DE102004057865A1 - Working chamber for rapid prototyping by sintering layers of powdered material includes a second movable platform to act as material supply device - Google Patents

Working chamber for rapid prototyping by sintering layers of powdered material includes a second movable platform to act as material supply device Download PDF

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Abstract

A three-dimensional object is built up in layers by sintering material, e.g. powdered metal, with a scanning laser on a platform carried on a piston (5). The working chamber (4) also contains an identical piston (9) to act as a metering device, which displaces material to be fed as the next layer by a sliding doctor blade (20). The piston sides (18) match the contours (19) of the platforms. Independent claims are also included for the following: (1) An arrangement of this kind in which the working chamber (4) includes overflow compartments with their own displacement pistons that also act as material store for the next cycle; (2) The process of building up a three-dimensional object by radiation sintering with the platform piston (5) initially in the fully raised position and the metering piston (9) in the bottom position. The two platforms can be used alternately in successive cycles as building platforms and as metering device. The chamber (4) can be sealed and filled with a protective gas, and can also be heated.

Description

Die Erfindung/Neuerung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes durch aufeinanderfolgendes Verfestigen von Schichten eines mittels elektromagnetischer Strahlung oder Teilchenstrahlung verfestigbaren Aufbaumaterials. Nach den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 wird das Aufbaumaterial an den dem jeweiligen Querschnitt des Objektes entsprechenden Stellen verfestigt. Dazu ist eine Tragevorrichtung zum Tragen des Objektes vorgesehen, die in einem Bauraum eines Behälters angeordnet ist. Die Tragevorrichtung weist einen höhenverstellbaren Träger mit einer dem Objekt zugewandten Oberseite auf. Um das Aufbaumaterial schichtweise auf die Tragevorrichtung oder eine zuvor gebildete Schicht aufbringen zu können, ist eine Aufbringvorrichtung vorgesehen, die mit einer Dosiereinrichtung zur Zuführung des Aufbaumaterials zusammenwirkt. Zur Verfestigung der Schichten an den dem jeweiligen Querschnitt des Objektes entsprechenden Stellen ist eine Bestrahlungsvorrichtung vorgesehen, die beim Stand der Technik in der Regel als Laser geeigneter Wellenlänge und/oder Energie vorgesehen ist.The Invention / innovation relates to a device for producing a three-dimensional object by successive solidification of layers of one by means of electromagnetic radiation or particle radiation solidifiable building material. According to the characteristics of the generic term of the Claim 1, the building material to the respective cross-section solidified by the object corresponding locations. This is a carrying device provided for carrying the object, which are arranged in a space of a container is. The carrying device has a height-adjustable support a top facing the object. To the construction material layer by layer on the carrying device or a previously formed To be able to apply a layer an application device is provided, which with a metering device to the feeder of the building material interacts. To solidify the layers at the corresponding to the respective cross-section of the object bodies an irradiation device is provided which in the state of Technique usually as a laser of suitable wavelength and / or Energy is provided.

In derartigen Vorrichtungen werden Laser-Sinter-Verfahren, insbesondere selektive Laser-Sinter-Verfahren oder Laserschmelzverfahren durchgeführt, wobei beim typischen Sinterverfahren verfestigbare Aufbaumaterialien nur soweit erhitzt werden, daß es sich zu einem festen Formkörper verbinden. Bei Laserschmelzverfahren werden insbesondere metallische Werkstoffe schichtweise komplett durchgeschmolzen, um aus dem Aufbaumaterial ohne wesentliche Nachbearbeitung z. B. verwendbare Werkzeuge, insbesondere Prototyp-Werkzeuge herzustellen.In Such devices are laser sintering methods, in particular Selective laser sintering or laser melting performed, wherein In the typical sintering process solidifiable construction materials only so far as to be heated become a solid shaped body connect. In laser melting, in particular metallic Materials completely melted layer by layer to get out of the building material without significant post-processing z. B. usable tools, in particular Produce prototype tools.

Derartige Verfahren werden zusammen mit anderen Verfahren unter dem Oberbegriff „Rapid Prototyping" subsumiert.such Procedures are subsumed together with other methods under the generic term "rapid prototyping".

Bekannte Vorrichtungen weisen in der Regel neben dem Bauraum zur Materialzuführung einen gesonderten Vorratsbehälter auf, der mit der Dosiereinrichtung zur Zuführung des Aufbaumaterials zusammenwirkt. Nach dem eigentlichen Bauvorgang wird das fertig gestellte dreidimensionale Objekt nach Abkühlung aus dem Bauraum entnommen, der Bauraum wird dann vollständig entleert und von den Pulverrückständen, gesäubert die beim Bauprozeß nicht verfestigt wurden. Dies ist umständlich, das Handling vom Aufbaumaterial ist auch für die Bedienungsperson aus Gesundheitsaspekten nicht problemlos durchführbar. Automatische Vorrichtungen zum Entleeren des Bauraumes und zum Überführen des Aufbaumaterials in den Dosierbehälter sind kompliziert, wartungsintensiv und teuer.Known Devices generally have a separate space in addition to the space for material supply reservoir on, which cooperates with the metering device for supplying the building material. After the actual construction process, the finished three-dimensional Object after cooling taken from the space, the space is then completely emptied and from the powder residues, that cleaned not at the construction process were solidified. This is awkward the handling of the building material is also for the operator Health aspects are not easily feasible. Automatic devices for Emptying the installation space and transferring the Building material in the dosing are complicated, maintenance-intensive and expensive.

