DE102012221641A1 - Device for producing shaped objects from powder material, has conveying channel having bending point which has predetermined bending angle in the path along the screw conveyor and in the conveying direction in addition to powder inlet - Google Patents

Device for producing shaped objects from powder material, has conveying channel having bending point which has predetermined bending angle in the path along the screw conveyor and in the conveying direction in addition to powder inlet Download PDF

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Abstract

The device (1) has a process chamber (11) having a process chamber base (5) having a build platform for the construction of molding and a powder inlet point (4) for the powder material. A powder feeder has a powder inlet point connected to the powder material source powder conveying channel (2), and a longitudinal screw conveyor (3) for conveying powder material. The conveying channel has a bending point having a bending angle of less than 100[deg] in its path along the screw conveyor and in the conveying direction (F) in addition to the powder inlet point.

Description

Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Formkörpern durch schichtweises Aufbauen aus Werkstoffpulver durch ortsselektives Verfestigen des Werkstoffpulvers zu zusammenhängenden Bereichen, umfassend einen Prozessraum mit einem Prozessraumboden, der eine Bauplattform für den Aufbau des Formkörpers und eine Pulvereinlassstelle für Werkstoffpulvernachschub von einem Werkstoffpulvervorrat aufweist, eine Pulverzuführeinrichtung mit einem die Pulvereinlassstelle mit dem Werkstoffpulvervorrat verbindenden Pulverförderkanal und einer darin längs angeordneten Pulverförderschnecke zur Förderung von Werkstoffpulver zur Pulvereinlassstelle.This invention relates to an apparatus for the production of molded articles by layered building up of material powder by locally solidifying the material powder into contiguous areas, comprising a process space having a process space bottom having a building platform for building the molded body and a powder inlet for material powder replenishment of a material powder supply, a powder supply means with a powder conveying channel connecting the powder inlet point to the material powder supply and a powder conveyor screw arranged longitudinally for conveying powder material to the powder inlet point.

Um Formkörper aus Werkstoffpulver herzustellen sind verschiedene Verfahren und entsprechende Vorrichtungen im Stand der Technik bekannt, z. B. aus der deutschen Patentanmeldung DE 10 2009 038 165 A1 , deren Inhalt durch Bezugnahme in dieser Anmeldung als aufgenommen gelten soll. Insbesondere ist in dieser Anmeldung die Anwendung von Laserstrahlung zum Verfestigen von Pulver zu Formkörpern sowie die Präparierung von Pulverschichten in einem Prozessraum beschrieben. In der DE 10 2009 038 165 A1 wird vorgeschlagen, einen Pulverzuführkanal vorzusehen, in dem eine Förderschnecke verläuft. Die Förderschnecke fördert Werkstoffpulver von einem Werkstoffpulvervorrat, typischerweise einem Behälter mit Werkstoffpulver, der über einen Werkstoffpulverzuführkanal mit dem Pulverförderkanal verbunden ist. Pulver aus dem Werkstoffpulverzuführkanal wird von der Förderschnecke durch den Pulverförderkanal gefördert, der sodann von unten her in den Prozessraumboden mündet. In der Praxis hat sich eine solche Pulverzuführeinrichtung als problematisch erwiesen, da nicht selten bei der Förderung Pulver verklumpt. Im ungünstigsten Fall kann die Pulverzuführung stocken oder versagen.In order to produce moldings from material powder, various methods and corresponding devices are known in the art, for. B. from the German patent application DE 10 2009 038 165 A1 whose content is deemed incorporated by reference in this application. In particular, in this application, the application of laser radiation for solidifying powder to moldings and the preparation of powder layers in a process space is described. In the DE 10 2009 038 165 A1 It is proposed to provide a Pulverzuführkanal in which a screw conveyor runs. The screw conveyor conveys material powder from a material powder supply, typically a container with material powder, which is connected via a Werkstoffpulverzuführkanal with the powder delivery channel. Powder from the Werkstoffpulverzuführkanal is conveyed by the screw conveyor through the powder delivery channel, which then opens from below into the process room floor. In practice, such a powder feeder has proved to be problematic, as often clumped in the promotion of powder. In the worst case, the powder feed can falter or fail.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Betriebssicherheit der Pulverzuführeinrichtung zu erhöhen.Object of the present invention is therefore to increase the reliability of the powder feeder.

