WO2023194043A1 - Absaugvorrichtung zum absaugen von prozessgas mit stationärem gasförderkanal und vorrichtung zur herstellung von dreidimensionalen objekten mit einer solchen absaugvorrichtung - Google Patents

Absaugvorrichtung zum absaugen von prozessgas mit stationärem gasförderkanal und vorrichtung zur herstellung von dreidimensionalen objekten mit einer solchen absaugvorrichtung Download PDF

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suction device
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gas delivery
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Florian SCHAEDE
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Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh
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Definitions

  • Suction device for extracting process gas with a stationary gas delivery channel and device for producing three-dimensional objects with such a suction device
  • the invention relates to a suction device for suctioning process gas from a process chamber of a device for producing three-dimensional objects by selectively solidifying a building material applied in layers by means of a jet acting on the building material.
  • the invention also relates to a device for producing three-dimensional objects by selectively solidifying a building material applied in layers by means of a jet acting on the building material.
  • Mobile suction modules are necessary, for example, for parallel coating and exposure in devices for producing three-dimensional objects by selectively solidifying a building material applied in layers by means of a jet acting on the building material. They can be connected to a stationary part of a gas circulation system using flexible hoses. Depending on the travel paths of the suction module, the length and waviness of the hose lines generate pressure losses, which reduce the performance of the circulation system.
  • the object of the present invention is to provide a suction device for a device for producing three-dimensional objects by selectively solidifying a building material applied in layers by means of a jet acting on the building material, through which the performance of a gas circulation system can be improved.
  • This object is achieved according to the invention by a suction device for suctioning process gas from a process chamber of a device for producing three-dimensional objects by selectively solidifying a building material applied in layers by means of a jet acting on the building material
  • connection module connected to the suction module and movable in the longitudinal slot of the gas delivery channel, which fluidly connects the suction module to the gas delivery channel.
  • the gas delivery channel has sealing lips in the area of its longitudinal slot, between which the connection module is arranged.
  • the gas delivery channel can be sealed from the environment via, in particular, elongated sealing lips, which press together under negative pressure. Pressure losses can thereby be avoided.
  • the connection module takes on the task of enabling a closed suction line between a suction/coating module during coating/exposure.
  • the sealing lips can be directed away from the gas delivery channel towards the exhaust gas module. This can ensure that the sealing lips are pressed against the connection module by a negative pressure and thus an additional seal is achieved.
  • the sealing lips can be made of a heat-resistant material, in particular silicone. This can prevent the sealing lips from aging prematurely due to exposure to heat.
  • connection module can move towards its ends in a direction parallel to the direction of the longitudinal slot of the gas delivery channel. On the one hand, this ensures a good seal between the connection module and the gas delivery channel. On the other hand, the connection module can simply expand the sealing lips during a translational movement.
  • the gas delivery channel can have a smooth inner wall.
  • a smooth inner wall prevents turbulence and ensures reliable gas removal.
  • the gas delivery channel can be aligned parallel to a construction platform of the process chamber.
  • connection module has an axial separator.
  • the axial separator can separate particles from the process gas sucked in through the suction module.
  • a chute for separating the particles from the process gas stream can be provided in the axial separator.
  • the axial separator can have a conical separator. Due to the swirl generated in the suction module, a centrifugal force acts on the particles, so that the particles drifting outwards can be separated from the process gas stream through the conical separator.
  • At least two suction modules can be connected to the connection module. It is conceivable to provide several connection modules, with one or two or more suction modules being able to be connected to each connection module.
  • the connection module can have an eccentric gas flow detection. This allows the swirl intensity to be reduced when transferring the process gas stream into the gas delivery channel.
  • an eccentric gas flow detection can ensure de-swirling in a swirl tube.
  • the connection module can have a gas stream combination, through which process gas streams emerging from the suction modules can be fed together to the gas delivery channel.
  • they can Process gas streams each provided with a twist are brought together, with a kind of untwisting taking place in a common outlet opening, so that a unidirectional process gas stream then leaves the connection module into the gas delivery channel. This means that a reduced pressure loss can subsequently be achieved in the suction line.
  • a guide can be provided for the connection module.
  • a roller guide or a guide on rails is an option.
  • a drive for moving the connection module relative to the gas delivery channel can be provided.
  • This can be, for example, a linear drive. It is conceivable that the connection module can be moved by the suction module. However, a drive is preferably provided to drive the connection module separately. The connection module can be driven in parallel to the suction module.
  • At least one actuator can be provided, through which a sealing lip can be locally raised or lowered, so that an opening to the interior of the gas delivery channel is created.
  • Actuators can also be arranged on opposite sides so that an upper and lower sealing lip are pulled apart by the actuators, creating an opening.
  • the suction device according to the invention can therefore be used during an inerting process to remove oxygen nests, in particular local oxygen nests.