Der Erfindung/Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 derart auszubilden, daß sie einfacher herzustellen und problemloser zu bedienen ist. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst, vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung/Neuerung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die nebengeordneten Ansprüche 12 und 14 sowie 21 und 22 betreffen besonders vorteilhafte Vorrichtungen und Verfahrensvarianten.Of the Invention / innovation is the object of a device with the features of the preamble of claim 1 such to train them easier to make and easier to use. This task is solved by the characterizing features of claim 1, advantageous Further developments of the invention / innovation emerge from the dependent claims. The siblings claims 12 and 14 and 21 and 22 relate to particularly advantageous devices and process variants.

Als Kern der Erfindung wird es zunächst angesehen, innerhalb des Bauraums mindestens eine weitere Plattform vorzusehen, die eine Plattform der Dosiereinrichtung ist und die gesondert und unabhängig von der neben ihr ohne dazwischenliegende Trennwand angeordnete Tragevorrichtung für das Objekt in den Bauraum höhenverstellbar ist, wodurch der Bauraum auch als Vorratsbehälter für das Aufbaumaterial dient. Der hinter der Erfindung stehende Gedanke ist der, daß der in Verfahrens-Startstellung befindliche Behälter, bei welchem sich die Tragevorrichtung in einer obersten Stellung befindet und die Plattform der Dosiereinrichtung in einer abgesenkten Stellung befinden, im wesentlichen vollständig mit Aufbaumaterial gefüllt ist, das durch die Aufbringvorrichtung zum Aufbringen von Schichten des Aufbaumaterials lediglich noch dünn über der Tragevorrichtung verteilt werden muß. Herkömmliche Aufbringvorrichtungen weisen dazu einen Beschichterrakel auf, der in Querrichtung über die Baukammer verfahren wird. Durch Anheben der Plattform der Dosiereinrichtung wird innerhalb der Baukammer etwas Pulver nach oben geschoben, so daß es zur Verteilung auf der Tragevorrichtung zur Verfügung steht. Nachdem Verfestigen der ersten Schicht bzw. während Verbindung mit einer Grundplatte, die auf der Tragevorrichtung befestigt werden kann, wird die Tragevorrichtung um den Betrag einer Schichtdicke abgesenkt, eine entsprechende Pulvermenge durch Anheben der Plattform innerhalb desselben Behälters nach oben gedrückt, so daß der Rakel der Beschichtereinrichtung die Möglichkeit hat, neben der Tragevorrichtung hochgedrücktes Aufbaumaterial über der Tragevorrichtung zu verteilen.When Core of the invention will be first within the space at least one more platform to provide, which is a platform of the metering device and the separate and independent from the next to her without intermediate partition arranged Carrying device for the object height adjustable in the space is, whereby the space also serves as a reservoir for the building material. The idea behind the invention is that the in Process start position located container in which the carrying device located in a top position and the platform of the metering device in a lowered position, substantially complete with building material filled that is through the applicator for applying layers of the building material only spread thinly over the support device must become. conventional Applicators have for this purpose a coater blade, the in the transverse direction over the building chamber is moved. By lifting the platform of the metering device is pushed inside the building chamber a little powder, so that it is available for distribution on the carrying device. After solidifying the first layer or during Connection with a base plate that attaches to the carrying device can be, the support device is the amount of a layer thickness lowered, a corresponding amount of powder by lifting the platform within the same container pushed up, so that the Squeegee of the coater facility has the option of being next to the carrying device high-pressed Construction material over distribute the carrying device.

Es ist zweckdienlich, wenn sowohl die Oberfläche der Tragevorrichtung als auch die Plattform im wesentlichen dieselbe Fläche aufweisen, in diesem Fall können die Anhebebewegung und Absenkbewegung der beiden Plattformen recht gut aufeinander abgestimmt werden. In besonders vorteilhafter Weise ist es möglich, beide Plattformen, nämlich die des höhenverstellbaren Trägers als auch die Plattform der eigentlichen Dosiereinrichtung identisch auszubilden und den Bauprozeß sowohl auf der einen als auch auf der anderen Plattform durchzuführen. Dazu können auf beiden Plattformen vorbereitete Bauplatten montiert, insbesondere aufgeschraubt werden. Dadurch ist es möglich, bei reduzierten Umrüstzeiten zunächst auf der einen Platte ein Objekt aufzubauen, wobei die andere Bauplatte als Oberseite der Dosierplattform dient. Nach Entnahme des gebauten Objektes mit der einen Plattform steht die Anlage dann sofort für einen weiteren Bauprozeß zur Verfügung, wobei auf der zweiten, in der Anlage noch vorhandenen Bauplatte weitergebaut wird. Um zu verhindern, daß das Aufbaumaterial unter die Tragevorrichtung und die Plattform gelangen, ist es zweckdienlich, wenn sowohl Tragevorrichtung als auch Plattform als aus dem Boden des Behälters herausfahrbare, vorzugsweise identische Stempel ausgebildet sind, wobei die Stempelseitenwandungen gegen den Behälterboden abgedichtet sind. Darüber hinaus ist es zweckdienlich, die Tragevorrichtung und die Plattform unmittelbar nebeneinander anzuordnen und mehr oder weniger die gesamte Bodenfläche der Baukammer durch die beiden Plattformen (Tragevorrichtung und Plattform der Dosiereinrichtung) auszufüllen. Bei einem rechtwinkligen Querschnitt der Baukammer empfiehlt es sich, auch die Oberseite der Tragevorrichtung und die Oberseite der Plattform im wesentlichen rechtwinklig auszubilden.It is useful if both the surface of the carrying device and the platform have substantially the same area, in which case the lifting movement and lowering movement of the two platforms can be quite well matched. In a particularly advantageous manner, it is possible to form both platforms, namely the height-adjustable carrier as well as the platform of the actual metering device identical and to carry out the building process on both the one and the other platform. For this purpose, prepared construction panels can be mounted on both platforms, in particular screwed on. This makes it possible, with reduced changeover times, first to build up an object on the one plate, the other building board serving as the top of the dosing platform. After removal of the built object with a platform, the system is then immediately available for a further construction process, being further built on the second, still existing in the plant panel. In order to prevent the building material from getting under the carrying device and the platform, it is expedient if both carrying device and platform are designed as stamps that can be moved out of the bottom of the container, preferably identical stamps, whereby the stamp side walls are sealed against the container bottom. In addition, it is expedient to arrange the carrying device and the platform immediately next to each other and to fill more or less the entire bottom surface of the building chamber through the two platforms (carrying device and platform of the metering device). In a rectangular cross-section of the building chamber, it is recommended that the top of the support device and the top of the platform form substantially at right angles.