Gegenstand der vorlegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Herstellung von Formkörpern, bei der der Pulverförderkanal in seinem Verlauf entlang der Förderschnecke und in Förderrichtung darüber hinaus bis zur Pulvereinlassstelle keine Knickstelle mit einem Knickwinkel kleiner als 100° aufweist. Sofern ein Knick in dem Pulverförderkanalverlauf vorhanden ist, sollte der Knickwinkel vorzugsweise größer als 120° sein. Es wurde nämlich erkannt, dass die genannten Probleme damit zusammenhängen, dass gemäß der vorbekannten Ausführungsform das Werkstoffpulver in einem in Förderrichtung hinter der Förderschnecke angeordneten Abschnitt des Pulverförderkanals abrupt in Richtung des Prozessraumbodens umgelenkt wird. Aus der Beschreibung sowie den Figuren der DE 10 2009 038 165 A1 geht die räumliche Lage der Förderschnecke in Bezug auf eine Ausrichtung auf den Prozessraumboden zu oder von diesem weg nicht hervor; in der Praxis ist jedoch in einer dem Anmelder bekannten Vorrichtung zur Herstellung von Formkörpern die Förderschnecke horizontal angeordnet, wobei der Endabschnitt des Pulverförderkanals ohne Förderschnecke in den Prozessraumboden rechtwinklig gegenüber dem Abschnitt des Pulverförderkanals mit der Förderschnecke abgeknickt ist. Dieser Knick bedingt durch seine ungünstigen Strömungsverhältnisse, dass gefördertes Werkstoffpulver an der Innenseite des Knicks gestaucht wird, radial nach außen fließen muss, um das größere Volumen am Außenumfang der Knickstelle zu füllen und anschließend beim Übergang in einen geraden Abschnitt unterhalb der Pulvereinlassstelle eine Gegenbewegung ausführen muss. Insbesondere bei schlecht fließenden Werkstoffpulvern kann dies zu Verklumpung führen, die die genannten Probleme verursacht. Daher ist es vorteilhaft, dass der Pulverförderkanal keine Knickstelle aufweist, deren Knickwinkel kleiner als 100° ist, was bedeutet, dass der Pulverförderkanal eine im Vergleich zum Stand der Technik, insbesondere gegenüber einem Knick mit 90° Knickwinkel, gestrecktere Form haben soll. Es ist dabei auch möglich, einen Knickwinkel von 180° vorzusehen, was eine besonders bevorzugte Ausführungsform ohne einen Knick bedeutet. An der Knickstelle ändert sich die Richtung des Pulverförderkanals abrupt, so dass dort zwei Schenkelabschnitte des Pulverförderkanals unter dem Knickwinkel voneinander abstehen. Die Pulverförderschnecke verläuft vorzugsweise in dem Abschnitt des Pulverförderkanals, in dem sie angeordnet ist, parallel zu diesem Abschnitt. Die Erfindung umfasst, dass eine Längsachse der Förderschnecke parallel zu dem Prozessraumboden oder unter einem Winkel zu dem Prozessraumboden angeordnet sein kann. Die Zuführung von Werkstoffpulver zu dem Prozessraumboden ist dann über einen Pulverförderkanal realisiert, der keine Knickstellen umfasst; insbesondere kann der Kanal zwischen einem in Förderrichtung liegenden Ende der Pulverförderschnecke und der Pulvereinlassstelle in einem langgestreckten Bogen ausgeführt sein. Vorzugsweise fördert die Förderschnecke bei Vorliegen eines Winkels zum Prozessraumboden das Werkstoffpulver an der Förderschnecke zumindest teilweise in Richtung des Prozessraumbodens. Es ist auch denkbar, dass sowohl der Pulverförderkanal als auch die Förderschnecke gekrümmt ausgeführt sind, wobei die Förderschnecke so flexibel ausgeführt ist, dass sie in dem gekrümmten Pulverförderkanal drehbar ist.The subject of the present invention is a device for the production of moldings, in which the powder delivery channel in its course along the screw conveyor and in the conveying direction beyond the powder inlet point no kink with a bending angle smaller than 100 °. If there is a kink in the powder delivery passage, the kink angle should preferably be greater than 120 °. It has been recognized that the problems mentioned are related to the fact that, according to the previously known embodiment, the material powder is deflected abruptly in the direction of the process chamber bottom in a section of the powder conveying channel arranged downstream of the conveying screw in the conveying direction. From the description and the figures of DE 10 2009 038 165 A1 the spatial position of the screw conveyor with respect to an orientation on the process space floor is not apparent or out; in practice, however, in a device known to the applicant for the production of moldings, the screw conveyor is arranged horizontally, wherein the end portion of the powder delivery channel is bent without screw conveyor in the process room floor at right angles to the section of the powder delivery channel with the screw conveyor. Due to its unfavorable flow conditions, this kink causes pumped material powder on the inside of the bend to flow radially outward in order to fill the larger volume at the outer circumference of the kink and subsequently to execute a counter-movement when passing into a straight section below the powder inlet point , Especially with poorly flowing material powders, this can lead to clumping, which causes the problems mentioned. Therefore, it is advantageous that the powder delivery channel has no kink, the bending angle is less than 100 °, which means that the powder delivery channel should have a more extended compared to the prior art, especially against a kink with 90 ° bending angle, shape. It is also possible to provide a bending angle of 180 °, which means a particularly preferred embodiment without a kink. At the kink, the direction of the powder delivery channel changes abruptly, so that there are two leg sections of the powder delivery channel protrude from each other at the bending angle. The powder conveying screw preferably runs in the section of the powder conveying channel in which it is arranged, parallel to this section. The invention includes that a longitudinal axis of the screw conveyor can be arranged parallel to the process room floor or at an angle to the process room floor. The supply of material powder to the process room floor is then realized via a powder delivery channel, which does not include kinks; In particular, the channel between an end lying in the conveying direction of the powder conveyor screw and the powder inlet point can be carried out in an elongated arc. In the case of an angle to the process chamber floor, the screw conveyor preferably conveys the material powder on the conveyor screw at least partially in the direction of the process chamber floor. It is also conceivable that both the powder conveying channel and the screw conveyor are curved, wherein the screw conveyor is designed so flexible that it is rotatable in the curved powder conveying channel.

