DE102015117431A1

DE102015117431A1 - Device for carrying and vertically moving a carrier

Info

Publication number: DE102015117431A1
Application number: DE102015117431.6A
Authority: DE
Inventors: Dominik Benjamin Solenicki; von Christian Matthias Burg
Original assignee: Sintratec AG
Current assignee: Sintratec AG
Priority date: 2014-10-17
Filing date: 2015-10-13
Publication date: 2016-04-21
Also published as: CH710301B1; CH710301A2

Abstract

Eine Vorrichtung zum Tragen und vertikalen Bewegen eines Trägers (2, 11, 15, 16, 24, 30) in einem Behälter (25, 29) ist für eine Vorrichtung zum schichtweisen Herstellen eines dreidimensionalen Objektes (41) vorgesehen. Der Behälter kann als ein Pulvervorratsbehälter (7) oder ein Objektbehälter (1) ausgebildet sein. Der Träger (2, 11, 15, 16, 24, 30) weist eine Halterung (12, 17, 18) auf, wobei die Halterung (12, 26, 31) den Behälter (25, 29) durch eine seitliche Öffnung im Behälter (25, 29) hindurchgeführt ist.A device for carrying and vertically moving a carrier (2, 11, 15, 16, 24, 30) in a container (25, 29) is provided for a device for producing a three-dimensional object (41) in layers. The container may be formed as a powder reservoir (7) or an object container (1). The carrier (2, 11, 15, 16, 24, 30) has a holder (12, 17, 18), wherein the holder (12, 26, 31) the container (25, 29) through a lateral opening in the container (25, 29) is passed.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Tragen und vertikalen Bewegen eines Trägers für eine Vorrichtung zum schichtweisen Herstellen eines dreidimensionalen Objektes, welche insbesondere eine Hebe- und Absenkvorrichtung enthält, die als Schichtauftragungsvorrichtung zur Schichtauftragung eines pulverförmigen Werkstoffes verwendet wird. Beim pulverförmigen Werkstoff kann es sich um Kunststoffe oder Polymere, typischerweise PA, Metalle, Keramiken oder Verbundmaterialien handeln. The invention relates to a device for carrying and vertically moving a support for a device for producing a three-dimensional object in layers, which in particular contains a lifting and lowering device, which is used as a layer application device for coating a layer of powdered material. The powdered material may be plastics or polymers, typically PA, metals, ceramics or composites.

1 zeigt eine Lasersintervorrichtung. Sie weist einen nach oben und unten offenen Behälter auf, nachfolgend Objektbehälter 1 genannt, in welchem sich ein Träger 2 befindet, welcher den pulverförmigen Werkstoff und das zu bildende Objekt 41 trägt. Zusammen mit einer Haltevorrichtung 3 und einem Antrieb bildet der Träger 2 eine Hebe- und Absenkvorrichtung, womit der Träger 2 innerhalb des Objektbehälters 1 in vertikaler Richtung auf und ab bewegt wird. Oberhalb des Objektbehälters 1 befindet sich eine Strahlungseinrichtung 4 in Form eines Lasers, die einen gerichteten Lichtstrahl 5 über eine Ablenkvorrichtung 6 in Richtung des zu bildenden Objektes 41 abgibt. 1 shows a laser sintering device. It has an upwardly and downwardly open container, hereinafter object container 1 called, in which a carrier 2 which is the powdery material and the object to be formed 41 wearing. Together with a holding device 3 and a drive forms the carrier 2 a lifting and lowering device, which the carrier 2 inside the object container 1 is moved up and down in the vertical direction. Above the object container 1 there is a radiation device 4 in the form of a laser, a directed beam of light 5 via a deflection device 6 in the direction of the object to be formed 41 emits.

Weiterhin findet sich ein zum Objektbehälter 1 benachbarter, nach unten und oben offener Pulvervorratsbehälter 7, worin sich ebenfalls eine Hebe- und Absenkvorrichtung analog zur Hebe- und Absenkvorrichtung im Objektbehälter 1 befindet. In Kombination zu den Behältern befördert eine Auftragungsvorrichtung 8 eine von der gewünschten Schichtdicke des zu erstellenden Objektes abhängige Menge an pulverförmigem Werkstoff aus dem Pulvervorratsbehälter 7 in den Objektbehälter 1, begleitet durch eine von der gewünschten Schichtdicke abhängige Aufwärtsbewegung der Hebe- und Absenkvorrichtung im Pulvervorratsbehälter 7 und Abwärtsbewegung der Hebe- und Absenkvorrichtung im Objektbehälter 1. Furthermore, there is an object container 1 adjacent, down and up open powder reservoir 7 in which likewise a lifting and lowering device analogous to the lifting and lowering device in the object container 1 located. In combination with the containers carries an application device 8th a dependent on the desired layer thickness of the object to be created amount of powdered material from the powder reservoir 7 in the object container 1 accompanied by a dependent of the desired layer thickness upward movement of the lifting and lowering in the powder reservoir 7 and downward movement of the lifting and lowering device in the object container 1 ,

Es sind zudem Vorrichtungen bekannt, die anstelle eines zum Objektbehälter 1 benachbarten Pulvervorratsbehälters 7 mit Hebevorrichtung nur einen Objektbehälter mit Hebevorrichtung verwenden. Der Pulvervorratsbehälter befindet sich dabei über dem Objektbehälter und hat an seiner Unterseite eine Öffnung, woraus pulverförmiger Werkstoff bei Bedarf auslaufen kann. Eine entsprechende Vorrichtung wird in der US 4863538 offenbart.There are also known devices that instead of a object container 1 adjacent powder reservoir 7 Use only an object container with a lifting device with a lifting device. The powder reservoir is located above the object container and has on its underside an opening, from which powdery material can leak if necessary. A corresponding device is in the US 4863538 disclosed.