Um überschüssiges Aufbaumaterial innerhalb des Behälterbereiches aufzufangen, ist neben dem Bauraum mindestens ein Überlaufbehälter angeordnet, der ebenfalls mit einer höhenverstellbaren Bodenplattformen ausgerüstet ist. Besonders vorteilhaft ist die Anordnung von zwei Überlaufbehältern beidseitig neben dem kombinierten Bau-/Dosierraum. Um Aufbaumaterial von den Überlaufbehältern in den Bau-/Dosierraum zurückzufördern, ist es lediglich erforderlich, die höhenverstellbaren Bodenplattformen etwas anzuheben, wenn sich der Beschichterrakel ganz außen an der Behälterseitenkante befindet. Durch Verfahren des Beschichters über den Überlaufbehälter in Richtung des Bauraumes wird Material schichtweise (in weit dickeren Schichten als beim Aufbauprozeß) zurückgeführt. Dadurch bekommt die Beschichtereinrichtung eine Doppelfunktion, sie dient nämlich als Beschichter im eigentlichen Sinne und als Fördereinrichtung zur Förderung des Aufbaumaterials aus den Überlaufbehältern zurück in den Bau-/Dosierraum. Eine derartige Art der Rückführung ist im übrigen auch bei Vorrichtungen von dreidimensionalen Objekten möglich, die einen getrennten Bauraum und einen getrennten Dosierraum haben. Auch in diesem Fall dient der Beschichter gleichzeitig als Rückführelement von Aufbaumaterial in den Dosierbehälter, wobei die Überlaufbehälter gleichzeitig die Funktion von Dosierbehältern übernehmen können, das heißt der Beschichterrakel aus den Überlaufbehältern hoch gedrücktes Material sogleich auf die Bauplattform beschichten kann und überschüssiges Material in die eigentliche Dosierkammer (oder den anderen Überlaufbehälter) zurückführt.To excess building material within the container area to catch at least one overflow container is arranged in addition to the space the also with a height adjustable floor platforms equipped is. Particularly advantageous is the arrangement of two overflow containers on both sides next to the combined construction / dosing room. To build up material from the overflow tanks in to return the construction / dosing is it only required the height-adjustable Raise floor platforms slightly when the coater squeegee completely outside at the container side edge located. By moving the coater over the overflow tank in the direction of the installation space Material is layered (in much thicker layers than the Construction process) recycled. Thereby the coater gets a double function, it serves namely as a coater in the true sense and as a conveyor for promotion of the building material from the overflow tanks back into the Construction / metering. Such a type of feedback is also in the rest in devices of three-dimensional objects possible, the have a separate space and a separate dosing. Also in this case, the coater serves as a return element at the same time of building material in the dosing, wherein the overflow tank at the same time take over the function of dosing containers can, this means the coater blade from the overflow containers high pressed down Material can immediately coat on the build platform and excess material returns to the actual dosing chamber (or the other overflow tank).

Es hat sich bei bestimmten Aufbaumaterialien insbesondere in Verbindung mit Laserschmelzverfahren als zweckdienlich erwiesen, das Verfahren unter Überdruck und insbesondere in einer sauerstoffreduzierten Atmosphäre durchzuführen. Durch die Merkmale des Anspruches 15 wird der mit Überdruck beaufschlagte Gasraum auf den Behälter selbst beschränkt, wodurch Gas gespart werden kann und die Vorrichtungen zur Erzeugung des Überdruckes relativ klein dimensioniert werden können. Wenn der Deckel den Behälter seitlich übergreift, besteht die Möglichkeit einer besonders guten Dichtung und Verrastung des Deckels mit dem Behälter. Vorteilhafterweise wird der Deckel mit den Seitenwandungen des Behälters verrastet, wobei die Verrastung im Bereich der Seitenwandungen vorgenommen werden kann.It has particular connection with certain building materials with laser melting proved to be useful, the method under overpressure and in particular in an oxygen-reduced atmosphere. By the features of claim 15 is the acted upon pressure gas space on the container self-limited, whereby gas can be saved and the devices for generating of overpressure can be relatively small dimensions. When the lid overlaps the container laterally, it is possible a particularly good seal and locking the lid with the Container. Advantageously, the lid is latched to the side walls of the container, with the latching made in the area of the side walls can be.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in den Zeichnungsfiguren näher erläutert. Diese zeigenThe Invention is based on an embodiment closer in the drawing figures explained. These demonstrate

1 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung im geschlossenen Zustand; 1 a perspective view of the device in the closed state;

2 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung unter Weglassung der Gehäuseseitenwandungen; 2 a perspective view of the device with omitting the housing side walls;

3 eine perspektivische Ansicht des Behälters mit Bau- und Dosierraum; 3 a perspective view of the container with construction and dosing;

4 eine Draufsicht auf den Behälter mit zusammengefaßtem Bau/Dosierraum, Überlaufbehältern und Aufbringvorrichtung; 4 a plan view of the container with combined construction / dosing, overflow containers and applicator;

5 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung mit höhenverstellbaren Plattformen in zwei Überlaufbehältern. 5 a schematic representation of a device with height-adjustable platforms in two overflow containers.