Je nach Ausführungsform der Vorrichtung zur Herstellung von Formkörpern kann der Prozessraumboden eine Bauplattform aufweisen, die absenkbar ist. Es ist denkbar, dass die Achsen der Förderschnecke sowie des Pulverförderkanals entlang der Förderschnecke bis zur Pulvereinlassstelle senkrecht zu dem Prozessraumboden stehen, so dass eine vertikale Pulverföderung stattfindet. Alternativ und besonders bevorzugt kann eine Schrägstellung des Pulverförderkanals längs der Förderschnecke und in Förderrichtung darüber hinaus bis zur Pulvereinlassstelle gegenüber dem Prozessraumboden vorgesehen sein, die beispielsweise aus baulichen Gründen vorteilhaft sein kann. Insbesondere kann der Winkel zwischen dem Pulverförderkanal entlang der Förderschnecke bis zur Pulvereinlassstelle und dem Prozessraumboden 10° bis 90°, bevorzugt 25° bis 60°, und besonders bevorzugt 45° betragen. Alternativ kann es aus baulichen Gründen vorteilhaft sein, einen Knick mit einem akzeptablen Strömungswiderstand vorzusehen.Depending on the embodiment of the device for the production of moldings, the process space floor can have a construction platform which can be lowered is. It is conceivable that the axes of the screw conveyor and of the powder conveying channel are perpendicular to the process chamber bottom along the conveyor screw up to the powder inlet point, so that a vertical powder-conveying takes place. Alternatively and particularly preferably, an oblique position of the powder delivery channel along the conveyor screw and in the conveying direction beyond to the powder inlet point opposite the process space floor may be provided, which may be advantageous for structural reasons, for example. In particular, the angle between the powder delivery channel along the screw conveyor to the powder inlet point and the process chamber floor can be 10 ° to 90 °, preferably 25 ° to 60 °, and particularly preferably 45 °. Alternatively, it may be advantageous for structural reasons to provide a kink with an acceptable flow resistance.

In einer Ausführungsform der Vorrichtung zur Herstellung von Formkörpern ist der Pulverförderkanal in seinem Verlauf längs der Förderschnecke und in Förderrichtung darüber hinaus bis zur Pulvereinlassstelle knickfrei ausgeführt. Diese Ausführungsform stellt den kleinstmöglichen Widerstand der Form eines Pulverförderkanals für das Werkstoffpulver in seinem Weg von der Förderschnecke bis zur Einmündung in den Prozessraumboden dar und wird deshalb besonders bevorzugt.In one embodiment of the device for the production of moldings, the powder delivery channel is executed kink-free in its course along the screw conveyor and in the conveying direction beyond the powder inlet point. This embodiment represents the least possible resistance of the form of a powder feed channel for the material powder in its path from the screw conveyor to the junction with the process room floor and is therefore particularly preferred.

In einer weiteren Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass der Pulverförderkanal unter einem Winkel zwischen 10° und 90°, vorzugsweise zwischen 25° und 60°, besonders bevorzugt 45°, zum Prozessraumboden in die Pulvereinlassstelle mündet. In Kombination mit der vorangehend beschriebenen Ausführungsform bedeutet dies, dass auch der Pulverförderkanal und die Förderschnecke innerhalb des Winkelbereichs zwischen 10° und 90°, vorzugsweise zwischen 25° und 60°, besonders bevorzugt 45°, zum Prozessraumboden angeordnet sind.In a further embodiment, it is proposed that the powder delivery channel opens at an angle between 10 ° and 90 °, preferably between 25 ° and 60 °, particularly preferably 45 °, to the process chamber bottom in the powder inlet. In combination with the above-described embodiment, this means that the powder conveying channel and the screw conveyor are also arranged within the angular range between 10 ° and 90 °, preferably between 25 ° and 60 °, particularly preferably 45 °, to the process chamber bottom.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung zur Herstellung von Formkörpern ist ein in Förderrichtung angeordnetes Ende der Förderschnecke nahe der Pulvereinlassstelle angeordnet, insbesondere in einem Abstand von weniger als dem Doppelten des Außendurchmessers der Förderschnecke oder bevorzugt weniger als dem Außendurchmesser der Förderschnecke oder besonders bevorzugt weniger als der Hälfte des Außendurchmessers.In a further embodiment of the device for producing shaped bodies, an end of the conveyor screw arranged in the conveying direction is arranged close to the powder inlet point, in particular at a distance of less than twice the outer diameter of the conveyor screw or preferably less than the outer diameter of the conveyor screw or particularly preferably less than that Half of the outside diameter.