Nach Stand der Technik sind verschiedene Ausführungen für die Auftragungsvorrichtung bekannt, Beispiele sind ein Querelement mit einer befestigten Klinge, welches auf zwei Schienen läuft oder ein Rakel oder eine gegenläufig drehende Rolle, wie in der US 5053090 beschrieben. Various designs of the applicator are known in the art, examples being a cross member with a fixed blade running on two rails or a squeegee or counter-rotating roller as in the US Pat US 5053090 described.

Zur Herstellung eines Objektes wird nach einer Pulverauftragung der Lichtstrahl über die Ablenkvorrichtung auf die Pulveroberfläche des pulverförmigen Werkstoffs im Objektbehälter so geleitet, dass der abgelenkte Lichtstrahl nacheinander an allen gewünschten, also in dieser Schicht dem Objekt entsprechenden Stellen, auftrifft und dort der pulverförmige Werkstoff durch Sintern verfestigt.To produce an object, after a powder application, the light beam is guided via the deflection device onto the powder surface of the pulverulent material in the object container so that the deflected light beam impinges successively on all desired points, ie in that layer corresponding to the object, and there the powdery material is sintered solidified.

In der US 5155324 wird die Hebevorrichtung realisiert, gemäss welcher ein Träger an einer Haltevorrichtung befestigt wird. Mittels der Haltevorrichtung wird der Träger von unterhalb des Objekt- oder Pulvervorratsbehälters, durch dessen untere Öffnung stossend, fixiert.In the US 5155324 the lifting device is realized, according to which a carrier is attached to a holding device. By means of the holding device, the carrier from below the object or powder reservoir, pushing through its lower opening, fixed.

Dies bringt den Nachteil, dass unterhalb der Behälter Platz für die Halterung und Antrieb des Trägers mindestens in der Höhe der Behälter gebraucht wird, für den Fall, dass sich ein Träger in der tiefst möglichen Position befindet. This has the disadvantage that below the container space is needed for the support and drive of the carrier at least in the height of the container, in the event that a carrier is in the lowest possible position.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer platzsparenden Hebe- und Absenkvorrichtung und einer damit verbundenen Auftragungsvorrichtung. Insbesondere soll eine optimierte Vorrichtung zu einer rascheren und energieeffizienteren schichtweisen Herstellung von Bauteilen durch Sintern bereitgestellt werden.The object of the present invention is to provide a space-saving lifting and lowering device and an associated application device. In particular, an optimized device for a more rapid and more energy-efficient layer-by-layer production of components by sintering is to be provided.

Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The object is achieved by a device according to claim 1. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Die Vorrichtung zum Tragen und vertikalen Bewegen eines Trägers in einem Behälter ist insbesondere für eine Vorrichtung zum schichtweisen Herstellen eines dreidimensionalen Objektes geeignet. Die Vorrichtung kann insbesondere als eine Hebe- und Absenkvorrichtung ausgebildet sein. Der Behälter kann als Pulvervorratsbehälter oder Objektbehälter ausgebildet sein. Der Träger weist eine Halterung auf, wobei die Halterung des Trägers durch eine seitliche Öffnung im Behälter hindurchgeführt ist. Die seitliche Öffnung kann sich in einer der Seitenwände, der Vorderwand oder der Rückwand des Behälters befinden.The device for carrying and vertically moving a carrier in a container is particularly suitable for a device for producing a three-dimensional object in layers. The device can be designed in particular as a lifting and lowering device. The container may be formed as a powder reservoir or object container. The carrier has a holder, wherein the holder of the carrier is passed through a lateral opening in the container. The side opening may be in one of the side walls, the front wall or the rear wall of the container.

Nach einem Ausführungsbeispiel ist eine Abdichtplatte ausserhalb des Behälters an einer Seitenwand des Behälters angeordnet und mit der Halterung verbunden. Die Abdichtplatte kann die seitliche Öffnung im Behälter zur Verhinderung des Ausrinnens von pulverförmigem Werkstoff aus dem Behälter abdichten, wobei durch Ausüben eines Anpressdrucks der Abdichtplatte auf den Behälter insbesondere eine zu der Seitenwand des Behälters parallele Bewegung der Abdichtplatte ermöglicht ist.According to one embodiment, a sealing plate is arranged outside the container on a side wall of the container and connected to the holder. The sealing plate can seal the lateral opening in the container to prevent the outflow of powdered material from the container, wherein by exerting a contact pressure of the sealing plate on the container in particular a parallel to the side wall of the container movement of the sealing plate is made possible.

Nach einem Ausführungsbeispiel sind die Abdichtplatte und/oder die Aussenseite des Behälters mit einem abdichtenden Material versehen, wobei das abdichtende Material mindestens ein Element aus der Gruppe der Kunststoffmatten, Metallplatten, Metallvorhänge oder Keramikplatten umfassen kann. Die Kunststoffmatte kann insbesondere ein Element aus der Gruppe der Glasfaser- oder Polyestermatten enthalten. Die Metallplatte kann insbesondere ein Element aus der Gruppe der rostfreien, unbeschichteten oder beschichteten Metallplatten enthalten. According to one embodiment, the sealing plate and / or the outside of the container are provided with a sealing material, wherein the sealing material may comprise at least one element from the group of plastic mats, metal plates, metal curtains or ceramic plates. The plastic mat may in particular contain an element from the group of glass fiber or polyester mats. The metal plate may in particular contain an element from the group of stainless, uncoated or coated metal plates.