  • connection module can be detachably connected to the suction module. This means that even without actuators or local lifting of the sealing lips or additional oxygen nests can be extracted via the connection module. In particular, dead areas of the process chamber can be vacuumed, e.g. for inerting.
  • the scope of the invention also includes a device for producing three-dimensional objects by selectively solidifying a building material applied in layers by means of a beam acting on the building material with at least one beam guidance source for generating a beam; • at least one beam guiding element for guiding and directing the beam onto the building material to be solidified
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a device for producing three-dimensional objects by selectively solidifying a building material applied in layers
  • Figure 2 is a schematic view of a device for producing three-dimensional objects, showing details of the suction device essential to the invention
  • Figure 3 is a perspective view of a suction device
  • Figure 4 shows a detailed representation of the gas delivery channel with eccentric suction detection
  • Figure 5 shows a schematic top view of the suction device
  • Figure 6 is a perspective view of the suction device to illustrate the lifting of sealing lips.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a device 11 for producing three-dimensional objects 12 by selectively solidifying a building material applied in layers.
  • These devices 11 are also referred to as 3D printing systems, selective laser sintering machines, selective laser melting machines or the like.
  • the device 11 comprises a housing 14 in which a process chamber 16 is provided.
  • the Process chamber 16 is closed to the outside. This can be accessible via a door (not shown) or a safety lock.
  • a construction platform 17 is provided in the process chamber 16, on which at least one three-dimensional object 12 is created in layers.
  • the size of the construction platform 17 determines a construction field for the production of the three-dimensional objects 12.
  • the construction platform 12 can be moved in height or in the Z direction.
  • Overflow containers 19 or collecting containers are provided adjacent to the construction platform 17, in which unused or unattached construction material is collected.
  • a process support device 21 is arranged in the process chamber 16 above the assembly platform 17. This process support device 21 can be moved at least partially in the X direction.
  • a radiation source 26 through which a beam 27, in particular a laser beam, is generated.
  • This laser beam is guided along a beam guide 28 and deflected and directed onto the assembly platform 17 via a controllable beam guiding element 29.
  • the beam 27 enters the process chamber 16 via a beam inlet opening 30.
  • the building material applied to the building platform 17 can be solidified at the point of impact 31 of the beam 27.
  • the process support device 21 comprises a central module 33 and an external module 34, 35 assigned to the central module 33.
  • the external modules 34, 35 can be provided in a stationary manner relative to a process chamber floor 18.
  • the center module 33 is controlled to be movable between a left and right end position 36, 37. In the view according to Figure 1, the middle module 33 is positioned in the left end position 36.
  • the external modules 34, 35 include an outlet nozzle 38 which is fastened in a feed channel 39.
  • the outlet nozzles 38 preferably have vertically aligned guide surfaces.
  • the outlet nozzles 38 are tapered in the exit direction.
  • the middle module 33 includes two suction modules 41, each of which has a suction opening 42 aligned opposite to one another. Between The suction modules 41 are provided with a storage container 44 for holding construction material. This storage container 44 has at least one opening or an output slot directed towards the process chamber floor 18, so that a layer of building material can be dispensed when the middle module 33 passes over the building platform 17.
  • a coating device 46 is preferably provided between two storage containers 44, which are arranged adjacent to the suction modules 41. Preferably, the storage container 44 leading in the direction of travel of the center module 33 is filled with building material. The coating device 46 is trailing. In particular, the coating device 46 comprises at least one coater lip.
  • a metering device 48 can be arranged to be movable along a Y-axis, so that the storage container 44 can be filled evenly across the width of the central module 33.
  • the overflow container 19 is also assigned to the right and left end positions 36, 37, so that stripped building material can be discharged into the overflow container 19 by the coating device 46 of the middle module 33 when the end position 36, 37 is taken.
  • Each external module 33 is connected to a supply line 52.
  • This supply line 52 is supplied with a primary gas by a pump or primary gas source, not shown, so that a primary gas flow can be output into the process chamber 16 through the external modules 34.
  • the process chamber 16 has side wall sections 60 which limit the length of the process chamber 16. These wall sections 60 include flow surfaces 62 which extend towards the construction platform 17 and narrow a cross-sectional area of the process chamber 16. A distance 61 is provided which corresponds to the length of the construction platform 17, which extends in the longitudinal direction, or is preferably smaller. Starting from the smallest distance 61, the flow area 62 widens.
  • the wall sections 60 merge into a horizontal boundary surface 63. This boundary surface 63 runs parallel to the process chamber floor 18 and is provided at a distance from the process chamber floor 18, so that the process support device 21 is positioned between the boundary surface 63 and the process chamber floor 18.
  • Each feed channel 56 of the feed device 55 is supplied with secondary gas via a supply line 52 via a secondary gas source, not shown.
  • FIG 2 shows the arrangement according to Figure 1 in a schematic representation in a viewing direction in the X direction.