In einer weiteren Ausführungform der Vorrichtung zur Herstellung von Formkörpern ist das in Förderrichtung gelegene Ende der Förderschnecke angelagert ausgeführt. Ungelagert bedeutet dabei, dass keine gesonderte Lagerstelle oder Lagereinrichtung an diesem Ende der Förderschnecke vorgesehen ist. Unter einer Lagerung wird nicht die Führung der Förderschnecke in dem Pulverförderkanal aufgrund einer etwaigen radialen Berührung der Pulverkanalwand oder Schmierwirkung des Werkstoffpulvers zwischen Förderschnecke und Pulverkanalwand im Sinne eines Gleitlagers verstanden. Vorzugsweise ist für die Förderschnecke eine fliegende Lagerung vorgesehen, d. h., dass an dem gegen die Förderrichtung gelegenen Ende der Förderschnecke eine Lagerung vorgesehen ist, in der die Förderschnecke drehbar angeordnet ist. Durch das ungelagerte in Förderrichtung gelegene Ende der Förderschnecke wird der Vorteil erreicht, dass der Werkstoffpulverströmung beim oder nach dem Verlassen der Förderschnecke kein Widerstand dadurch entgegengesetzt wird, dass das Werkstoffpulver um eine Lagerstelle herum geleitet oder der Werkstoffförderkanal abgeknickt sein muss, so dass er nicht mit der Lagerstelle kollidiert. Dadurch wird folglich der Förderdruck erhöht und die Klumpneigung des Werkstoffpulvers verringert.In a further embodiment of the device for the production of moldings, the end of the conveyor screw located in the conveying direction is designed to be attached. Unparked means that no separate storage or storage facility is provided at this end of the screw conveyor. Under a storage is not understood the leadership of the screw conveyor in the powder delivery channel due to any radial contact of the powder channel wall or lubricating effect of the material powder between screw conveyor and powder channel wall in terms of a sliding bearing. Preferably, a flying storage is provided for the screw conveyor, d. h., That at the end opposite the conveying direction end of the screw conveyor, a bearing is provided, in which the screw conveyor is rotatably arranged. Due to the unsupported in the conveying direction end of the auger the advantage is achieved that the material powder flow during or after leaving the auger no resistance is opposed by the fact that the material powder passed around a bearing point or the material delivery channel must be bent so that he does not the bearing collides. As a result, the delivery pressure is increased and the lumpiness of the material powder is reduced.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung zur Herstellung von Formkörpern ist der Pulverkanal zwischen einem in Förderrichtung angeordneten Ende der Förderschnecke und der Pulvereinlassstelle frei von abrupten Durchmesseränderungen. Mit abrupten Durchmesseränderungen ist hier gemeint, dass sich der Querschnitt des Pulverförderkanals auf einem kurzen Abschnitt in Längsrichtung des Pulverförderkanals so stark ändert, dass die Werkstoffpulverströmung erhebliche Komponenten in Radialrichtung des Pulverförderkanals aufweist. Typischerweise sind solche abrupten Durchmesseränderungen Absätze im Pulverförderkanal oder dergleichen. Besonders schädlich ist es, wenn eine solche abrupte Durchmesseränderung den Pulverförderkanal in Förderrichtung verengt.In a further embodiment of the device for producing shaped bodies, the powder channel is free from abrupt changes in diameter between an end of the conveyor screw and the powder inlet point arranged in the conveying direction. By abrupt changes in diameter, it is meant here that the cross-section of the powder delivery channel changes so much on a short section in the longitudinal direction of the powder delivery channel that the material powder flow has significant components in the radial direction of the powder delivery channel. Typically, such abrupt changes in diameter are heels in the powder delivery channel or the like. It is particularly harmful if such an abrupt change in diameter narrows the powder conveying channel in the conveying direction.

In noch einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung zur Herstellung von Formkörpern ist an dem Pulverförderkanal ein Pulverzuführkanal angeschlossen, dessen Mittenachse quer, insbesondere senkrecht zu der Förderschnecke angeordnet ist. Durch die genannte Anordnung wird zwar eine Abknickung des Werkstoffpulverstroms, der aus dem Pulverzuführkanal austritt und auf die dazu querliegende Förderschnecke in dem Pulverförderkanal trifft, erzwungen, jedoch bildet sich dadurch kein erhöhter hydraulischer Widerstand, weil die Förderschnecke das Werkstoffpulver aktiv aus der Knickstelle abtransportiert. Somit liegen an dieser Stelle gänzlich andere Strömungsverhältnisse als bei einer frei durchströmten Knickstelle vor. Die Anordnung ist vorteilhaft, weil an dem gegen die Förderrichtung gelegenen Ende der Förderschnecke typischerweise ein Antriebsmotor oder eine Riemenscheibe oder dergleichen angeschlossen ist, deren Durchmesser deutlich größer als der Durchmesser der Förderschnecke selbst ist. Eine möglicherweise strömungsgünstigere axiale Zuführung von Werkstoffpulver zu der Förderschnecke ist daher häufig schwierig. Zudem steht das Werkstoffpulver an dieser Stelle noch nicht unter Förderdruck.In yet another embodiment of the device for the production of moldings, a powder feed channel is connected to the powder conveying channel, whose center axis is arranged transversely, in particular perpendicular to the conveyor screw. By said arrangement, although a kinking of the material powder flow emerging from the Pulverzuführkanal and meets the transverse conveyor screw in the powder conveyor channel, enforced, however, thereby forming no increased hydraulic resistance, because the screw conveyor actively removes the material powder from the kink. Thus, completely different flow conditions are present at this point than in a freely flowed kink. The arrangement is advantageous because at the opposite end of the feed screw conveyor typically a drive motor or a pulley or the like is connected, whose diameter is significantly larger than the diameter of the screw conveyor itself. A possibly more aerodynamically axial supply of material powder to the screw conveyor is therefore often difficult. In addition, the material powder is not yet under delivery pressure at this point.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung zur Herstellung von Formkörpern weist der Pulverförderkanal eine verschließbare Pulverentleerungsöffnung auf. Dies kann beispielsweise für eine Entleerung des Pulverförderkanals bei einem Pulverwechsel hilfreich sein. Die Förderschnecke läuft dabei vorzugsweise rückwärts oder wird aus dem Pulverförderkanal entnommen. Die verschließbare Pulverentleerungsöffnung ist vorzugsweise an einer möglichst weit unten liegenden Stelle des Pulverförderkanals, besonders bevorzugt an dessen tiefster Stelle, angeordnet, so dass möglichst wenig oder keine Reste in tiefer gelegenen Regionen des Pulverförderkanals verbleiben. Besonders bevorzugt liegt die Pulverentleerungsöffnung dem Anschluss des Pulverzuführkanals an den Pulverförderkanal in Bezug auf die Förderschnecke gegenüber, so dass auch der Pulverzuführkanal über die Pulverentleerungsöffnung auf einfache Weise entleert werden kann.In a further embodiment of the device for producing shaped bodies, the powder delivery channel has a closable powder discharge opening. This can be helpful, for example, for emptying the powder delivery channel during a powder change. The screw conveyor preferably runs backwards or is removed from the powder delivery channel. The closable powder discharge opening is preferably arranged at a location of the powder conveying channel which is as low as possible, particularly preferably at its lowest point, so that as few or no residues as possible remain in deeper regions of the powder conveying channel. Particularly preferably, the powder discharge opening faces the connection of the powder feed channel to the powder feed channel with respect to the feed screw so that the powder feed channel can also be emptied via the powder discharge opening in a simple manner.