Nach einem Ausführungsbeispiel ist das abdichtende Material temperaturbeständig über einen Sinterbereich eines im Behälter befindlichen pulverförmigen Werkstoffs. Der pulverförmige Werkstoff kann ein Element aus der Gruppe der Kunststoffe oder Metalle enthalten, wobei insbesondere für einen einen Kunststoff enthaltenden pulverförmigen Werkstoff eine Temperaturbeständigkeit bis einschliesslich 350°C gegeben ist und/oder für einen ein Metall enthaltenden pulverförmigen Werkstoff eine Temperaturbeständigkeit bis einschliesslich 2000°C gegeben ist.According to one embodiment, the sealing material is temperature-resistant over a sintering region of a powdery material in the container. The powdery material may contain an element from the group of plastics or metals, wherein in particular for a plastic material containing a powder temperature up to and including 350 ° C is given and / or for a metal-containing powdery material, a temperature resistance up to and including 2000 ° C. given is.

Nach einem Ausführungsbeispiel ist eine Rückwand von einem oder mehreren Behältern ausgebildet, wobei die Rückwand die Höhe der Behälter übertrifft. In der Rückwand kann mindestens ein Öffnungsschlitz angeordnet sein, durch welchen die Halterung des Trägers hindurchgeführt ist.According to one embodiment, a rear wall of one or more containers is formed, wherein the rear wall exceeds the height of the container. In the rear wall, at least one opening slot may be arranged, through which the holder of the carrier is passed.

Nach einem Ausführungsbeispiel ist eine Schiene auf einer zur Rückwand gegenüberliegenden Oberkante einer Vorderwand des Behälters angeordnet. Eine zu der Schiene vertikal versetzte Schiene kann an einer Oberkante der Rückwand angeordnet sein. Jede der Schienen kann eine Auftragungsvorrichtung zum Auftragen von pulverförmigem Werkstoff tragen, wobei die Auftragungsvorrichtung entlang der Schiene oder der Schienen über den oder die Behälter bewegbar ist.According to one exemplary embodiment, a rail is arranged on an upper edge of a front wall of the container opposite the rear wall. A rail displaced vertically to the rail may be arranged on an upper edge of the rear wall. Each of the rails may carry an applicator for applying powdered material, wherein the applicator is movable along the rail or rails over the container (s).

Nach einem Ausführungsbeispiel kann die Abdichtplatte mechanische Zusatzelemente zur formschlüssigen, stabilen und präzisen Führung enthalten.According to one embodiment, the sealing plate may include additional mechanical elements for positive, stable and precise guidance.

Nach einem Ausführungsbeispiel kann die seitliche Öffnung im Behälter durch eine Abdeckvorrichtung abgedeckt werden, welche auf einer Seite mit einer Kante des Trägers verbunden ist und auf einer anderen Seite mit einer Einspannvorrichtung verbunden ist, welche sich an einer oberen Kante des Behälters befindet.According to one embodiment, the lateral opening in the container may be covered by a cover device which is connected on one side to an edge of the carrier and on another side to a clamping device which is located on an upper edge of the container.

Nach einem Ausführungsbeispiel kann die Einspannvorrichtung aus einer passiv oder aktiv bewegten Rolle bestehen, welche die Abdeckvorrichtung bei einer Auf- oder Abwärtsbewegung des Trägers entsprechend ein- oder ausrollt.According to one embodiment, the clamping device may consist of a passively or actively moved roller which unrolls or unrolls the cover device during an upward or downward movement of the carrier.

Eine Verwendung der Vorrichtung nach einem vorhergehenden Ausführungsbeispiel kann in einer Vorrichtung zum schichtweisen Herstellen eines dreidimensionalen Objektes erfolgen. Das dreidimensionale Objekt kann aus einer Mehrzahl von Schichten eines pulverförmigen Werkstoffs gebildet werden, indem die jeweils oberste Schicht an den Stellen, die dem jeweiligen Querschnitt des Objektes in dieser Schicht entsprechen, durch eine Strahlungseinrichtung verfestigt wird.A use of the device according to a preceding embodiment can be carried out in a device for producing a three-dimensional object in layers. The three-dimensional object can be formed from a plurality of layers of a powdery material by the respective uppermost layer is solidified at the locations corresponding to the respective cross section of the object in this layer by a radiation device.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass vertikal Platz gespart werden kann, wodurch sich die Höhe einer Vorrichtung zum schichtweisen Herstellen dreidimensionaler Objekte oder einer Lasersintervorrichtung essenziell verkleinert. Dadurch wird eine Bauweise einer Lasersintervorrichtung im Desktop- oder Kleinformat ermöglicht. Da der Innenraum einer Lasersintervorrichtung üblicherweise aufgeheizt wird, führt das verkleinerte Volumen zudem zu einer Energieersparnis und verkürzten Aufheizzeiten.The advantage of the invention is that space can be saved vertically, as a result of which the height of a device for producing layers of three-dimensional objects or a laser sintering device in layers is essentially reduced. This allows a design of a laser sintering device in desktop or small format. Since the interior of a laser sintering device is usually heated, the reduced volume also leads to energy savings and shortened heating times.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen, welche in den Zeichnungen dargestellt werden, näher erläutert. Von den Figuren zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to embodiments which are illustrated in the drawings. From the figures show:

1 eine Lasersintervorrichtung nach dem Stand der Technik, 1 a laser sintering device according to the prior art,

2 eine Darstellung einer Vorrichtung gemäss einer ersten Ausführungsform der Erfindung, 2 a representation of a device according to a first embodiment of the invention,

3 eine Darstellung der Vorrichtung in der ersten Ausführungsform und zusätzlich einer Auftragungsvorrichtung in einer Ausführungsform der Erfindung, 3 an illustration of the device in the first embodiment and additionally an application device in an embodiment of the invention,

4 eine Darstellung einer Vorrichtung gemäss einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, 4 a representation of a device according to a second embodiment of the invention,

5 eine Darstellung einer Vorrichtung und Auftragungsvorrichtung gemäss der Erfindung in einer Lasersintervorrichtung. 5 a representation of a device and application device according to the invention in a laser sintering device.

