WO2001014126A1 - Vorrichtung und verfahren zur generativen herstellung eines dreidimensionalen objektes - Google Patents

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WO2001014126A1
WO2001014126A1 PCT/EP2000/007545 EP0007545W WO0114126A1 WO 2001014126 A1 WO2001014126 A1 WO 2001014126A1 EP 0007545 W EP0007545 W EP 0007545W WO 0114126 A1 WO0114126 A1 WO 0114126A1
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PCT/EP2000/007545
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Hans Perret
Jochen Weidinger
Harald TÜRCK
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Eos Gmbh Electro Optical Systems
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Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a method for the generative production of a three-dimensional object.
  • a device for the generative production of a three-dimensional object by selective laser sintering is known for example from EP 0 734 842 A.
  • a first layer of a powdery material is applied to a base releasably connected to a lowerable carrier and irradiated at the locations corresponding to the object, so that the material sinters there.
  • the carrier with the base is lowered and a second layer is applied to this first layer and again selectively sintered, which is bonded to the first layer.
  • the object of the invention is to provide an improved device for the generative production of a three-dimensional object, with which the productivity can be increased, and an improved method for the generative production of a three-dimensional object, with which the productivity can be increased.
  • the object is achieved by the device according to claim 1 or the method according to claim 19.
  • Fig. 1 is a schematic sectional view of a
  • FIG. 2 is a perspective view of the device for producing a three-dimensional object
  • FIG. 3 shows a sectional view of part of the device for producing a three-dimensional object from FIG. 2, in which the construction frame is coupled to the holder,
  • FIG. 4 shows the sectional view according to FIG. 3, in which the construction frame is uncoupled from the holder
  • Fig. 5 shows the sectional view of FIG. 3 without the construction frame
  • Fig. 6 is an enlarged partial view of the area
  • the device for producing a three-dimensional object has a construction frame 1 which is open upwards and downwards and has a circular, square or rectangular cross section with an upper edge 2.
  • a construction platform 3 is provided in the construction frame and is connected to a vertical drive 4. The construction platform 3 can be moved up and down in the vertical direction via the vertical drive 4.
  • a seal 5 is provided, which seals the gap between the building platform 3 and the building frame 1.
  • a consolidation device in the form of a laser 6 and a deflection mirror 7 is arranged half of the upper edge 2.
  • an application device 8 is also provided for applying the material to be applied to the construction platform 3.
  • the laser 6, the deflection mirror 7, the application device 8 and the vertical drive 4 are controlled by a controller 9.
  • a formed object 10 is shown, which is surrounded by non-solidified material 11.
  • the construction frame 1 and the construction platform 3 together form an interchangeable container 12.
  • the device shown in FIG. 1 is arranged in a housing 13 which is shown in FIG. 2.
  • This housing 13 has on its front side an automatically opening and closing door 14.
  • a housing area is provided in the housing 13, in which the object is produced.
  • the swap body 12 is arranged during manufacture.
  • a rail system 15 connected to the housing 13 is provided with a transport drive, not shown, for example a chain drive.
  • a transport drive not shown, for example a chain drive.
  • the rail system 15 has a feed section 16, a discharge section 17 and a connecting section 18 connected to the device.
  • the feed section 16, the discharge section 17 and the connecting section 18 are connected to one another via a switch 19.
  • the feed section 16 and the discharge section 17 are connected to a storage, not shown, in which the empty swap bodies and the filled swap bodies are stored.
  • the device contains a coupling device 20 for coupling the interchangeable container 12 to a holder 13 'of the housing 13 and for decoupling the interchangeable container 12 from the holder 13 X.
  • FIG. 3 shows one Sectional view through the corresponding part of the holder 13 'of the housing 13, a state being shown in which the interchangeable container 12 is coupled to the holder 13'.
  • the construction frame 1 has an outwardly projecting projection 21, 22 on both sides at its lower end.
  • An adjustable positioning element 23, 24 is provided on each of these projections 21, 22.
  • the positioning elements 23, 24 each also have the effect of a stop.
  • the length of the adjustable positioning elements 23, 24 can be adjusted in the direction of the movement of the vertical drive 4.
  • the holder 13 ' has abutment surfaces 25, 26 with which the adjustable positioning elements 23, 24 are in contact when the interchangeable container 12 is coupled.
  • the abutment surfaces 25, 26 and the adjustable positioning elements 23, 24 can be designed such that they engage in a form-fitting manner in the coupled state of the interchangeable container 12.