In einer weiteren Ausführungsform ist die Pulverzuführeinrichtung gasdicht, insbesondere gegenüber Schutzgas, ausgeführt.In a further embodiment, the powder feed device is gas-tight, in particular with respect to protective gas.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung zur Herstellung von Formkörpern sind mehrere Pulverzuführeinrichtungen vorgesehen. In einem Ausführungsbeispiel können mehrere Werkstoffpulvervorräte, mehrere Pulverzuführkanäle, mehrere Pulverförderkanäle mit entsprechenden Pulverförderschnecken und dazugehörigen Antrieben sowie mehrere Pulvereinlassstellen vorgesehen sein. In Varianten können einzelne der genannten Komponenten weggelassen sein, wobei andere der genannten Komponenten die Funktion der weggelassenen Komponenten übernehmen können. Beispielsweise kann ein Werkstoffpulvervorrat alle Pulverförderkanäle mit Werkstoffpulver versorgen. Auch ist es denkbar, dass nur ein einzelner Pulverförderkanal mit einer Pulverförderschnecke und Antrieb vorgesehen ist, der in einer ersten Variante von mehreren Werkstoffvorräten gespeist wird, während er in einer weiteren Variante mehrere Pulvereinlassstellen versorgt, wobei sich vorzugsweise der Pulverförderkanal verzweigt. Weitere Varianten und Kombinationen sind denkbar.In a further embodiment of the device for producing shaped bodies, a plurality of powder feed devices are provided. In one exemplary embodiment, a plurality of material powder supplies, a plurality of powder feed channels, a plurality of powder feed channels with corresponding powder feed screws and associated drives and a plurality of powder inlet points can be provided. In variants, individual of said components may be omitted, with other of said components may take over the function of the omitted components. For example, a material powder supply can supply all powder feed channels with material powder. It is also conceivable that only a single powder conveying channel is provided with a powder conveyor screw and drive, which is fed in a first variant of several material stocks, while in a further variant supplies several powder inlet points, preferably the powder delivery channel branches. Other variants and combinations are conceivable.

Im Folgenden wird die Erfindung beispielhaft anhand einer Ausführungsform beschrieben, die in der Figur im Anhang dargestellt ist. Es zeigen:In the following the invention will be described by way of example with reference to an embodiment which is shown in the figure in the appendix. Show it:

1 ein Detail einer Ausführungform der Vorrichtung zur Herstellung von Formkörpern in einem Querschnitt; 1 a detail of an embodiment of the device for producing molded bodies in a cross section;

2 schematisch eine Darstellung einer Knickstelle des Pulverförderkanals, die nicht die Erfindung verwirklicht, und 2 schematically a representation of a kink of the powder delivery channel, which does not realize the invention, and

3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Knickstelle des Pulverförderkanals. 3 a schematic representation of a kink of the powder delivery channel according to the invention.