  • the suction module 41 with its suction opening 42 is connected to a connection module 70, which is translationally movable in a longitudinal slot 72 of a gas delivery channel 74.
  • the connection module 70 can be moved together with the suction module 41.
  • the suction module 41 is guided on linear guides 82, 84.
  • Process gas which is set into a swirl-like flow when sucked in through the suction opening 42, which is indicated by the arrows 76, is sucked through the connection module 70 into the gas delivery channel 74, which is stationary, i.e. arranged in a fixed position.
  • the extracted gas is transported away through the gas delivery channel 74.
  • the gas delivery channel 74 has a smooth inner surface in order to hinder the flow of the extracted gases as little as possible.
  • connection module 70 is sealed from the gas delivery channel 74 by sealing lips 78, 80.
  • the sealing lips 78, 80 are made of a heat-resistant material.
  • the sealing lips 78, 80 can be made of silicone.
  • Figure 3 shows a schematic representation of the gas delivery channel 74, in the slot 72 of which the connection module 70 is arranged so that it can be seen.
  • the connection module 70 is guided on a roller guide 86.
  • the connection module 70 can be guided on the gas delivery channel 74 or on rails.
  • connection module 70 tapers towards its two ends 88,90. In particular, it is pointed or wedge-shaped at the ends 88, 90. This makes it possible for the connection module 70 to expand the sealing lips 78, 80 when moving in the longitudinal direction of the gas delivery channel 74.
  • the almost lenticular shape of the connection module 70 in section also enables the sealing lips 78, 80 to fit tightly against the connection module 70.
  • the sealing lips 78, 80 are directed away from the gas delivery channel 74 towards the suction module 41. This allows a particularly good seal to be achieved.
  • connection module 70 has an axial separator 92.
  • the axial separator 92 comprises a preferably conical separator 94.
  • the axial separator 92 separates particles through the separator 94 into a chute 96 due to the swirl of the sucked-in process gas.
  • An eccentric suction capture 98 adjoins the separator 94.
  • connection module 70 shows that two suction modules 41 can be connected to the connection module 70.
  • the gas streams are brought together in a stream junction 100, where the swirl of the two gas streams cancels each other out, so that the gas stream enters the gas delivery channel 74 essentially without swirl.
  • actuators 102, 104 in particular several actuators 102, 104, can be provided at regular intervals along the sealing lips 78, 80.
  • the sealing lips 78, 80 can be raised by the actuators 102, 104 or pulled apart by opposite actuators 102, 104, so that an opening 106 is created.
  • the gas delivery channel 74 can be used during an inerting process to suck in stationary gas, in particular oxygen nests, along the process chamber via a type of slot suction. This makes it possible to control the gas flow during inerting in a very controlled manner and to enable reliable flooding of the entire process chamber 16.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Absaugvorrichtung zum Absaugen von Prozessgas aus einer Prozesskammer (16) einer Vorrichtung (11) zum Herstellen von dreidimensionalen Objekten durch selektives Verfestigen eines schichtweise aufgebrachten Aufbaumaterials mittels eines auf das Aufbaumaterial einwirkenden Strahls (27), mit °einem translatorisch bewegbaren Absaugmodul (41); °einem ortsfest angeordneten, einen Längsschlitz (72) aufweisenden Gasförderkanal (74); ° einem mit dem Absaugmodul (41) verbundenen, in dem Längsschlitz (72) des Gasförderkanals (74) bewegbaren Verbindungsmodul (70), welches das Absaugmodul (41) fluidisch mit dem Gasförderkanal (74) verbindet.

Description

Absaugvorrichtung zum Absaugen von Prozessgas mit stationärem Gasförderkanal und Vorrichtung zur Herstellung von dreidimensionalen Objekten mit einer solchen Absaugvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Absaugvorrichtung zum Absaugen von Prozessgas aus einer Prozesskammer einer Vorrichtung zum Herstellen von dreidimensionalen Objekten durch selektives Verfestigen eines schichtweise aufgebrachten Aufbaumaterials mittels eines auf das Aufbaumaterial einwirkenden Strahls. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Herstellen von dreidimensionalen Objekten durch selektives Verfestigen eines schichtweise aufgebrachten Aufbaumaterials mittels eines auf das Aufbaumaterial einwirkenden Strahls.
Mobile Absaugmodule sind beispielsweise für das parallele Beschichten und Belichten in Vorrichtungen zum Herstellen von dreidimensionalen Objekten durch selektives Verfestigen eines schichtweise aufgebrachten Aufbaumaterials mittels eines auf das Aufbaumaterial einwirkenden Strahls notwendig. Sie können mithilfe von flexiblen Schläuchen mit einem stationären Teil eines Gaskreislaufsystems verbunden werden. Entsprechend der Verfahrwege des Absaugmoduls generiert die Länge und Welligkeit der Schlauchleitungen Druckverluste, welche die Leistung des Kreislaufsystems verringert.
