß einer Ausführungsform.
Fig. 5 eine additive Fertigungsanlage.
Fig. 6 ein Beschichtersystem gemäß einer Ausführungsform.
Fig. 1 zeigt ein Beschichtersystem 100 für eine additive Fertigungsanlage 300, aufweisend:
-eine Kontrolleinheit 110,
-eine Walze 102,
-zumindest zwei Beschichterlippen 106, wobei die Walze 102 zumindest zwei Aufnahmen 104 aufweist, wobei die zumindest zwei Aufnahmen 104 dazu eingerichtet sind, die zumindest zwei Beschichterlippen 106 an der Walze 102 festzulegen, wobei die Beschichterlippen 106 dazu eingerichtet sind, jeweils zumindest eine Schicht Pulvermaterial auszubilden, wobei die Kontrolleinheit 110 dazu eingerichtet ist, einen vorbestimmten Verschleißzustand zumindest einer der zwei Beschichterlippen 106 zu detektieren, wobei die Kontrolleinheit 110 dazu eingerichtet ist, ein Kontrollsignal zu generieren, welches eine Rotation der Walze 102 initiiert, wenn der vorbestimmte Verschleißzustand der Beschichterlippe 106 erreicht/überschritten ist.
Ein Vorteil dieser Ausführungsform kann sein, dass, wenn eine der Beschichterlippen 106 eine Riefe bzw. Kratzer oder ähnliches aufweist, die Walze 102 rotiert werden kann, sodass eine andere Beschichterlippe 106 die weiteren Pulverschichten ausbilden kann, sodass kein Abbruch eines Bauprozesses einer additiven Fertigungsanlage 300 auftritt.
Fig. 1 zeigt ein Beschichtersystem 100, welches eine Walze 102 aufweist. Die Walze 102 weist, wie in Fig. 1 gezeigt, zwei Aufnahmen 104 auf. In den Aufnahmen 104 sind die Beschichterlippen 106 angebracht bzw. befestigt. Ferner weist das Beschichtersystem 100 eine Kontrolleinheit 110 auf. Die Kontrolleinheit 110 kann den Verschleißzustand der Beschichterlippen 106 detektieren. Ferner kann die Kontrolleinheit die Walze rotieren lassen, wenn ein vorbestimmter Verschleißgrad der Beschichterlippe 106 erreicht bzw. überschritten ist.
Fig. 2 zeigt ein Beschichtersystem 100, welches eine Walze 102 aufweist. In der Walze 102 ist eine Verstelleinheit 108 verbaut. Die Verstelleinheit 108 kann insbesondere in der Aufnahme 104 angeordnet sein. Die Verstelleinheit 108 kann die Beschichterlippe 106 im Verhältnis zur Walze 102 verstellen, insbesondere derart, dass die Parallelität zwischen der Beschichterlippe 106 und der Baufläche 308 gesteigert werden kann. Ferner kann die Verstelleinheit 108 einen Aktuator 112 aufweisen, welcher dazu eingerichtet ist, die Beschichterlippe 106 in ihrer Relativposition zur Walze 102 bzw. zur Baufläche 308 zu verstellen.
Fig. 3 zeigt ein Beschichtersystem 100, welches eine Walze 102 aufweist. Die Walze 102 kann mittels einer Aufnahme 120 verbunden sein. Die Aufnahme 120 kann zumindest ein Befestigungsmittel 122 aufweisen, welches die Aufnahme 120 mit der additiven Fertigungsanlage 300 verbinden kann. Der Vorteil der Aufnahme 120 ist, dass die Walze 102 schnell ausgetauscht werden kann, wenn die Beschichterlippen 106 alle einen vorbestimmten Verschleißzustand aufweisen. Ferner kann an der Walze 102 ein Elektromotor 200 angebracht sein, welcher dazu eingerichtet ist, die Walze 102 zu rotieren. Ferner kann der Elektromotor 200 eine Schnittstelle 202 aufweisen. Die Schnittstelle 202 kann kabelgebunden oder kabellos mit der Kontrolleinheit 110 verbunden sein. Beispielsweise detektiert die Kontrolleinheit 110, dass eine Beschichterlippe 106 der Walze 102 einen vorbestimmten Verschleißzustand erreicht hat und generiert ein Kontrollsignal. Das Kontrollsignal wird mittels der kabelgebundenen oder kabellosen Verbindung zwischen der Kontrolleinheit 110 und der Schnittstelle 202 an den Elektromotor 200 übertragen, sodass dieser gemäß des Kontrollsignals die Walze 102 rotieren kann.
Fig. 4 zeigt ein Flussdiagramm zur Illustration von Schritten des Verfahrens zur Steuerung eines Beschichtersystems 400, welches die Schritte aufweist:
-Erfassen S1 eines vorbestimmten Verschleißzustandes der Beschichterlippe 106,
-Generieren S2 eines Kontrollsignals, beispielsweise die Kontrolleinheit 110, welches eine Rotation der Beschichterlippe 106 initiiert, wenn der vorbestimmte Verschleißgrad der Beschichterlippe 106 erreicht bzw. überschritten ist.