Die Vorrichtung 1 weist ein Gehäuse 2 auf, in dem ein Behälter 3 angeordnet ist, der einen Bauraum 4 beinhaltet. Im Bauraum 4 ist eine Tragevorrichtung 5 mit einem höhenverstellbaren Träger 6 vorgesehen, der eine dem Objekt zugewandte Oberseite 7 hat. Ferner ist eine Aufbringvorrichtung 8 vorgesehen, mit der Schichten des Aufbaumaterials auf die Tragevorrichtung 5 oder eine zuvor daraus gebildete Schicht aufgetragen werden können. Die Aufbringvorrichtung 8 wirkt mit einer Dosiereinrichtung 9 zusammen, mit der das Aufbaumaterial dosiert zur Verfügung gestellt wird.The device 1 has a housing 2 in which a container 3 is arranged, the space 4 includes. In the installation space 4 is a carrying device 5 with a height-adjustable support 6 provided, which is an object facing the top 7 Has. Further, an applicator 8th provided, with the layers of the building material on the support device 5 or a previously formed therefrom layer can be applied. The applicator 8th acts with a metering device 9 together with which the building material is dosed.

Schließlich ist zur Verfestigung des Aufbaumaterials eine Bestrahlungsvorrichtung 10 vorgesehen, die aus einem Laser 11 besteht, der mit seinem Auskoppelbereich 12 über den Bereich des Bauraums 4 angeordnet ist und über optisch leitende Elemente 13 wie beispielsweise justierbare Umlenkspiegel und dergleichen mit einem Scanner 14 zusammenwirkt, der ebenfalls Teil der Bestrahlungsvorrichtung ist. Über nicht im einzelnen dargestellte bewegbare Spiegel des Scanners 14 wird der Laserstrahl computergesteuert auf die zu verfestigenden Stellen der Aufbaumaterialschicht gelenkt.Finally, for solidification of the building material, an irradiation device 10 vorgese hen out of a laser 11 that exists with its decoupling area 12 over the area of the construction space 4 is arranged and via optically conductive elements 13 such as adjustable deflecting mirrors and the like with a scanner 14 cooperates, which is also part of the irradiation device. About not shown in detail movable mirror of the scanner 14 the laser beam is steered computer-controlled on the sites of the building material layer to be solidified.

Wie insbesondere aus den 3 und 4 hervorgeht, ist innerhalb des Bauraums 4 eine Plattform 15 der Dosiereinrichtung 9 angeordnet, die gesondert und unabhängig von der neben ihr ohne dazwischenliegende Trennwand angeordneten Tragevorrichtung 5 im Bauraum höhenverstellbar ist, wodurch der Bauraum 5 gleichzeitig auch als Vorratsbehälter für das Aufbaumaterial dient. Aus 4 ergibt sich, daß beim dargestellten Ausführungsbeispiel die Oberseite 7 der Tragevorrichtung 5 als auch die Plattform 15 der Dosiereinrichtung 9 im wesentlichen dieselbe Fläche aufweisen. Mehr oder weniger der gesamte Bodenbereich 16 des Bauraums 4 wird von der Oberseite 7 und der Plattform 15 eingenommen.As in particular from the 3 and 4 is apparent within the space 4 a platform 15 the metering device 9 arranged separately and independently of the arranged next to her without intervening partition supporting device 5 height adjustable in the space, whereby the space 5 at the same time serves as a reservoir for the building material. Out 4 shows that in the illustrated embodiment, the top 7 the carrying device 5 as well as the platform 15 the metering device 9 have substantially the same area. More or less the entire floor area 16 of the installation space 4 is from the top 7 and the platform 15 ingested.

Wie sich aus 3 ergibt, sind sowohl die Tragevorrichtung 5 als auch die Plattform 15 als aus dem Bodenbereich 16 des Behälters 3 herausfahrbare im wesentlichen identische Stempel 17a, b ausgebildet, was zur Folge hat, daß sich unter die Plattform 15 bzw. die Oberfläche 7 kein Aufbaumaterial einlagern kann, wodurch die Höhenverfahrbarkeit der beiden Elemente 5 und 15 eingeschränkt wäre. Die Stempel 17a, b werden mit Seitenwandungen 18 in entsprechend geformten Ausnehmungen 19 des Bodenbereiches 16 dichtend geführt. Sowohl die Tragevorrichtung 5 als auch die Plattform 15 können mit Bauplatten versehen werden, auf die das Aufbaumaterial aufgeschmolzen werden kann.As it turned out 3 results are both the carrying device 5 as well as the platform 15 as out of the ground area 16 of the container 3 removable substantially identical stamp 17a , b formed, which has the consequence that under the platform 15 or the surface 7 can not store any construction material, whereby the Höhenverfahrbarkeit of the two elements 5 and 15 would be limited. The stamps 17a , b will be with side walls 18 in correspondingly shaped recesses 19 of the ground area 16 sealingly guided. Both the carrying device 5 as well as the platform 15 can be provided with building boards on which the building material can be melted.