Aus der DE 10 2017 210 718 Al ist eine Absaugleiste einer Schutzgasströmung bekannt, bei der eine Auslassöffnung parallel einem Pulverbett bewegt werden kann.
Die DE 10 2014 214 943 Al zeigt ein Absaugrohr, das in einer Stillstandsposition außerhalb einer Bauteil plattform mit einer Absaugvorrichtung in Wirkverbindung steht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Absaugvorrichtung für eine Vorrichtung zum Herstellen von dreidimensionalen Objekten durch selektives Verfestigen eines schichtweise aufgebrachten Aufbaumaterials mittels eines auf das Aufbaumaterial einwirkenden Strahls bereitzustellen, durch welche die Leistung eines Gaskreislaufsystems verbessert werden kann. Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Absaugvorrichtung zum Absaugen von Prozessgas aus einer Prozesskammer einer Vorrichtung zum Herstellen von dreidimensionalen Objekten durch selektives Verfestigen eines schichtweise aufgebrachten Aufbaumaterials mittels eines auf das Aufbaumaterial einwirkenden Strahls, mit
• einem translatorisch bewegbaren Absaugmodul;
• einem ortsfest angeordneten, einen Längsschlitz aufweisenden Gasförderkanal;
• einem mit dem Absaugmodul verbundenen, in dem Längsschlitz des Gasförderkanals bewegbaren Verbindungsmodul, welches das Absaugmodul fluidisch mit dem Gasförderkanal verbindet.
Erfindungsgemäß ist es daher möglich, anstelle von flexiblen Schläuchen, welche in Energieketten geführt sind, einen stationären Gasförderkanal zu verwenden, in welchem ein translatorisch verfahrbares Verbindungsmodul angeordnet ist, welches mit dem Absaugmodul verbunden ist. Nachteile, die mit flexiblen Schläuchen verbunden sind, können dadurch vermieden werden. Damit verbunden sind geringere Druckverluste im Abzugstrakt. Dies führt zu einer erheblichen Leistungssteigerung des gesamten Gaskreislaufs. Raumintensive Energieketten zur Führung von Schläuchen können vermieden werden. Besonders bei Drall gestützten Absaugmethoden wirken sich flexible Schläuche mit welliger Struktur hinsichtlich Druckverlusten sehr nachteilig aus.
Besonders bevorzugt ist es, wenn der Gasförderkanal im Bereich seines Längsschlitzes Dichtlippen aufweist, zwischen denen das Verbindungsmodul angeordnet ist. Dadurch kann der Gasförderkanal über insbesondere längliche Dichtlippen, die sich im Unterdrück zusammenpressen, gegenüber der Umgebung abgedichtet werden. Druckverluste können dadurch vermieden werden. Das Verbindungsmodul übernimmt die Aufgabe, eine geschlossene Absaugleitung zwischen einem Absaug-/Beschichtungsmodul während der Beschichtung/Belichtung zu ermöglichen.
Die Dichtlippen können vom Gasförderkanal weg in Richtung Abgasmodul gerichtet sein. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Dichtlippen durch einen Unterdrück gegen das Verbindungsmodul gedrückt werden und somit eine zusätzliche Abdichtung erfolgt. Die Dichtlippen können aus einem hitzebeständigen Material, insbesondere Silikon, ausgebildet sein. Dadurch kann vermieden werden, dass die Dichtlippen aufgrund einer Hitzeexposition vorzeitig altern.
Das Verbindungsmodul kann sich in einer Richtung parallel zur Richtung des Längsschlitzes des Gasförderkanals zu seinen Enden hin verbringen. Dadurch wird zum einen eine gute Abdichtung des Verbindungsmoduls zum Gasförderkanal sichergestellt. Zum anderen kann das Verbindungsmodul während einer translatorischen Bewegung die Dichtlippen einfach aufweiten.
Der Gasförderkanal kann eine glatte Innenwand aufweisen. Durch eine glatte Innenwand können Verwirbelungen vermieden werden und ist eine zuverlässige Gasabführung sichergestellt.
Der Gasförderkanal kann parallel zu einer Aufbauplattform der Prozesskammer ausgerichtet sein.
Weitere Vorteile ergeben sich, wenn das Verbindungsmodul einen Axialabscheider aufweist. Der Axialabscheider kann Partikel aus dem durch das Absaugmodul eingesaugten Prozessgas separieren. In dem Axialabscheider kann ein Fallschacht zum Separieren der Partikel vom Prozessgasstrom vorgesehen sein. Der Axialabscheider kann einen konischen Separator aufweisen. Aufgrund des im Absaugmodul erzeugten Dralls wirkt auf die Partikel eine Zentrifugalkraft, sodass die nach außen driftenden Partikel vom Prozessgasstrom durch den konischen Separator abgeschieden werden können.