1 zeigt eine Vorrichtung 40 zum schichtweisen Herstellen eines dreidimensionalen Objektes 41, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist. Das dreidimensionale Objekt 41 wird aus einer Mehrzahl von Schichten 42, 43, 44 eines pulverförmigen Werkstoffs gebildet, wobei in 1 exemplarisch nur die drei zuoberst angeordneten Schichten bezeichnet sind. Die Schichtdicke jeder der Schichten ist im Wesentlichen gleich. Die jeweils oberste Schicht, hier die Schicht 44 wird an den Stellen, die dem jeweiligen Querschnitt des Objektes 41 in dieser Schicht 44 entsprechen, durch eine Strahlungseinrichtung 4 verfestigt. Durch die Strahlungseinrichtung wird beispielsweise ein gerichteter Lichtstrahl 5 erzeugt, der als Laserstrahl ausgebildet ist. Der gerichtete Lichtstrahl 5 wird von einer Ablenkvorrichtung 6 erfasst und auf die Schicht 44 umgelenkt. Der Lichtstrahl wird über eine Oberfläche auf der Schicht 44 geführt, die dem Querschnitt des dreidimensionalen Objektes in dieser Schicht entspricht. Der Querschnitt des dreidimensionalen Objekts ist beispielsweise durch ein Modell desselben festgelegt, wobei durch das Modell eine Folge von horizontalen Schnitten gelegt werden, die den Schichten des pulverförmigen Werkstoffs entsprechen, welches mit der Auftragungsvorrichtung 8 in den Objektbehälter 1 eingebracht wird. Das Modell kann in einer Prozessregelungsvorrichtung 36 gespeichert sein. Die Prozessregelungsvorrichtung 36 kann aufgrund der Informationen, die es über das Modell des Objekts enthält, einerseits die Strahlungsvorrichtung 4 regeln, die Richtung des gerichteten Lichtstrahls 5 über die Ablenkvorrichtung 6 einstellen, sowie die Auftragungsvorrichtung 8 betätigen, sowie die Hebe- und Absenkvorrichtung betätigen, insbesondere den Antrieb 45 für die Haltevorrichtung 3 und gegebenenfalls einen Antrieb 47 für die Haltevorrichtung 46 des Pulvervorratsbehälters 7 betätigen. Zu Beginn der Bearbeitung ist der hier leer gezeichnete Pulvervorratsbehälter 7 mit einem pulverförmigen Werkstoff befüllt. Die Hebe- und Absenkvorrichtung, hier dargestellt durch die Haltevorrichtung 46, befindet sich in der untersten Position. Auch der Zwischenraum zwischen dem Objektbehälter 1 und dem Pulvervorratsbehälter 7 kann mit pulverförmigem Werkstoff befüllt sein, sodass der pulverförmige Werkstoff mittels der Auftragungsvorrichtung 8 vom Pulvervorratsbehälter 7 zum Objektbehälter 1 transportiert werden kann. Der Objektbehälter 1 und der Pulvervorratsbehälter 7 weisen eine in diesem Schnitt nicht nichtbare Vorderwand, eine in der 1 geschnitten dargestellte linke und rechte Seitenwand und eine Rückwand auf. Der Objektbehälter 1 und der Pulvervorratsbehälter 7 sind oben offen und unten von je einem höhenverstellbaren Träger 2, 49 begrenzt, der auf den Haltevorrichtungen 3, 46 aufliegt und mit der jeweiligen Halteverbindung lösbar oder unlösbar verbunden ist, sodass die Gesamtheit von Trägern und Haltvorrichtungen in der Höhe verstellbar ist. Jeder der Träger 2, 49, die Haltevorrichtungen 3, 46 und die zugehörigen Antriebe 45, 47 bilden die Hebe- und Absenkvorrichtung aus. Die Seitenwände, die Vorderwand und die Rückwand bilden eine geschlossene Umfangsfläche aus, entlang derer der Träger 2, 49 nach der Art eines Kolbens aufwärts oder abwärts bewegbar ist. 1 shows a device 40 for producing in layers a three-dimensional object 41 as known in the art. The three-dimensional object 41 is made up of a plurality of layers 42 . 43 . 44 formed of a powdery material, wherein in 1 By way of example, only the three layers arranged at the top are designated. The layer thickness of each of the layers is substantially the same. The uppermost layer, here the layer 44 is in the places that the respective cross-section of the object 41 in this layer 44 correspond, by a radiation device 4 solidified. By the radiation device is for example, a directed light beam 5 generated, which is designed as a laser beam. The directed light beam 5 is from a deflector 6 captured and on the layer 44 diverted. The light beam is transmitted over a surface on the layer 44 guided, which corresponds to the cross section of the three-dimensional object in this layer. The cross-section of the three-dimensional object is determined, for example, by a model thereof, whereby a series of horizontal sections corresponding to the layers of the pulverulent material, which are connected to the application device, are laid through the model 8th in the object container 1 is introduced. The model can be used in a process control device 36 be saved. The process control device 36 On the one hand, due to the information it contains about the model of the object, it can be the radiation device 4 regulate the direction of the directed light beam 5 over the deflection device 6 set, as well as the application device 8th press, and operate the lifting and lowering device, in particular the drive 45 for the holding device 3 and optionally a drive 47 for the holding device 46 of the powder reservoir 7 actuate. At the beginning of processing is drawn here empty powder reservoir 7 filled with a powdery material. The lifting and lowering device, shown here by the holding device 46 , is in the lowest position. Also the space between the object container 1 and the powder reservoir 7 can be filled with powdery material, so that the powdery material by means of the application device 8th from the powder reservoir 7 to the object container 1 can be transported. The object container 1 and the powder reservoir 7 have a not in this section incapable front wall, one in the 1 cut shown left and right side wall and a rear wall. The object container 1 and the powder reservoir 7 are open at the top and below by a height-adjustable support 2 . 49 limited on the holders 3 . 46 rests and is releasably or permanently connected to the respective holding connection, so that the totality of carriers and holding devices is adjustable in height. Each of the carriers 2 . 49 , the holding devices 3 . 46 and the associated drives 45 . 47 form the lifting and lowering device. The side walls, the front wall and the rear wall form a closed peripheral surface, along which the carrier 2 . 49 is movable upwards or downwards in the manner of a piston.