Aus 4 ergibt sich außerdem, daß der Bauraum 5 einen im wesentlichen rechtwinkligen Grundriß aufweist und sowohl die Oberseite 7, Tragevorrichtung 5 als auch die Plattform 15 im wesentlichen rechtwinklig ausgebildet sind.Out 4 also results in that the space 5 has a substantially rectangular plan and both the top 7 , Carrying device 5 as well as the platform 15 are formed substantially at right angles.

Die Tragevorrichtung 5 befindet sich vor Beginn eines Verfestigungsvorganges in einer angehobenen oberen Stellung, die Plattform 15 hingegen in einer abgesenkten unteren Stellung, wobei der Bauraum 4 ausgenommen das Volumen des Stempels 17a der Tragevorrichtung 5 im wesentlichen vollständig mit Aufbaumaterial gefüllt ist.The carrying device 5 is located in a raised upper position, the platform, before beginning a solidification process 15 while in a lowered lower position, the space 4 except the volume of the stamp 17a the carrying device 5 essentially completely filled with building material.

Die Aufbringvorrichtung 8 überstreicht die beiden unmittelbar und ohne Trennwand nebeneinander liegenden Plattformen, nämlich die Oberseite der Tragevorrichtung 5 und die Plattform des Schichters. Sie weist eine Mehrzahl von Beschichterrakeln 20 auf, die für eine gleichmäßige und dosierte Verteilung des Aufbaumaterials auf der Tragevorrichtung 5 sorgen.The applicator 8th The two sides are crossed directly and without dividing wall adjacent platforms, namely the top of the carrying device 5 and the platform of the strataser. It has a plurality of coater blades 20 on, for a uniform and metered distribution of the building material on the support device 5 to care.

In Verfahrrichtung der Aufbringvorrichtung 8 sind beidseitig neben dem Bauraum 4 innerhalb des Behälters 3 Überlaufbehälter 21 angeordnet, die optional ebenfalls höhenverstellbare Bodenplattformen 22 haben können. Zum Entleeren der Überlaufbehälter muß dann lediglich der Rakel in eine Randposition gefahren werden und ist dann in der Lage durch die Bodenplattformen 22 hochgedrücktes Material wieder in den Bauraum 4 zurückzufördern.In the direction of travel of the applicator 8th are on both sides next to the installation space 4 inside the container 3 Overflow tank 21 arranged, the optional also height-adjustable floor platforms 22 can have. To empty the overflow container then only the squeegee must be moved to an edge position and is then able through the floor platforms 22 pressed material back into the space 4 zurückzufördern.

Aus 2 ergibt sich, daß der Behälter 3 mittels eines druckdichten Deckels 30 verschließbar ist, wobei der Deckel 30 Seitenbereiche 31 aufweist, die den Behälter 3 seitlich übergreifen. Der Deckel 30 ist mit dem Behälter 3 fest verrastbar, in dem Deckel 30 ist ein Fenster zur Einkopplung der Strahlung angeordnet, auf dem der Scanner 14 sitzt. Der Behälter 3 weist ferner eine Schutzgaseinlaß- und/oder -auslaßvorrichtung auf, so daß der Behälter 3 mit Schutzgas unter Druck gesetzt werden kann oder der Bauvorgang zumindest in sauerstoffreduzierter Atmosphäre stattfinden kann. Optional ist noch eine Heizeinrichtung im Behälter angeordnet, um das Aufbaumaterial in üblicher Weise vorzuheizen, falls das erforderlich erscheint.Out 2 it turns out that the container 3 by means of a pressure-tight lid 30 is closable, with the lid 30 page sections 31 which has the container 3 overlap laterally. The lid 30 is with the container 3 firmly lockable in the lid 30 is a window arranged for coupling the radiation on which the scanner 14 sitting. The container 3 further comprises a protective gas inlet and / or outlet device, so that the container 3 can be pressurized with inert gas or the construction process can take place at least in oxygen-reduced atmosphere. Optionally, a heating device is arranged in the container to preheat the building material in the usual way, if deemed necessary.

In 2 ist noch zu sehen, daß der Behälter innerhalb des Gehäuses von einem ersten Gehäusebereich 40 in einen daneben liegenden zweiten Gehäusebereich 41 verfahren werden kann, wobei in dem Gehäusebereich 40 der Bauprozeß stattfindet und der Gehäusebereich 41 als Entnahmestation dient. Zu diesem Zweck ist der Behälter 3 auf einem Schlitten 42 angeordnet, der auf Schienen 43 geführt und von einer Antriebseinheit 44 von einem Gehäusebereich in den anderen Gehäusebereich verfahrbar ist. Der Deckel 30 ist mit seinen Seitenbereichen fest im Gehäusebereich 40 montiert, der Behälter wird auf den Schienen unter dem Deckel, d. h. zwischen die Seitenbereich 31 des Deckels eingefahren und durch Federn 45 mittels eines Vertikalantriebes 46 von unten an den Deckel gedrückt und dann über Verriegelungseinrichtungen 47 fest mit der Konstruktion des Deckels 30 verrastet.In 2 can still be seen that the container within the housing of a first housing portion 40 in an adjacent second housing area 41 can be moved, wherein in the housing area 40 the building process takes place and the housing area 41 serves as a removal station. For this purpose, the container 3 on a sledge 42 arranged on rails 43 guided and by a drive unit 44 from a housing portion in the other housing portion is movable. The lid 30 is firmly in the housing area with its side areas 40 mounted, the container is placed on the rails under the lid, ie between the side area 31 the lid retracted and by springs 45 by means of a vertical drive 46 Pressed down from the lid and then over locking devices 47 firm with the construction of the lid 30 locked.