An das Verbindungsmodul können mindestens zwei Absaugmodule angeschlossen sein. Es ist denkbar, mehrere Verbindungsmodule vorzusehen, wobei an jedes Verbindungsmodul ein oder zwei oder mehr Absaugmodule angeschlossen sein können.
Das Verbindungsmodul kann eine exzentrische Gasstromerfassung aufweisen. Dadurch kann die Drallintensität beim Überführen des Prozessgasstroms in den Gasförderkanal reduziert werden. Insbesondere kann eine exzentrische Gasstromerfassung bei einem Drallrohr für Entdrallung sorgen.
Das Verbindungsmodul kann eine Gasstromzusammenführung aufweisen, durch welche aus den Absaugmodulen austretende Prozessgasströme gemeinsam dem Gasförderkanal zuführbar sind. In der Gasstromzusammenführung können die jeweils mit einem Drall versehenen Prozessgasströme zusammengeführt werden, wobei in einer gemeinsamen Auslassöffnung eine Art Entdrallung stattfinden, sodass darauf folgend ein unidirektionaler Prozessgasstrom das Verbindungsmodul in den Gasförderkanal verlässt. Dadurch kann nachfolgend in der Absaugleitung ein verringerter Druckverlust erzielt werden.
Es kann eine Führung für das Verbindungsmodul vorgesehen sein. Dabei kommt beispielsweise eine Rollenführung oder eine Führung auf Schienen infrage.
Es kann ein Antrieb zur Bewegung des Verbindungsmoduls relativ zum Gasförderkanal vorgesehen sein. Dabei kann es sich beispielsweise um einen Linearantrieb handeln. Es ist denkbar, dass das Verbindungsmodul durch das Absaugmodul bewegbar ist. Vorzugsweise ist jedoch ein Antrieb vorgesehen, um das Verbindungsmodul separat anzutreiben. Das Verbindungsmodul kann parallel zum Absaugmodul angetrieben sein.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann zumindest ein Aktor vorgesehen sein, durch den eine Dichtlippe lokal angehoben oder abgesenkt werden kann, sodass eine Öffnung zum Innenraum des Gasförderkanals entsteht. Es können auch Aktoren auf gegenüberliegenden Seiten angeordnet sein, sodass eine obere und untere Dichtlippe durch die Aktoren auseinandergezogen werden, sodass eine Öffnung entsteht. Somit kann die erfindungsgemäße Absaugvorrichtung während eines Inertisierungsprozesses verwendet werden, um Sauerstoffnester, insbesondere lokale Sauerstoffnester, zu entfernen.
Das Verbindungsmodul kann lösbar mit dem Absaugmodul verbunden sein. So können auch ohne Aktoren bzw. lokales Anheben der Dichtlippen oder zusätzlich Sauerstoffnester über das Verbindungsmodul abgesaugt werden. Insbesondere können Totbereiche der Prozesskammer abgesaugt werden, z.B. zur Inertisierung.
In den Rahmen der Erfindung fällt außerdem eine Vorrichtung zum Herstellen von dreidimensionalen Objekten durch selektives Verfestigen eines schichtweise aufgebrachten Aufbaumaterials mittels eines auf das Aufbaumaterial einwirkenden Strahls mit zumindest einer Strahlführungsquelle zur Erzeugung eines Strahls; • zumindest einem Strahlführungselement zum Führen und Lenken des Strahls auf das zu verfestigende Aufbaumaterial
• zumindest einer Gaszuführeinrichtung
• einer erfindungsgemäßen Absaugvorrichtung.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß kombiniert werden. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zum Herstellen von dreidimensionalen Objekten durch selektives Verfestigen eines schichtweise aufgebrachten Aufbaumaterials,
Figur 2 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zum Herstellen von dreidimensionalen Objekten, die erfindungswesentliche Einzelheiten der Absaugvorrichtung zeigt;
Figur 3 eine perspektivische Ansicht einer Absaugvorrichtung;
Figur 4 eine Detaildarstellung des Gasförderkanals mit exzentrische Absaugerfassung;
Figur 5 eine schematische Draufsicht auf die Absaugvorrichtung;
Figur 6 eine perspektivische Darstellung der Absaugvorrichtung zur Verdeutlichung des Anhebens von Dichtlippen.
In Figur 1 ist eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung 11 zum Herstellen von dreidimensionalen Objekten 12 durch selektives Verfestigen eines schichtweise aufgebrachten Aufbaumaterials dargestellt. Diese Vorrichtungen 11 werden auch als 3-D-Drucksysteme, selektive Lasersintermaschinen, selektive Laserschmelzmaschinen oder dergleichen bezeichnet. Die Vorrichtung 11 umfasst ein Gehäuse 14, in dem eine Prozesskammer 16 vorgesehen ist. Die Prozesskammer 16 ist nach außen hin geschlossen. Diese kann über eine nicht näher dargestellte Tür oder einen Sicherheitsverschluss zugänglich sein.