Das in 1 gezeigte Detail der Ausführungsform einer Vorrichtung 1 zur Herstellung von Formkörpern betrifft die Pulverzuführeinrichtung. Ein Pulverförderkanal 2, in dem eine Pulverförderschnecke 3 angeordnet ist, mündet an einer Pulvereinlassstelle 4 in einem Prozessraumboden 5. Das zu der Pulvereinlassstelle 4 gerichtete Ende der Förderschnecke 3 ist ungelagert und erstreckt sich bis nahe zu dem Prozessraumboden 5. Ungelagert bedeutet in diesem Fall, dass an dem zu der Pulvereinlassstelle 4 gerichteten Ende der Förderschnecke 3 kein gesondertes Lagerelement vorsehen ist. Der Außendurchmesser der Förderschnecke 3 ist unwesentlich kleiner als der Innendurchmesser des Pulverförderkanals 3. Die Mittelachsen M des Pulverförderkanals sowie der Förderschnecke fallen zusammen. In der Nähe des der Förderrichtung F entgegengerichteten Endes der Förderschnecke 2 ist ein Pulverzuführkanal 6 angeordnet, durch den Werkstoffpulver aus einem Werkstoffpulvervorrat zu der Förderschnecke 2 zuführbar ist. Das Werkstoffpulver durchtritt den Pulverzuführkanal 6 wenigstens teilweise durch die Wirkung der Schwerkraft S. Der Durchmesser des Pulverzuführkanals 6 ist größer als der Durchmesser des Pulverförderkanals 2, vorzugsweise beträgt er das zwei- bis dreifache des Durchmessers des Pulverförderkanals 2. Dem Pulverzuführkanal 6 ist in Bezug auf die Mittelachse der Förderschnecke M gegenüberliegenden Seite des Pulverförderkanals eine Pulverentleerungsöffnung 7 vorgesehen. Die Pulverentleerungsöffnung 7 ist verschließbar ausgeführt, und insbesondere gasdicht verschließbar ausgeführt. Das der Förderrichtung F entgegengerichtete Ende der Förderschnecke 2 ist in einer Lagereinheit 8 drehbar gelagert. Die Lagereinheit 8 weist vorzugsweise eine Dichtungseinrichtung auf, die in der Lagereinheit 8 angeordnete Lager vor Werkstoffpulver schützt sowie bevorzugt die Gasdichtigkeit des Pulverförderkanals gegenüber einem Gasaustritt, insbesondere von Schutzgas, über die Lagereinheit 8 sicherstellt. Vorzugsweise weist die Lagereinheit 8 ein Radiallager und ein Axiallager auf. Letzteres nimmt insbesondere Axialkräfte der Förderschnecke auf. Die Lagereinheit bildet eine fliegende Lagerung für die Förderschnecke 3. In Gegenrichtung zu der Förderrichtung F ist hinter der Lagereinheit 8 eine Riemenscheibe 9 vorgesehen, die verdrehfest an der Förderschnecke 2 befestigt ist. Vorzugsweise ist die Riemenscheibe 9 eine Zahnriemenscheibe. Die Riemenscheibe 9 ist vorzugsweise mit einem Elektromotor, insbesondere einem Getriebemotor, verbunden, wobei der Elektromotor vorzugsweise als Servomotor oder Schrittmotor ausgeführt ist.This in 1 shown detail of the embodiment of a device 1 for the production of moldings relates to the powder feeder. A powder conveying channel 2 in which a powder conveyor screw 3 is arranged, opens at a powder inlet point 4 in a process room floor 5 , That to the powder intake point 4 directed end of the screw conveyor 3 is unstored and extends close to the process room floor 5 , Unpaved in this case means that at the powder inlet point 4 directed end of the screw conveyor 3 no separate storage element is provided. The outer diameter of the screw conveyor 3 is insignificantly smaller than the inner diameter of the powder delivery channel 3 , The center axes M of the powder delivery channel and the screw conveyor coincide. In the vicinity of the conveying screw F opposite end of the feed screw 2 is a powder feed channel 6 arranged through the material powder from a material powder supply to the screw conveyor 2 can be fed. The material powder passes through the Pulverzuführkanal 6 at least in part by the action of gravity S. The diameter of the powder feed channel 6 is greater than the diameter of the powder delivery channel 2 , Preferably, it is two to three times the diameter of the powder delivery channel 2 , The powder feed channel 6 is a powder discharge opening with respect to the center axis of the screw conveyor M opposite side of the powder delivery channel 7 intended. The powder discharge opening 7 is designed to be closed, and in particular gas-tight closed executed. The conveying direction F opposite end of the screw conveyor 2 is in a storage unit 8th rotatably mounted. The storage unit 8th preferably has a sealing device in the storage unit 8th arranged bearings before material powder protects and preferably the gas tightness of the powder delivery channel against a gas outlet, in particular of inert gas, on the storage unit 8th ensures. Preferably, the storage unit 8th a radial bearing and a thrust bearing. The latter absorbs in particular axial forces of the screw conveyor. The storage unit forms a flying storage for the screw conveyor 3 , In the opposite direction to the conveying direction F is behind the storage unit 8th a pulley 9 provided, the rotationally fixed to the screw conveyor 2 is attached. Preferably, the pulley 9 a toothed belt pulley. The pulley 9 is preferably connected to an electric motor, in particular a geared motor, wherein the Electric motor is preferably designed as a servomotor or stepper motor.