5 zeigt einen Behälter 3 mit einem Bauraum 4, in welchem eine Tragevorrichtung 5 mit einem Träger 6 vorgesehen ist, der eine dem Objekt zugewandte Oberseite 7 hat. Eine in Querrichtung verfahrbare Aufbringvorrichtung 8 ist mit Beschichterrakeln 20 versehen. Neben dem Bauraum befindet sich eine Dosierkammer, deren Plattform 15 ebenfalls höhenverstellbar ist und die bis zu einem gewissen Level mit verfestigbarem Aufbaumaterial gefüllt ist. Die beiden Überlaufbehälter 21, die links und rechts vom Bauraum bzw. von der Dosierkammer angeordnet sind, sind voll, die Plattformen 22 sind ein Stückchen nach oben gefahren, so daß die Beschichterrakel 20 die Möglichkeit haben, überstehendes Aufbaumaterial in Pfeilrichtung 48 in die Dosierkammer zurückzuführen. Ein gleiches Prinzip ergibt sich, wenn der Bauraum 4 und die Dosierkammer erfindungsgemäß ohne Trennwand ausgebildet sind. Auch dann läßt sich das in 5 gezeigte Pulverrückführverfahren mittels Beschichterrakel durchführen. 5 shows a container 3 with a space 4 in which a carrying device 5 with a carrier 6 is provided, which is an object facing the top 7 Has. A transversely movable applicator 8th is with coater blades 20 Mistake. In addition to the installation space is a dosing chamber whose platform 15 is also height adjustable and which is filled up to a certain level with solidifying construction material. The two overflow tanks 21 , the left and right of the space or from the dosing are full, the platforms are full 22 have moved a bit up, so that the coater squeegee 20 have the possibility of protruding building material in the direction of arrow 48 due to the dosing chamber. An identical principle arises when the space 4 and the metering chamber according to the invention are formed without a partition wall. Even then, that can be in 5 Perform shown powder recycling process by means of coater blade.

11
Vorrichtungcontraption
22
Gehäusecasing
33
Behältercontainer
44
Bauraumspace
55
Tragevorrichtungcarrying device
66
Trägercarrier
77
Oberseitetop
88th
Aufbringvorrichtungapplicator
99
Dosiereinrichtungmetering
1010
Bestrahlungsvorrichtungirradiator
1111
Laserlaser
1212
Auskoppelbereichoutcoupling
1313
Elementeelements
1414
Scannerscanner
1515
Plattformplatform
1616
Bodenbereichfloor area
17a17a
Stempelstamp
17b17b
Stempelstamp
1818
Seitenwandungensidewalls
1919
Ausnehmungenrecesses
2020
BeschichterrakelBeschichterrakel
2121
ÜberlaufbehälterOverflow tank
2222
Bodenplattformfloor platform
3030
Deckelcover
3131
Seitenbereichepage sections
4040
erster Gehäuseabschnittfirst housing section
4141
zweiter Gehäuseabschnittsecond housing section
4242
Schlittencarriage
4343
Schienenrails
4444
Antriebseinheitdrive unit
4545
Federnfeathers
4646
Vertikalantriebvertical drive
4747
Verriegelungseinheitlocking unit
4848
Pfeilrichtungarrow

Claims (22)