In der Prozesskammer 16 ist eine Aufbauplattform 17 vorgesehen, auf der zumindest ein dreidimensionales Objekt 12 schichtweise erzeugt wird. Die Größe der Aufbauplattform 17 bestimmt ein Aufbaufeld für die Herstellung der dreidimensionalen Objekte 12. Die Aufbauplattform 12 ist in der Höhe bzw. in Z- Richtung verfahrbar. Benachbart zur Aufbauplattform 17 sind Überlaufbehälter 19 oder Auffangbehälter vorgesehen, in welchen nicht benötigtes oder nicht befestigtes Aufbaumaterial gesammelt wird. Oberhalb der Aufbauplattform 17 ist in der Prozesskammer 16 eine Prozessunterstützungseinrichtung 21 angeordnet. Diese Prozessunterstützungseinrichtung 21 ist zumindest teilweise in X-Richtung verfahrbar.
Der Prozesskammer 16 zugeordnet oder an der Prozesskammer 16 befestigt ist eine Strahlungsquelle 26, durch welche ein Strahl 27, insbesondere ein Laserstrahl, erzeugt wird. Dieser Laserstrahl wird entlang einer Strahlführung 28 geführt und über ein ansteuerbares Strahlführungselement 29 auf die Aufbauplattform 17 umgelenkt und gerichtet. Dabei tritt der Strahl 27 über eine Strahleintrittsöffnung 30 in die Prozesskammer 16 ein. Das auf der Aufbauplattform 17 aufgebrachte Aufbaumaterial kann im Auftreffpunkt 31 des Strahls 27 verfestigt werden.
Die Prozessunterstützungseinrichtung 21 umfasst ein Mittenmodul 33 sowie jeweils ein dem Mittenmodul 33 zugeordnetes Außenmodul 34, 35. Die Außenmodule 34, 35 können ortsfest zu einem Prozesskammerboden 18 vorgesehen sein. Das Mittenmodul 33 ist zwischen einer linken und rechten Endlage 36, 37 verfahrbar angesteuert. In der Ansicht gemäß Figur 1 ist das Mittenmodul 33 in der linken Endlage 36 positioniert. Die Außenmodule 34, 35 umfassen eine Auslassdüse 38, die in einem Zuführkanal 39 befestigt ist. Die Auslassdüsen 38 weisen bevorzugt vertikal ausgerichtete Leitflächen auf. Zudem sind die Auslassdüsen 38 in Austrittsrichtung verjüngt ausgebildet. Dadurch kann ein in die Prozesskammer 16 zugeführter Primärgasstrom homogenisiert und stabilisiert werden.
Das Mittenmodul 33 umfasst zwei Absaugmodule 41, die jeweils eine entgegensetzt zueinander ausgerichtete Einsaugöffnung 42 aufweisen. Zwischen den Absaugmodulen 41 ist ein Vorratsbehälter 44 zur Aufnahme von Aufbaumaterial vorgesehen. Dieser Vorratsbehälter 44 weist zum Prozesskammerboden 18 gerichtet zumindest eine Öffnung oder einen Ausgabeschlitz auf, sodass beim Überfahren der Aufbauplattform 17 durch das Mittenmodul 33 eine Schicht an Aufbaumaterial ausgegeben werden kann. Zwischen zwei Vorratsbehältern 44, die benachbart zu den Absaugmodulen 41 angeordnet sind, ist bevorzugt eine Beschichtungseinrichtung 46 vorgesehen. Bevorzugt wird der in Verfahrrichtung des Mittenmoduls 33 vorauseilende Vorratsbehälter 44 mit Aufbaumaterial befüllt. Die Beschichtungseinrichtung 46 ist nachlaufend. Insbesondere umfasst die Beschichtungseinrichtung 46 zumindest eine Beschichterlippe.
Eine Dosiervorrichtung 48 kann entlang einer Y-Achse verfahrbar angeordnet sein, sodass über die Breite des Mittenmoduls 33 eine gleichmäßige Befüllung des Vorratsbehälters 44 erfolgen kann.
Der Überlaufbehälter 19 ist ebenfalls der rechten und linken Endlage 36, 37 zugeordnet, sodass abgestreiftes Aufbaumaterial durch die Beschichtungseinrichtung 46 des Mittenmoduls 33 bei Einnahme der Endlage 36, 37 in den Überlaufbehälter 19 abgeführt werden kann.
Jedes Außenmodul 33 ist mit einer Versorgungsleitung 52 verbunden. Diese Versorgungsleitung 52 wird mit einem Primärgas durch eine nicht näher dargestellte Pumpe bzw. Primärgasquelle beaufschlagt, sodass durch die Außenmodule 34 eine Primärgasströmung in die Prozesskammer 16 ausgegeben werden kann.