Die Mittelachse M ist unter einem Winkel von 45° zu dem Prozessraumboden 5 angeordnet. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass das Werkstoffpulver längs des Pulverförderkanals 2 ohne Umlenkung auf den Prozessraumboden 5 zu gefördert werden kann. Dadurch ist es auch möglich, den Pulverzuführkanal 6 seitlich neben einer schematisch dargestellten Prozessraumwand 10 anzuordnen, so dass der Pulverzuführkanal 6 außerhalb eines Prozessraums 11, der von dem Prozessraumboden 5 und der Prozessraumwand 10 begrenzt ist, angeordnet werden kann. Der Pulverzuführkanal 6 ist vorzugsweise gasdicht ausgeführt.The center axis M is at an angle of 45 ° to the process room floor 5 arranged. This arrangement has the advantage that the material powder along the powder delivery channel 2 without deflection to the process room floor 5 to be promoted. Thereby, it is also possible, the Pulverzuführkanal 6 laterally next to a schematically represented process space wall 10 to arrange so that the Pulverzuführkanal 6 outside a process room 11 from the process room floor 5 and the process room wall 10 is limited, can be arranged. The powder feed channel 6 is preferably designed gas-tight.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines Abschnitts eines Pulverförderkanals 2 mit einer abrupten Knickstelle 12. In dem Pulverförderkanal 2 befindet sich eine schematisch dargestellte Förderschnecke 3. Der Förderkanal bildet durch die Knickstelle 12 zwei Schenkel 13 und 14, die in einem Knickwinkel 15 zueinander angeordnet sind. In der 2 beträgt der Knickwinkel 95°, so dass durch die starke und abrupte Umlenkung des Werkstoffpulverstroms ein hoher Strömungswiderstand erzeugt wird. Die in 2 gezeigte Ausführungsform liegt daher außerhalb der vorliegenden Erfindung. In einer Variante, in der die Knickstelle 12 nicht als scharfer Knick, sondern als ein Bogen mit relativ großem Bogenradius ausgeführt ist, mittels dem die Schenkel 13 und 14 des Pulverförderkanals 2 den selben Knickwinkel 15 wie in der in 2 dargestellten Ausführungsvariante aufweisen, kann der Strömungswiderstand für den Werkstoffpulverstrom von der Förderschnecke 3 soweit verringert sein, dass nicht mehr von einer Knickstelle gesprochen werden kann. Dies ist typischerweise der Fall, wenn sich die Knickstelle 12 durch die Biegung des Pulverförderkanals 2, die zum Vorliegen des Knickwinkels 15 führt, sich entlang der Mittelachse MP des Pulverförderkanals über wenigstens den halben Pulverförderkanaldurchmesser, allerhöchstens aber über einen Pulverförderkanaldurchmesser erstreckt. Dies gilt für die Biegung entlang der Mittelachse MP, deren Länge von den Längen der Biegung an der Pulverförderkanalwand abweicht. 2 shows a schematic representation of a portion of a powder delivery channel 2 with an abrupt kink 12 , In the powder delivery channel 2 there is a schematically illustrated screw conveyor 3 , The delivery channel forms through the kink 12 two thighs 13 and 14 that in a kink angle 15 are arranged to each other. In the 2 the bending angle is 95 °, so that a high flow resistance is generated by the strong and abrupt deflection of the material powder flow. In the 2 embodiment shown is therefore outside the present invention. In a variant in which the kink 12 not designed as a sharp crease, but as a bow with a relatively large radius of curvature, by means of which the legs 13 and 14 of the powder delivery channel 2 the same bending angle 15 as in the 2 have shown embodiment variant, the flow resistance for the material powder flow from the screw conveyor 3 be reduced so far that can no longer be spoken by a kink. This is typically the case when the kink occurs 12 through the bend of the powder delivery channel 2 which indicates the presence of the bending angle 15 leads, along the center axis MP of the powder delivery channel over at least half the Pulverförderkanaldurchmesser, but at most over a Pulverförderkanaldurchmesser extends. This applies to the bend along the central axis MP whose length deviates from the lengths of the bend at the powder delivery channel wall.

3 zeigt schematisch einen Abschnitt eines Pulverförderkanals 2 mit einer Knickstelle 12, wobei in dem Pulverförderkanal 2 eine Pulverförderschnecke 3 angeordnet ist. Der Knickwinkel beträgt in diesem Beispiel 135°. Durch die Knickstelle 12 bildet der Förderkanal 2 zwei Schenkel 13 und 14, die unter dem Knickwinkel 15 zueinander angeordnet sind. Durch die trotz der Knickstelle 12 näherungsweise langgestreckte Form des Pulverförderkanals 2 setzt der Pulverförderkanal 2 dem Werkstoffpulverstrom einen nur unwesentlichen Strömungswiderstand entgegen, so dass gegenüber dem Stand der Technik eine Verbesserung erzielt wird. Die in der 3 gezeigte Ausführungsform fällt daher in den Bereich der vorliegenden Erfindung. Eine Variante, in der die Knickstelle 12 nicht als scharfe Knickstelle ausgebildet ist, so dass diese nicht mehr als Knickstelle gelten kann, fällt ohnehin in den Bereich der Erfindung. 3 schematically shows a portion of a powder delivery channel 2 with a kink 12 , wherein in the powder delivery channel 2 a powder conveyor screw 3 is arranged. The bending angle is 135 ° in this example. Through the kink 12 forms the conveyor channel 2 two thighs 13 and 14 that are under the bend angle 15 are arranged to each other. By the spite of the kink 12 approximately elongate shape of the powder delivery channel 2 sets the powder delivery channel 2 the material powder flow against an insubstantial flow resistance, so that over the prior art, an improvement is achieved. The in the 3 Therefore, the embodiment shown falls within the scope of the present invention. A variant in which the kink 12 is not designed as a sharp kink, so that it can no longer be considered a kink, falls anyway within the scope of the invention.