Erste AusführungsformFirst embodiment

2 zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung. Eine Rückwand des Behälters 25, der ein Objektbehälter 1 oder ein Pulvervorratsbehälter 7 sein kann, wird in zwei Segmente geteilt (9 und 10). Der Träger 11 ist mit einer Halterung 12 verbunden, welche durch den Spalt geführt wird, der durch die Segmente 9, 10 der Seitenwand entsteht. Die Halterung ist an einer vertikalen Abdichtplatte 13 befestigt. Die Höhe der Abdichtplatte 13 entspricht beispielsweise der Höhe der Seitenwände des Behälters und ihre Breite ist grösser als der Spalt der Segmente 9, 10 der Seitenwand. Die Abdichtplatte 13 befindet sich ausserhalb des Behälters und drückt auf die beiden Segmente 9, 10 der Seitenwand. Die Abdichtplatte 13 ist mit einem den pulverförmigen Werkstoff abdichtenden Material beschichtet, damit seitlich durch den Spalt kein pulverförmiger Werkstoff auslaufen kann. Beim abdichtenden Material handelt es sich typischerweise um eine temperaturbeständige Kunststoffmatte oder eine Metallplatte. Die Kunststoffmatte kann zumindest ein Element aus der Gruppe der Glasfaser- oder Polyestermatten umfassen. Die Metallplatte kann zumindest ein Element der rostfreien, unbeschichteten oder beschichteten Metallplatten mit geringer Temperaturleitfähigkeit umfassen. Das abdichtende Material kann auch ein Element der Gruppe der Metall-Vorhänge oder Keramikplatten enthalten. Die Temperaturbeständigkeit des abdichtenden Materials ist für den Temperaturbereich gegeben, in welchem der Sintervorgang abläuft. Diese Temperaturbeständigkeit beträgt für abdichtende Materialien aus Kunststoff bis einschliesslich 350°C und für abdichtende Materialien aus metallischen oder keramischen Werkstoffen typischerweise bis einschliesslich 2000°C. 2 shows a first embodiment of the invention. A back wall of the container 25 holding a object container 1 or a powder reservoir 7 can be divided into two segments ( 9 and 10 ). The carrier 11 is with a bracket 12 which is guided by the gap passing through the segments 9 . 10 the side wall is created. The bracket is on a vertical sealing plate 13 attached. The height of the sealing plate 13 For example, corresponds to the height of the side walls of the container and its width is greater than the gap of the segments 9 . 10 the side wall. The sealing plate 13 is outside the container and presses on the two segments 9 . 10 the side wall. The sealing plate 13 is coated with a material sealing the powdery material so that no powdery material can escape laterally through the gap. The sealing material is typically a temperature-resistant plastic mat or a metal plate. The plastic mat may comprise at least one element from the group of glass fiber or polyester mats. The metal plate may comprise at least one element of the low thermal conductivity stainless, uncoated or coated metal plates. The sealing material may also include an element of the group of metal curtains or ceramic plates. The temperature resistance of the sealing material is given for the temperature range in which the sintering process takes place. This temperature resistance is typically up to and including 350 ° C for plastic sealing materials and typically up to and including 2000 ° C for sealing materials of metallic or ceramic materials.

Die Abdichtplatte 13 verfügt über mechanische Zusatzelemente, wie Federn oder andere elastischen Materialien (Silikon Matten usw.), welche diese formschlüssig an die Behälter drücken, sowie eine stabile und exakte Führung der Abdichtplatte 13 ermöglichen. Die Abdichtplatte 13 ist zudem mit einem hier nicht dargestellten Antrieb verbunden, welche sie und somit den verbundenen Träger 11 in vertikaler Richtung bewegen kann.The sealing plate 13 has mechanical additional elements, such as springs or other elastic materials (silicone mats, etc.), which press these form-fitting to the container, as well as a stable and accurate guidance of the sealing plate 13 enable. The sealing plate 13 is also connected to a drive, not shown here, which they and thus the associated carrier 11 can move in the vertical direction.

Mittels der gezeigten Anordnung kann erreicht werden, dass sich die für das schichtweise Herstellen eines Objektes mit einem pulverförmigen Werkstoff benötigte vertikale Bewegung des Trägers 11 im Objektbehälter 1 oder Pulvervorratsbehälter 7 platzsparend realisieren lässt, indem die Halterung 12 des Trägers 11 seitlich durch den Objektbehälter 1 oder den Pulvervorratsbehälter 7 hindurchgeführt ist. Durch die mit der Halterung 11 verbundene Abdichtplatte 13 wird der Objektbehälter 1 oder der Pulvervorratsbehälter 7 abgedichtet. By means of the arrangement shown, it can be achieved that the vertical movement of the carrier required for the layered production of an object with a powdery material 11 in the object container 1 or powder reservoir 7 saves space by the holder 12 of the carrier 11 laterally through the object container 1 or the powder reservoir 7 passed through. Through the with the bracket 11 connected sealing plate 13 becomes the object container 1 or the powder reservoir 7 sealed.