Oberhalb der Prozesskammer 16 ist eine Gaszuführeinrichtung 55 für eine Sekundärgasströmung in die Prozesskammer 16 vorgesehen. Diese Gaszuführeinrichtung 55 umfasst zwei einander gegenüberliegende Zuführkanäle 56, die an die Strahleintrittsöffnung 30 angrenzend positioniert sind. Zumindest eine Zuführöffnung 57, welche der Strahleintrittsöffnung 30 zugeordnet ist oder die sie umgibt, strömt das Sekundärgas in die Prozesskammer 16 ein und wird von oben auf die Aufbauplattform 17 zugeführt.
Die Prozesskammer 16 weist seitliche Wandabschnitte 60 auf, welche die Länge der Prozesskammer 16 begrenzen. Diese Wandabschnitte 60 umfassen Strömungsflächen 62, die sich in Richtung auf die Aufbauplattform 17 erstrecken und eine Querschnittsfläche der Prozesskammer 16 verengen. Dabei ist ein Abstand 61 vorgesehen, welcher der Länge der Aufbauplattform 17, die sich in Längsrichtung erstreckt, entspricht oder vorzugsweise kleiner ist. Ausgehend von dem geringsten Abstand 61 weitet sich die Strömungsfläche 62 auf. Die Wandabschnitte 60 gehen in eine horizontale Begrenzungsfläche 63 über. Diese Begrenzungsfläche 63 verläuft parallel zum Prozesskammerboden 18 und ist in einem Abstand zum Prozesskammerboden 18 vorgesehen, sodass zwischen der Begrenzungsfläche 63 und dem Prozesskammerboden 18 die Prozessunterstützungseinrichtung 21 positioniert ist.
Jeder Zuführkanal 56 der Zuführeinrichtung 55 wird über eine Versorgungsleitung 52 mit Sekundärgas über eine nicht näher dargestellte Sekundärgasquelle versorgt.
Die Figur 2 zeigt die Anordnung gemäß Figur 1 in einer schematischen Darstellung in einer Blickrichtung in X-Richtung. Das Absaugmodul 41 mit seiner Einsaugöffnung 42 ist mit einem Verbindungsmodul 70 verbunden, welches in einem Längsschlitz 72 eines Gasförderkanals 74 translatorisch bewegbar ist. Insbesondere ist das Verbindungsmodul 70 gemeinsam mit dem Absaugmodul 41 bewegbar. Das Absaugmodul 41 ist an Linearführungen 82, 84 geführt.
Prozessgas, das beim Einsaugen durch die Einsaugöffnung 42 in eine drallartige Strömung versetzt wird, was durch die Pfeile 76 angedeutet ist, wird durch das Verbindungsmodul 70 hindurch in den Gasförderkanal 74, der stationär, d.h. ortsfest angeordnet ist, abgesaugt. Durch den Gasförderkanal 74 wird das abgesaugte Gas abtransportiert. Der Gasförderkanal 74 weist eine glatte Innenfläche auf, um die Strömung der abgesaugten Gase möglichst wenig zu behindern.
Das Verbindungsmodul 70 ist gegenüber dem Gasförderkanal 74 durch Dichtlippen 78, 80 abgedichtet. Die Dichtlippen 78, 80 sind aus einem hitzebeständigen Material ausgebildet. Insbesondere können die Dichtlippen 78, 80 aus Silikon ausgebildet sein.
Die Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung des Gasförderkanals 74, in dessen Schlitz 72 das Verbindungsmodul 70 erfahrbar angeordnet ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Verbindungsmodul 70 an einer Rollenführung 86 geführt. Grundsätzlich kann das Verbindungsmodul 70 auf dem Gasförderkanal 74 oder an Schienen geführt sein.
In der Figur 3 ist zu erkennen, dass sich das Verbindungsmodul 70 zu seinen beiden Enden 88,90 hin verjüngt. Insbesondere ist es an den Enden 88, 90 spitz oder keilförmig ausgebildet. Dadurch ist es möglich, dass das Verbindungsmodul 70 bei einer Bewegung in Längsrichtung des Gasförderkanals 74 die Dichtlippen 78, 80 aufweitet. Die im Schnitt nahezu linsenförmige Gestalt des Verbindungsmoduls 70 ermöglicht es weiterhin, dass die Dichtlippen 78, 80 eng an dem Verbindungsmodul 70 anliegen.
Die Dichtlippen 78, 80 sind vom Gasförderkanal 74 weg in Richtung Absaugmodul 41 gerichtet. Dadurch kann eine besonders gute Abdichtung erfolgen.
Der Darstellung der Figur 4 kann man entnehmen, dass das Verbindungsmodul 70 einen Axialabscheider 92 aufweist. Der Axialabscheider 92 umfasst einen vorzugsweise konischen Separator 94. Durch den Axialabscheider 92 werden aufgrund des Dralls des angesaugten Prozessgases Partikel durch den Separator 94 in einen Fallschacht 96 ausgeschieden. An den Separator 94 schließt sich eine exzentrische Absaugerfassung 98 an.