Fig. 5 zeigt eine additive Fertigungsanlage 300. Die additive Fertigungsanlage 300 weist dabei einen Vorratsbehälter 302 auf, in welchem Pulvermaterial gelagert werden kann. Ferner kann mithilfe des Beschichtersystems 100 Pulver aus der Vorratskammer 302 auf die Baufläche 308 aufgebracht werden. Ferner kann ein Bauraum 304 seine Baufläche vertikal verschieben, sodass ein Bauteil schichtweise ausgebildet werden kann. Dabei verfügt die additive Fertigungsanlage 300 über ein Verfestigungssystem 306, welches das Pulvermaterial auf der Baufläche 308 partiell bzw. selektiv verfestigt, sodass ein additiv gefertigtes Bauteil entsteht. Dabei kann das Beschichtersystem 100 die Beschichterlippe 106 wechseln, wenn eine Riefe oder Beschädigung der Beschichterlippe 106 detektiert wird. Fig. 6 zeigt eine Walze 102, deren Rotationsachse orthogonal zur Baufläche 308 angeordnet ist. Dabei weist die Walze 102 zumindest eine Aufnahme 104 auf, welche dazu eingerichtet ist, die Beschichterlippe 106 an der Walze 102 zu befestigen. Ferner kann dabei die Walze 102 rotiert werden, wenn der vorbestimmte Verschleißwert an einer Beschichterlippe 106 detektiert wird, sodass eine weitere Beschichterlippe 106 die weiteren Pulverschichten auf der Baufläche 308 ausbilden kann.
Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „umfassend“ und „aufweisend“ keine anderen Elemente ausschließen und die unbestimmten Artikel „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkungen anzusehen.

Claims

Ansprüche
1. Beschichtersystem (100) für eine additive Fertigungsanlage (300), aufweisend:
- eine Kontrolleinheit (110),
- eine Walze (102),
- zumindest zwei Beschichterlippen (106), wobei die Walze (102) zumindest zwei Aufnahmen (104) aufweist, wobei die zumindest zwei Aufnahmen (104) dazu eingerichtet sind, die zumindest zwei Beschichterlippen (106) an der Walze (102) festzulegen, wobei die zumindest zwei Beschichterlippen (106) dazu eingerichtet sind, jeweils zumindest eine Schicht Pulvermaterial auszubilden, wobei die Kontrolleinheit (110) dazu eingerichtet ist, einen vorbestimmten Verschleißzustand zumindest einer der zwei Beschichterlippen (106) zu detektieren, wobei die Kontrolleinheit (110) dazu eingerichtet ist, ein Kontrollsignal zu generieren, welches eine Rotation der Walze (102) initiiert, wenn der vorbestimmte Verschleißzustand der Beschichterlippe (106) erreicht/überschritten ist.
2. Beschichtersystem gemäß Anspruch 1, wobei das Kontrollsignal dazu eingerichtet ist, einen Elektromotor (200), welcher an der Walze (102) festgelegt ist, zu steuern.
3. Beschichtersystem gemäß der vorherigen Ansprüche, wobei der Elektromotor (200) eine Schnittstelle (202) aufweist, wobei die Schnittstelle (202) mit der Kontrolleinheit (110) kabelgebunden und/oder kabellos verbunden ist.
4. Beschichtersystem gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Walze (102) zumindest zwei Verstelleinheiten (108) aufweist, wobei die Verstelleinheiten (108) dazu eingerichtet sind, die Beschichterlippe (106) der Walze (102) zu verstellen.
5. Beschichtersystem nach Anspruch 4, wobei die Verstelleinheit (108) zumindest einen Aktuator (112) aufweist, welcher dazu eingerichtet ist, zumindest eine der zumindest zwei Beschichterlippen (106) zur Rotationsachse der Walze (102) zu verstellen.
6. Beschichtersystem gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Beschichtersystem (100) zumindest eine Aufnahme (120) aufweist, wobei die Aufnahme (120) dazu eingerichtet ist, die Walze (102) drehbar zu lagern, wobei die Aufnahme (120) zumindest ein Befestigungsmittel (122) aufweist, welches dazu eingerichtet ist, die Aufnahme (120) an einer additiven Fertigungsanlage (300) festzulegen.
7. Beschichtersystem gemäß Anspruch 5, wobei die Kontrolleinheit (110) dazu eingerichtet ist, den Aktuator (112) derart zu steuern, dass die zumindest zwei Beschichterlippen (106) parallel zu einer Baufläche (308) einer additiven Fertigungsanlage (300) ausgerichtet sind.
8. Additive Fertigungsanlage (300) aufweisend:
-ein Beschichtersystem (100) gemäß einem der vorherigen Ansprüche,
-eine Baufläche (308),
-ein Verfestigungssystem (306), welches dazu eingerichtet ist, Pulver, welches mittels des beschichteten Systems (100) auf die Baufläche (308) aufgetragen wurde, zu verfestigen.
9. Verfahren zum Steuern eines Beschichtersystems (400):
-Erfassen eines vorbestimmten Verschleißzustandes einer Beschichterlippe (106),
-Generieren eines Kontrollsignals, beispielsweise durch die Kontrolleinheit (110), welches eine Rotation der Beschichterlippe (106) initiiert, wenn der - 14 - vorbestimmte Verschleißzustand der Beschichterlippe (106) erreicht/überschritten ist.
10. Verwendung eines Beschichtersystems (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 zum Ausbilden einer Pulverschicht in einer additiven
Fertigungsanlage (300).
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