Zweite AusführungsformSecond embodiment

3 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Jeweils eine Seitenwand von Objektbehälter 1 und Pulvervorratsbehälter 7 wird von einer gemeinsamen Rückwand 14 gebildet. Die Träger 15, 16 werden jeweils von den mit ihnen verbundenen Halterungen 17, 18 getragen, wobei in der 3 die Halterungen 17, 18 und die zugehörigen Abdichtplatten 19, 20 der Übersichtlichkeit halber explosionsartig versetzt gezeigt werden. Aufgrund der hier nicht dargestellten Ablenkvorrichtung der Strahlungseinrichtung, wie beispielsweise einer Lasersintervorrichtung, über dem Objektbehälter 1 wird in einer oberhalb der Behälter 25 angeordneten Horizontalebene Platz für die Anordnung der Strahlungseinrichtung 4 sowie der zugehörigen Ablenkvorrichtung 6 oder der Prozessregelungsvorrichtung 36 benötigt. Denn vom Laserstrahl muss eine genügend grosse Fläche abgefahren werden können, die den maximalen Querschnittsabmessungen des Objekts in der jeweiligen Schichtebene entspricht. Des Weiteren wird Platz gebraucht, um Zugang zu den Behältern 25 zu erhalten, beispielsweise um das hergestellte Objekt zu entfernen oder um den pulverförmigen Werkstoff einzufüllen. Um nicht Platz für eine Hebevorrichtung unterhalb der Behälter zu vergeuden, nutzt die Erfindung den zur Verfügung stehenden Platz seitlich der Behälter 25 vorteilhaft. Wenn einer der Träger 15, 16 sich in der höchsten Position befindet, so ragt die Abdichtplatte 19, 20, welche an die Rückwand 14 drückt, über den Behälter 25 hinaus. 3 shows a second embodiment of the invention. In each case a side wall of object container 1 and powder reservoir 7 is from a common back wall 14 educated. The carriers 15 . 16 are each from the ones associated with them brackets 17 . 18 worn, being in the 3 the mounts 17 . 18 and the associated sealing plates 19 . 20 For the sake of clarity, they are shown explosively offset. Due to the deflection device of the radiation device, not shown here, such as a laser sintering device, above the object container 1 will be in one above the container 25 arranged horizontal plane space for the arrangement of the radiation device 4 and the associated deflection device 6 or the process control device 36 needed. Because of the laser beam, a sufficiently large area must be traversed, which corresponds to the maximum cross-sectional dimensions of the object in the respective layer plane. Furthermore, space is needed to access the containers 25 to obtain, for example, to remove the manufactured object or to fill the powdery material. In order not to waste space for a lifting device below the containers, the invention uses the available space on the side of the container 25 advantageous. If one of the carriers 15 . 16 is in the highest position, so protrudes the sealing plate 19 . 20 , which are on the back wall 14 pushes over the container 25 out.

Eine Auftragungsvorrichtung 8, wie in Zusammenhang mit 1 beschrieben, hat den Nachteil, dass das Querelement 21 sowie eine Schiene der Rückwand 14 oder den Abdichtplatten 19, 20 in die Quere kommen würde. Die Erfindung beinhaltet deshalb eine vorteilhafte Auftragungsvorrichtung 48, welche auf einer Schiene 22 auf oberer Behälterkantenhöhe hin und her bewegbar ist und/oder auf einer zweiten Schiene 23 hin und her bewegbar ist. Die zweite Schiene 23 ist zur ersten Schiene 22 nach oben vertikal versetzt, sodass die zweite Schiene 23 über der maximalen Höhe der Abdichtplatten 19, 20 zu liegen kommt. Die erste Schiene 22 erstreckt sich entlang der oberen Kante der Vorderwand der Behälter 25, die zweite Schiene 23 erstreckt sich entlang der oberen Kante der Rückwand 14. Das Querelement 21 ist deshalb in L-Form gebaut, so dass jeweils ein Ende des Querelementes 21 auf eine der Schienen 22, 23 zu liegen kommt. Das Querelement 21 ist Bestandteil der Auftragungsvorrichtung 48, um den pulverförmigen Werkstoff aufzutragen. Das Querelement 21 kann durch einen nicht dargestellten Antrieb in horizontaler Richtung bewegt werden und neuen pulverförmigen Werkstoff auf den Träger 15 oder auf bereits vorhandenen pulverförmigen Werkstoff im Objektbehälter 1 auftragen. Das Verwenden einer ersten und einer zweiten Schiene 22, 23 anstelle einer einzigen Schiene hat den Vorteil, dass beim Auftragen das Querelement 21 in einer flüssigeren Bewegung geschoben werden kann, was zu einer gleichmässiger aufgetragenen Schicht führt. Die Auftragungsvorrichtung 48 kann ein Element aus der Gruppe der Rakel, Klingen, oder Walzen enthalten. Insbesondere kann eine Walze beim Auftragen des pulverförmigen Werkstoffs der Querelementbewegungsrichtung entgegenlaufen. Weitere handelsübliche Auftragungsvorrichtungen können ohne Einschränkung in der vorliegenden Vorrichtung verwendet werden.An application device 8th , as related to 1 described has the disadvantage that the cross member 21 and a rail of the rear wall 14 or the sealing plates 19 . 20 would get in the way. The invention therefore includes an advantageous application device 48 which on a rail 22 is movable back and forth on upper edge of the container edge and / or on a second rail 23 is movable back and forth. The second rail 23 is the first track 22 offset vertically upwards, leaving the second rail 23 above the maximum height of the sealing plates 19 . 20 to come to rest. The first rail 22 extends along the upper edge of the front wall of the container 25 , the second rail 23 extends along the upper edge of the back wall 14 , The cross element 21 is therefore built in L-shape, so that each one end of the cross element 21 on one of the rails 22 . 23 to come to rest. The cross element 21 is part of the application device 48 to apply the powdery material. The cross element 21 can be moved by a drive, not shown in the horizontal direction and new powdery material on the carrier 15 or on already existing powdery material in the object container 1 Instruct. Using a first and a second rail 22 . 23 instead of a single rail has the advantage that when applied the cross member 21 can be pushed in a more fluid motion, resulting in a more uniform applied layer. The application device 48 may contain one element from the group of squeegees, blades, or rollers. In particular, a roller can run counter to the transverse element movement direction during the application of the powdery material. Other commercially available application devices may be used without limitation in the present device.