Aus der Darstellung der Figur 5 ergibt sich, dass zwei Absaugmodule 41 an das Verbindungsmodul 70 angeschlossen sein können. Die Gasströme werden in einer Stromzusammenführung 100 zusammengeführt, wo sich der Drall der beiden Gasströme gegenseitig aufhebt, sodass der Gasstrom im Wesentlichen drallfrei in den Gasförderkanal 74 gelangt.
In der Figur 6 ist zu erkennen, dass Aktoren 102, 104, insbesondere mehrere Aktoren 102, 104 in regelmäßigen Abständen entlang der Dichtlippen 78, 80 vorgesehen sein können. Durch die Aktoren 102, 104 können die Dichtlippen 78, 80 angehoben bzw. durch gegenüberliegende Aktoren 102, 104 auseinandergezogen werden, sodass eine Öffnung 106 entsteht. Dadurch lässt sich der Gasförderkanal 74 während eines Inertisierungsprozesses verwenden, um entlang der Prozesskammer über eine Art Schlitzabsaugung stationär verweilendes Gas, insbesondere Sauerstoffnester, einzusaugen. Somit ist es möglich, den Gasfluss bei der Inertisierung sehr kontrolliert zu steuern und eine zuverlässige Durchflutung der gesamten Prozesskammer 16 zu ermöglichen.
Durch eine deutlich bessere Erfassung von Sauerstoffnestern wird die Inertisierungszeit sowie der Verbrauch an Inertgas erheblich reduziert.

Claims

Patentansprüche Absaugvorrichtung zum Absaugen von Prozessgas aus einer Prozesskammer (16) einer Vorrichtung (11) zum Herstellen von dreidimensionalen Objekten durch selektives Verfestigen eines schichtweise aufgebrachten Aufbaumaterials mittels eines auf das Aufbaumaterial einwirkenden Strahls (27), mit a. einem translatorisch bewegbaren Absaugmodul (41); b. einem ortsfest angeordneten, einen Längsschlitz (72) aufweisenden Gasförderkanal (74); c. einem mit dem Absaugmodul (41) verbundenen, in dem Längsschlitz (72) des Gasförderkanals (74) bewegbaren Verbindungsmodul (70), welches das Absaugmodul (41) fluidisch mit dem Gasförderkanal (74) verbindet. Absaugvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasförderkanal (74) im Bereich seines Längsschlitzes (72) Dichtlippen (78, 80) aufweist, zwischen denen das Verbindungsmodul (70) angeordnet ist. Absaugvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtlippen (78, 80) vom Gasförderkanal (74) weg in Richtung Absaugmodul (41) gerichtet sind. Absaugvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtlippen (78, 80) aus einem hitzebeständigen Material, insbesondere Silikon, ausgebildet sind Absaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Verbindungsmodul (70) in einer Richtung parallel zur Richtung des Längsschlitzes (72) des Gasförderkanals (74) zu seinen Enden (88, 90) hin verjüngt. Absaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasförderkanal (74) eine glatte Innenwand aufweist. Absaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasförderkanal (74) parallel zu einer Aufbauplattform (17) der Prozesskammer (16) ausgerichtet ist. Absaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmodul (70) zumindest einen Axialabscheider (92) aufweist. Absaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an das Verbindungsmodul (70) mindestens zwei Absaugmodule (41) angeschlossen sind. Absaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmodul (70) eine exzentrische Gasstromerfassung (98) aufweist. Absaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmodul (70) eine Gasstromzusammenführung (100) aufweist, durch welche aus den Absaugmodulen (41) austretende Prozessgasströme gemeinsam dem Gasförderkanal (74) zuführbar sind. Absaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Führung für das Verbindungsmodul (70) vorgesehen ist. Absaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Antrieb zur Bewegung des Verbindungsmoduls (70) relativ zum Gasförderkanal (74) vorgesehen ist. Absaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Aktor (102, 104) vorgesehen ist, durch den eine Dichtlippe (78, 80) lokal angehoben oder abgesenkt werden kann, sodass eine Öffnung (106) um Innenraum des Gasförderkanals (74) entsteht. Absaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmodul (70) lösbar mit dem Absaugmodul (41) verbunden ist. orrichtung (11) zum Herstellen von dreidimensionalen Objekten durch selektives Verfestigen eines schichtweise aufgebrachten Aufbaumaterials mittels eines auf das Aufbaumaterial einwirkenden Strahls (27) mit a. zumindest einer Strahlungsquelle (26) zur Erzeugung eines Strahls (27), b. zumindest einem Strahlführungselement (29) zum Führen und Lenken des Strahls (27) auf das zu verfestigende Aufbaumaterial, c. zumindest einer Gaszuführeinrichtung (55) d. einer Absaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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