Vorrichtung (1) zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes durch aufeinanderfolgendes Verfestigen von Schichten eines mittels elektromagnetischer Strahlung oder Teilchenstrahlung verfestigbaren Aufbaumaterials an den dem jeweiligen Querschnitt des Objektes entsprechenden Stellen, mit – einer in einem Bauraum (4) angeordneten Tragevorrichtung (5) zum Tragen des Objektes mit einem höhenverstellbaren Träger (6) mit einer dem Objekt zugewandten Oberseite (7), – einer Aufbringvorrichtung (8) zum Aufbringen von Schichten des Aufbaumaterials auf die Tragevorrichtung (5) oder eine zuvor gebildete Schicht und – einer Dosiereinrichtung (9) zur Zuführung des Aufbaumaterials, – einer Bestrahlungsvorrichtung (10) zum Bestrahlen von Schichten des Aufbaumaterials an den dem jeweiligen Querschnitt des Objektes entsprechenden Stellen, dadurch gekennzeichnet, daß – in dem Bauraum (4) mindestens eine Plattform (15) der Dosiereinrichtung (9) angeordnet ist, die gesondert und unabhängig von der neben ihr ohne dazwischenliegende Trennwand angeordneten Tragevorrichtung (5) in dem Bauraum (4) höhenverstellbar ist, wodurch der Bauraum (4) auch als Vorratsbehälter für das Aufbaumaterial ausgebildet ist.Contraption ( 1 ) for producing a three-dimensional object by successively solidifying layers of a building material which can be solidified by means of electromagnetic radiation or particle radiation at the locations corresponding to the respective cross-section of the object, with one in a construction space ( 4 ) carrying device ( 5 ) for carrying the object with a height-adjustable support ( 6 ) with an object facing top ( 7 ), - an application device ( 8th ) for applying layers of the building material to the carrying device ( 5 ) or a previously formed layer and - a metering device ( 9 ) for supplying the building material, - an irradiation device ( 10 ) for irradiating layers of the building material at the respective cross-section of the object corresponding points, characterized in that - in the space ( 4 ) at least one platform ( 15 ) of the metering device ( 9 ) arranged separately and independently of the next to her without intermediate partition arranged carrying device ( 5 ) in the installation space ( 4 ) is height adjustable, whereby the space ( 4 ) Also designed as a reservoir for the building material. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Oberseite (7) der Tragevorrichtung (5) als auch die Plattform (15) im wesentlichen dieselbe Fläche aufweisen.Device according to claim 1, characterized in that both the upper side ( 7 ) of the carrying device ( 5 ) as well as the platform ( 15 ) have substantially the same area. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Plattform (15) der Dosiereinrichtung (9) als Bauplattform als auch der höhenverstellbare Träger (6) mit seiner dem Objekt zugewandten Oberseite (7) als Dosierplattform wahlweise verwendbar sind.Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that both the platform ( 15 ) of the metering device ( 9 ) as a building platform as well as the height-adjustable support ( 6 ) with its object facing top ( 7 ) are optionally usable as dosing platform. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl auf der Oberseite (7) des höhenverstellbaren Trägers (6) als auch auf der Plattform (15) der Dosiereinrichtung (9) vorbereitete Bauplatten oder Grundkörper montierbar sind, mit denen das Aufbaumaterial durch einen Sinter/Schmelzprozeß verbindbar ist.Device according to claim 3, characterized in that both on the upper side ( 7 ) of the height-adjustable support ( 6 ) as well as on the platform ( 15 ) of the metering device ( 9 ) prepared building panels or bodies are mountable, with which the building material is connectable by a sintering / melting process. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Tragevorrichtung (5) als auch die Plattform (15) als aus dem Bodenbereich (16) des Bauraums (4) herausfahrbare Stempel (17a, 17b) ausgebildet sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that both the carrying device ( 5 ) as well as the platform ( 15 ) than from the soil area ( 16 ) of the installation space ( 4 ) removable stamps ( 17a . 17b ) are formed. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stempel (17a, 17b) mit Seitenwandungen (18) in entsprechend geformten Ausnehmungen (19) des Bauraumbodens geführt sind.Device according to claim 5, characterized in that the punches ( 17a . 17b ) with side walls ( 18 ) in correspondingly shaped recesses ( 19 ) of the space floor are guided. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Baukammer (4) einen im wesentlichen rechtwinkligen Querschnitt aufweist und sowohl die Oberseite (7) der Tragevorrichtung (6) als auch die Oberseite der Plattform (15) im wesentlichen rechtwinklig ausgebildet sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the construction chamber ( 4 ) has a substantially rectangular cross-section and both the top ( 7 ) of the carrying device ( 6 ) as well as the top of the platform ( 15 ) are formed substantially at right angles. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Tragevorrichtung (15) vor Beginn eines Verfestigungsvorganges im wesentlichen in einer angehobenen Stellung befindet und die Plattform (15) sich im wesentlichen in einer abgesenkten unteren Stellung befindet und der Bauraum (4) ausgenommen das Volumen des Stempels (17a) der Tragevorrichtung (5), im wesentlichen vollständig, mit Aufbaumaterial gefüllt ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the carrying device ( 15 ) before the beginning of a festival tion process is substantially in a raised position and the platform ( 15 ) is substantially in a lowered lower position and the space ( 4 ) except the volume of the stamp ( 17a ) of the carrying device ( 5 ), substantially completely filled with building material. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufbringvorrichtung (8) einen Beschichterrakel (20) aufweist, der Aufbaumaterial von dem über der Plattform (15) liegendem Bereich des Behälters in den über der Tragevorrichtung (5) liegenden Bereich fördert.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the application device ( 8th ) a coater squeegee ( 20 ), the building material from that above the platform ( 15 ) lying region of the container in the above the carrying device ( 5 ). Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Verfahrrichtung der Aufbringvorrichtung (8) beidseitig neben dem Bauraum (4) Überlaufbehälter (21) angeordnet sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that in the direction of travel of the applicator device ( 8th ) on both sides next to the installation space ( 4 ) Overflow tank ( 21 ) are arranged. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in den Überlaufbehältern (21) höhenverstellbare Bodenplattformen (22) angeordnet sind.Apparatus according to claim 10, characterized in that in the overflow containers ( 21 ) height-adjustable floor platforms ( 22 ) are arranged. Vorrichtung (1) zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes durch aufeinanderfolgendes Verfestigen von Schichten eines mittels elektromagnetischer Strahlung oder Teilchenstrahlung verfestigbaren Aufbaumaterials an den dem jeweiligen Querschnitt des Objektes entsprechenden Stellen, mit – einer in einem Bauraum (4) angeordneten Tragevorrichtung (5) zum Tragen des Objektes mit einem höhenverstellbaren Träger mit einer dem Objekt zugewandten Oberseite (7), – einer Aufbringvorrichtung (8) zum Aufbringen von Schichten des Aufbaumaterials auf die Tragevorrichtung (5) oder eine zuvor gebildete Schicht und – einer Dosiereinrichtung (9) zur Zuführung des Aufbaumaterials, – einer Bestrahlungsvorrichtung (10) zum Bestrahlen von Schichten des Aufbaumaterials an den dem jeweiligen Querschnitt des Objektes entsprechenden Stellen, dadurch gekennzeichnet, daß in Verfahrrichtung der Aufbringvorrichtung (8) seitlich neben dem Bauraum (4) und/oder einer Dosierkammer mindestens ein Überlaufbehälter (21) angeordnet ist, der eine motorisch höhenverstellbare Bodenplattform (22) hat und die Aufbringvorrichtung (8) derart ausgebildet ist, daß sie zum Transport von im Überlaufbehälter (21) durch dessen Bodenplattform (22) angehobenen Aufbaumaterials in den Bauraum (4) und/oder Vorratsbehälter geeignet ist.Contraption ( 1 ) for producing a three-dimensional object by successively solidifying layers of a building material which can be solidified by means of electromagnetic radiation or particle radiation at the locations corresponding to the respective cross-section of the object, with one in a construction space ( 4 ) carrying device ( 5 ) for carrying the object with a height-adjustable support with an object-facing top ( 7 ), - an application device ( 8th ) for applying layers of the building material to the carrying device ( 5 ) or a previously formed layer and - a metering device ( 9 ) for supplying the building material, - an irradiation device ( 10 ) for irradiating layers of the building material at the respective cross-section of the object corresponding points, characterized in that in the direction of travel of the applicator ( 8th ) laterally next to the installation space ( 4 ) and / or a metering chamber at least one overflow container ( 21 ), which is a motorized height-adjustable floor platform ( 22 ) and the applicator ( 8th ) is designed such that it is suitable for transporting in the overflow container ( 21 ) through its bottom platform ( 22 ) raised building material in the space ( 4 ) and / or reservoir is suitable. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in Verfahrrichtung der Aufbringvorrichtung (8) beidseitig neben dem Bauraum (4) und der Dosiereinrichtung Überlaufbehälter (21) angeordnet sind, die mit höhenverstellbaren Bodenplattformen (22) ausgebildet sind und Aufbaumaterial durch die obere Öffnung der Überlaufbehälter (21) mittels der Aufbringvorrichtung (8) in dem Bauraum (4) und/oder Vorratsbehälter überführbar ist.Apparatus according to claim 12, characterized in that in the direction of travel of the applicator ( 8th ) on both sides next to the installation space ( 4 ) and the metering device overflow container ( 21 ) arranged with height-adjustable floor platforms ( 22 ) are formed and building material through the upper opening of the overflow container ( 21 ) by means of the application device ( 8th ) in the installation space ( 4 ) and / or storage container can be transferred. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Überlaufbehälter (21) zusammen mit dem Bauraum (4), einem Vorratsbehälter einer Dosiereinrichtung (9) und der Aufbringvorrichtung (8) in einem Behälter (3) angeordnet sind.Device according to one of the preceding claims 12 and 13, characterized in that the at least one overflow container ( 21 ) together with the installation space ( 4 ), a storage container of a metering device ( 9 ) and the application device ( 8th ) in a container ( 3 ) are arranged. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (3) mittels eines druckdichten Deckels (30) verschließbar ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the container ( 3 ) by means of a pressure-tight lid ( 30 ) is closable. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (30) den Behälter (3) seitlich übergreift.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the lid ( 30 ) the container ( 3 ) overlaps laterally. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (30) mit dem Behälter (3) verrastbar ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the lid ( 30 ) with the container ( 3 ) is latched. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Deckel (30) ein Fenster zur Einkopplung der elektromagnetischen Strahlung angeordnet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that in the lid ( 30 ) A window for coupling the electromagnetic radiation is arranged. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (3) mit einer Schutzgaseinlaß- und/oder -auslaßvorrichtung versehen ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the container ( 3 ) is provided with a protective gas inlet and / or -auslaßvorrichtung. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (3) bezüglich seines Innenraums durch eine Heizeinrichtung beheizbar ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the container ( 3 ) is heated with respect to its interior by a heater. Verfahren zum Herstellen von dreidimensionalen Objekten durch aufeinanderfolgendes Verfestigen von Schichten eines mittels Strahlung, insbesondere elektromagnetische Strahlung oder Teilchenstrahlung verfestigbaren Aufbaumaterials an den dem jeweiligen Querschnitt des Objektes entsprechenden Stellen, wobei der Verfestigungsvorgang im Bauraum eines Behälters vorgenommen wird, und das Objekt durch eine Tragevorrichtung mit einem höhenverstellbaren Träger gehalten wird, Schichten von Aufbaumaterial auf die Tragevorrichtung oder eine zuvor gebildete Schicht aufgetragen werden, wobei das Aufbaumaterial durch eine Dosiereinrichtung zugeführt wird und die Strahlung auf die Schichten des Aufbaumaterials zu deren Verfestigung geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei im wesentlichen vollständig angehobener Bauplattform der Bauraum im wesentlichen vollständig mit Aufbaumaterial gefüllt ist und das Aufbaumaterial bei Absenkung der Tragevorrichtung durch eine bei Baubeginn im wesentlichen vollständig abgesenkte Plattform der Dosiereinrichtung aus dem unteren Bereich des Bauraumes nach oben nachgeschoben wird.A method for producing three-dimensional objects by successively solidifying layers of building material which can be solidified by means of radiation, in particular electromagnetic radiation or particle radiation, at the locations corresponding to the respective cross-section of the object, wherein the solidification process is carried out in the installation space of a container, and the object is carried by a carrying device height adjustable support, layers of building material are applied to the supporting device or a previously formed layer, wherein the building material is supplied by a metering device and the radiation is passed to the layers of the building material to solidify, characterized in that substantially fully raised Construction platform of the space is essentially completely filled with building material and the building material at Absen kung of the carrying device is pushed by a at the start of construction substantially completely lowered platform of the metering device from the lower region of the installation space upwards. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Anheben der Plattform der Dosiereinrichtung und das Absenken der Tragevorrichtung derart aufeinander abgestimmt sind, daß beim Anheben der Plattform der Dosiereinrichtung im wesentlichen die Pulvermenge nach oben gefördert wird, die zur nachfolgenden Beschichtung der Tragevorrichtung erforderlich ist.Method according to claim 21, characterized that this Lifting the platform of the metering device and lowering the Carrying device are coordinated so that when lifting the platform of the metering essentially the amount of powder is promoted to the top, required for the subsequent coating of the carrying device is.
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