Ebenfalls denkbar ist eine Ausführungsform der Erfindung, gemäss welcher der Pulvervorratsbehälter 7 gemäss 3 weggelassen wird und ein Pulverreservoir in die Auftragungsvorrichtung integriert wird oder der Auftragungsvorrichtung über eine Zuleitung pulverförmiger Werkstoff aus einem externen oder oberhalb des Objektbehälter befindenden Reservoir zugeführt wird.Also conceivable is an embodiment of the invention, according to which the powder reservoir 7 according to 3 is omitted and a powder reservoir is integrated into the application device or the application device is supplied via a feed line of powdered material from an external or located above the object container reservoir.

Dritte AusführungsformThird embodiment

4 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung. Der Träger 24 des nach oben und unten offenen Pulvervorrats- oder Objektbehälters, nachfolgend als Behälter 25 bezeichnet, wird gehalten von einer Haltevorrichtung 26, die den Behälter 25 seitlich durchstösst. Die Öffnung für die Haltevorrichtung 26 im Behälter wird von einer Abdeckvorrichtung 27 abgedichtet. Diese besteht aus einem Abdeckmaterial (z.B. einer Glasfasermatte), welches die seitliche Öffnung im Behälter 25 abdeckt, an einer Kante des Trägers 24 befestigt ist, sowie bis an die obere Kante des Behälters 25 reicht. An der oberen Kante des Behälters 25 befindet sich eine Einspannvorrichtung 28, die das Abdeckmaterial einspannt. Beispielsweise kann die Einspannvorrichtung 28 als eine Rolle ausgebildet sein, die das Abdeckmaterial bei einer Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Trägers entsprechend auf- oder abrollt. So wird erreicht, dass durch die seitliche Öffnung der pulverförmige Werkstoff nicht austreten kann und die beschriebenen Vorteile einer platzsparenden Hebevorrichtung genutzt werden können. 4 shows a third embodiment of the invention. The carrier 24 of the upwardly and downwardly open powder reservoir or container, hereinafter referred to as a container 25 is held by a holding device 26 that the container 25 pierced laterally. The opening for the holding device 26 in the container is covered by a cover 27 sealed. This consists of a cover material (eg a glass fiber mat), which the lateral opening in the container 25 covering, at one edge of the carrier 24 is attached, as well as to the upper edge of the container 25 enough. At the upper edge of the container 25 there is a clamping device 28 that clamps the masking material. For example, the clamping device 28 be designed as a role that rolls up or down the cover material during an upward and downward movement of the carrier. This ensures that can not escape through the lateral opening of the powdery material and the advantages described a space-saving lifting device can be used.

5 zeigt einen Schnitt durch die erfindungsgemässe Vorrichtung, welche in einer Lasersintervorrichtung angeordnet ist. Der Schnitt verläuft in vertikaler Richtung durch den Behälter 29 entlang einer Schnittebene die parallel zur Rückwand 14 angeordnet ist und vor der Rückwand 14 liegt. Im Behälter 29, der als Objektbehälter oder Pulvervorratsbehälter ausgebildet sein kann, ist eine seitliche Öffnung angeordnet. In dieser seitlichen Öffnung befindet sich ein Träger 30, welcher von einer Halterung 31 getragen wird, die wiederum den Behälter 29 seitlich verlässt. Die Halterung 31 ist ausserhalb des Behälters 29 mit einem Antrieb verbunden, der die Vorrichtung in vertikaler Richtung bewegen kann. Eine Auftragungsvorrichtung 37, beispielsweise realisiert wie in 3, trägt im Behälter 29, der in dieser Darstellung ein Ausführungsbeispiel für einen Objektbehälter 1 ist, jeweils pulverförmigen Werkstoff auf. Oberhalb des Objektbehälters 1 befindet sich ein Laserablenksystem 32, welches den von einer Laserquelle 33 generierten Laserstrahl 35 durchtretend durch eine Optik 34 auf die Pulveroberfläche des im Objektbehälter 1 befindlichen pulverförmigen Werkstoffs lenkt und somit Querschnitte des herzustellenden Objektes selektiv schichtweise verhärtet. Das Objekt ist in 5 nicht dargestellt. 5 shows a section through the inventive device, which is arranged in a laser sintering device. The cut runs in a vertical direction through the container 29 along a cutting plane parallel to the back wall 14 is arranged and in front of the back wall 14 lies. In the container 29 , which may be formed as an object container or powder reservoir, a lateral opening is arranged. In this side opening is a carrier 30 which of a holder 31 is borne, in turn, the container 29 leaves sideways. The holder 31 is outside the container 29 connected to a drive which can move the device in the vertical direction. An application device 37 , realized for example as in 3 , carries in the container 29 , which in this illustration an embodiment of an object container 1 is, in each case powdery material. Above the object container 1 there is a laser deflection system 32 which is that of a laser source 33 generated laser beam 35 passing through an optic 34 on the powder surface of the object container 1 located powdery material steers and thus selectively hardened cross-sections of the object to be produced in layers. The object is in 5 not shown.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Objektbehälter object container
22: Träger carrier
33: Haltevorrichtung holder
44: Strahlungseinrichtung radiation device
55: Lichtstrahl beam of light
66: Ablenkvorrichtung deflector
77: Pulvervorratsbehälter Powder reservoir
88th: Auftragungsvorrichtung applicator
99: Segment der Seitenwand Segment of the sidewall
1010: Segment der Seitenwand Segment of the sidewall
1111: Träger carrier
1212: Halterung bracket
1313: Abdichtplatte sealing
1414: Rückwand rear wall
1515: Träger carrier
1616: Träger carrier
1717: Halterung bracket
1818: Halterung bracket
1919: Abdichtplatte sealing
2020: Abdichtplatte sealing
2121: Querelement crossmember
2222: Schiene rail
2323: Schiene rail
2424: Träger carrier
2525: Behälter (Pulvervorratsbehälter oder Objektbehälter) Container (powder reservoir or object container)
2626: Haltevorrichtung holder
2727: Abdeckvorrichtung covering
2828: Einspannvorrichtung chuck
2929: Behälter container
3030: Träger carrier
3131: Halterung bracket
3232: Laserablenksystem Laserablenksystem
3333: Laserquelle laser source
3434: Optik optics
3535: Laserstrahl laser beam
3636: Prozessregelungsvorrichtung Process control device
3737: Auftragungsvorrichtung applicator
4040: Vorrichtung contraption
4141: Objekt object
4242: Schicht layer
4343: Schicht layer
4444: Schicht layer
4545: Antrieb drive
4646: Haltevorrichtung holder
4747: Antrieb drive
4848: Auftragungsvorrichtung applicator
4949: Träger carrier