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Claims (9)

Vorrichtung (1) zur Herstellung von Formkörpern durch schichtweises Aufbauen aus Werkstoffpulver durch ortsselektives Verfestigen des Werkstoffpulvers zu zusammenhängenden Bereichen, umfassend – einen Prozessraum (11) mit einem Prozessraumboden (5), der eine Bauplattform für den Aufbau des Formkörpers und eine Pulvereinlassstelle (4) für Werkstoffpulvernachschub von einem Werkstoffpulvervorrat aufweist, – eine Pulverzuführeinrichtung (2, 3, 4, 6, 7, 8, 9) mit einem die Pulvereinlassstelle (4) mit dem Werkstoffpulvervorrat verbindenden Pulverförderkanal (2) und einer darin längs angeordneten Pulverförderschnecke (3) zur Förderung von Werkstoffpulver zur Pulvereinlassstelle (4), dadurch gekennzeichnet, dass der Pulverförderkanal (2) in seinem Verlauf längs der Pulverförderschnecke (3) und in Förderrichtung (F) darüber hinaus bis zur Pulvereinlasstelle (4) keine Knickstelle (12) mit einem Knickwinkel (15) kleiner als 100° aufweist.Contraption ( 1 ) for the production of moldings by layer-wise building up of material powder by locally selective solidification of the material powder into contiguous areas, comprising - a process space ( 11 ) with a process room floor ( 5 ), a building platform for the structure of the molding and a powder inlet point ( 4 ) for material powder replenishment of a material powder supply, - a powder feed device ( 2 . 3 . 4 . 6 . 7 . 8th . 9 ) with a powder intake point ( 4 ) connected to the material powder supply powder delivery channel ( 2 ) and a longitudinally arranged powder conveyor screw ( 3 ) for conveying powder material to the powder inlet point ( 4 ), characterized in that the powder conveying channel ( 2 ) in its course along the powder conveyor screw ( 3 ) and in the conveying direction (F) in addition to the powder mixing point ( 4 ) no kink ( 12 ) with a bend angle ( 15 ) has less than 100 °. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulverförderkanal (2) in seinem Verlauf längs der Pulverförderschnecke (3) und in Förderrichtung (F) darüber hinaus bis zur Pulvereinlasstelle (4) knickfrei ist.Contraption ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the powder delivery channel ( 2 ) in its course along the powder conveyor screw ( 3 ) and in the conveying direction (F) in addition to the powder mixing point ( 4 ) is kink free. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulverförderkanal (2) unter einem Winkel zwischen 10° und 90° zum Prozessraumboden (5) in die Pulvereinlassstelle (4) mündet.Contraption ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the powder delivery channel ( 2 ) at an angle between 10 ° and 90 ° to the process room floor ( 5 ) into the powder inlet point ( 4 ) opens. Vorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulverförderkanal (2) unter einem Winkel zwischen 25° und 60°, vorzugsweise 45° zum Prozessraumboden (5) in die Pulvereinlassstelle (4) mündet.Contraption ( 1 ) according to claim 3, characterized in that the powder conveying channel ( 2 ) at an angle between 25 ° and 60 °, preferably 45 ° to the process room floor ( 5 ) into the powder inlet point ( 4 ) opens. Vorrichtung (1) zur Herstellung von Formkörpern nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein in Förderrichtung (F) angeordnetes Ende der Förderschnecke (3) nahe der Pulvereinlassstelle (4) angeordnet ist, insbesondere in einem Abstand von weniger als dem Doppelten des Außendurchmessers der Förderschnecke (3) oder bevorzugt weniger als dem Außendurchmesser der Förderschnecke (3) oder besonders bevorzugt weniger als der Hälfte des Außendurchmessers der Förderschnecke (3).Contraption ( 1 ) for the production of moldings according to one of the preceding claims, characterized in that an in the conveying direction (F) arranged end of the screw conveyor ( 3 ) near the powder intake point ( 4 ) is arranged, in particular at a distance of less than twice the outer diameter of the screw conveyor ( 3 ) or preferably less than the outer diameter of the screw conveyor ( 3 ) or more preferably less than half the outer diameter of the screw conveyor ( 3 ). Vorrichtung (1) zur Herstellung von Formkörpern nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das in Förderrichtung (F) gelegene Ende der Förderschnecke (3) ungelagert ist.Contraption ( 1 ) for the production of moldings according to one of the preceding claims, characterized in that in the conveying direction (F) located end of the screw conveyor ( 3 ) is unsheltered. Vorrichtung (1) zur Herstellung von Formkörpern nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulverförderkanal (2) zwischen einem in Förderrichtung (F) angeordneten Ende der Förderschnecke (3) und der Pulvereinlassstelle (4) frei von abrupten Durchmesseränderungen ist.Contraption ( 1 ) for the production of moldings according to one of the preceding claims, characterized in that the powder delivery channel ( 2 ) between an in the conveying direction (F) arranged end of the screw conveyor ( 3 ) and the powder inlet point ( 4 ) is free from abrupt changes in diameter. Vorrichtung (1) zur Herstellung von Formkörpern nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Pulverförderkanal (2) ein Pulverzuführkanal (6) angeschlossen ist, dessen Mittelachse quer, vorzugsweise senkrecht zu der Mittelachse (M) der Förderschnecke (3) angeordnet ist.Contraption ( 1 ) for the production of moldings according to one of the preceding claims, characterized in that to the powder conveying channel ( 2 ) a powder feed channel ( 6 ) whose central axis is transverse, preferably perpendicular to the central axis (M) of the screw conveyor ( 3 ) is arranged. Vorrichtung (1) zur Herstellung von Formkörpern nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulverförderkanal (2) eine verschließbare Pulverentleerungsöffnung (7) aufweist.Contraption ( 1 ) for the production of moldings according to one of the preceding claims, characterized in that the powder delivery channel ( 2 ) a closable powder discharge opening ( 7 ) having.
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