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 4863538 [0004]
US 5053090 [0005]
US 5155324 [0007]

Claims

Device for carrying and vertically moving a carrier ( 2 . 11 . 15 . 16 . 24 . 30 ) in a container ( 25 . 29 ), which can be used as powder reservoir ( 7 ) or object containers ( 1 ), characterized in that the carrier ( 2 . 11 . 15 . 16 . 24 . 30 ) a holder ( 12 . 17 . 18 . 26 . 31 ), wherein the holder ( 12 . 17 . 18 . 26 . 31 ) of the carrier ( 2 . 11 . 15 . 16 . 24 . 30 ) through a lateral opening in the container ( 25 . 29 ) is passed.

Device according to claim 1, characterized in that a sealing plate ( 13 ) outside the container ( 25 . 29 ) on a side wall ( 9 . 10 ) of the container and with the holder ( 12 . 17 . 18 . 26 . 31 ), so that the sealing plate ( 13 ) seals the lateral opening in the container to prevent the outflow of powder from the container, wherein by applying a contact pressure of the sealing plate on the container a particular to the side wall ( 9 . 10 ) of the container ( 25 . 29 ) parallel movement of the sealing plate ( 13 ) is possible.

Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the sealing plate ( 13 ) and / or the outside of the container ( 25 . 29 ) is provided with a sealing material, wherein the sealing material may comprise at least one element from the group of plastic mats, metal plates, metal curtains or ceramic plates, wherein the plastic mat may in particular contain an element from the group of glass fiber or polyester mats, wherein the metal plate in particular may contain an element from the group of stainless, uncoated or coated metal plates.

Device according to claim 3, characterized in that the sealing material temperature resistant over a range of sintering (in the container 25 . 29 ), wherein the powdery material may contain an element from the group of plastics or metals, wherein in particular for a plastic material containing a powdery temperature resistance up to and including 350 ° C is given and / or for a metal-containing powdery material a temperature resistance up to and including 2000 ° C is given.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that a rear wall ( 14 ) of one or more containers ( 25 . 29 ) is formed, wherein the rear wall ( 14 ) the height of the containers ( 25 . 29 ), whereas in the back wall ( 14 ) at least one opening slot is arranged, through which the holder ( 12 . 17 . 18 . 26 . 31 ) of the carrier ( 2 . 11 . 15 . 16 . 24 . 30 ) is passed.

Device according to claim 5, characterized in that a rail ( 22 ) on one to the back wall ( 14 ) opposite upper edge of a front wall of the container ( 25 . 29 ), and one to the rail ( 22 ) vertically offset rail ( 23 ) at an upper edge of the rear wall ( 14 ), wherein the rail ( 22 . 23 ) an application device ( 48 ) of powdered material, the application device ( 48 ) along the rail ( 22 . 23 ) about the container (s) ( 25 . 29 ) is movable.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing plate ( 13 ) contains mechanical additional elements for positive, stable and precise guidance.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the lateral opening in the container ( 25 . 29 ) by a covering device ( 27 ), which on one side with an edge of the carrier ( 24 ) and on another side with a clamping device ( 28 ) located at an upper edge of the container ( 25 . 29 ) is located.

Device according to claim 7, characterized in that the clamping device ( 28 ) consists of a passively or actively moved roller, which the cover device ( 27 ) during an upward or downward movement of the carrier ( 24 ) rolls in or out accordingly.

Use of the device according to any preceding claim in a device ( 40 ) for layering a three-dimensional object ( 41 ), which consists of a plurality of layers ( 42 . 43 . 44 ) of a pulverulent material is formed by the respective uppermost layer at the locations corresponding to the respective cross section of the object ( 41 ) in this layer, by a radiation device ( 4 ) is solidified.