  • the lower end of the interchangeable container 12 rests on a plate 27 which is connected to the holder 13 'by springs and is pretensioned such that the interchangeable container 12 is pushed upward in FIG. 3 that the adjustable positioning elements 23, 24 are in engagement with the abutment surfaces 25, 26.
  • the plate 27 is formed so that it has a recess 29 in the middle through which the vertical drive 4 is passed.
  • a driver 30 is attached to the vertical drive 4 and, as shown in FIG. 3, is arranged above the plate 27.
  • the driver 30 is designed so that it is larger than the recess 29 of the plate 27. Therefore, as shown in FIG. 4, the driver 30 comes into contact with the plate 27 when the vertical drive 4 moves downward and takes it against the spring force when it moves downward.
  • two revolving chains 31, 32 are provided, which are arranged below the plate 27.
  • a chain coupling element 33, 34 is attached to the underside of the projections 21, 22 of the construction frame 1. Stigt.
  • the chains 31, 32 and the chain coupling elements 33, 34 are arranged with respect to one another such that when the construction frame 1 moves downward, the chain coupling elements 33, 34 come into engagement with the chains 31, 32, as shown in FIG. 4.
  • the device also has a locking device 40, as shown in FIG. 6.
  • FIG. 6 is an enlarged detail of the area A from FIG. 3, the plate 27, the springs 28 and the driver 30 not being shown.
  • a connecting piece 41 is fastened, on which a rocker arm with a first leg 43 and a second leg 44 extending perpendicularly thereto is rotatably mounted via the connecting region of the two legs 43, 44 at the crossing point of the longitudinal axes of the legs.
  • the free end of the second leg 44 is rotatably connected to a locking rod 45, which is guided in a guide 46 so that the locking rod 45 can only be moved back and forth perpendicular to the direction of movement of the vertical drive 4 in the inserted state of the swap body 12, such as this is indicated by the double arrow A in Fig. 6.
  • the guide 46 is connected to the building platform 3 via a connecting element (not shown).
  • the front end 47 of the locking rod 45 pointing away from the free end of the second leg 44 is tapered.
  • an annular recess 48 corresponding to the front end 47 is provided.
  • a rotatably mounted roller 49 is provided at the free end of the first leg 43 of the rocker arm 42.
  • the roller 49 is in contact with an unlocking projection 50 of the building frame 1.
  • a torsion spring 41 is arranged, which prestresses the rocker arm in such a way that the locking rod 45 closes the vertical drive 4 is moved.
  • the rocker arm 42, the unlocking projection 50 and the locking rod 45 are arranged such that when the vertical drive 4 moves further downward in the state of the unlocking shown in FIG. projection 50 presses the first leg 43 of the rocker arm 42 upward against the spring force of the torsion spring 51 via the roller 49, so that the locking rod 45 is moved to the left in FIG. 6, whereby the engagement of the front end 47 with the recess 48 is released ,
  • the operation of the device will now be described. It is assumed that a construction platform 3 and a construction frame 1 are already contained in the device or in the construction area.
  • the construction platform 3 is first positioned in the construction frame 1 in such a way that it is positioned by a predetermined layer thickness below the upper edge 2 of the construction frame 1.
  • a layer of the material to be solidified is applied to the building platform 3 by the application device 8 and subsequently selectively solidified with the solidifying device at the desired locations.
  • the construction platform is then lowered by a desired layer thickness and a further layer of material is applied. This is in turn selectively solidified and connected to the lower layer of material. This continues until the object to be manufactured is finished.
  • the vertical drive 4 is now moved upwards by the controller 9.
  • the empty interchangeable container 12 is now coupled in the reverse order to the holder 13 'of the housing 13, as shown in FIG. 3, and the construction platform 3 is locked with the vertical drive 4, as shown in FIG. 6.
  • the controller 9 now carries out all the activities necessary to start a new construction process. This includes, for example, the provision of the geometry data for the object to be manufactured and the checking of the state of the device.
  • This checking includes, for example, checking whether there is still enough material in the device and checking the consolidation device.
  • the controller 9 controls, for example, the feeding of material from an external storage container, the cleaning of the hardening device and / or the calibration of the hardening device. Thereafter, the controller 9 starts a new building process and a new object is now formed on the building platform 3 of the empty swap body 12 ⁇ .
  • the steps described are all carried out automatically by means of the controller 9.
  • the actuating force for locking the building platform 3 and vertical drive 4 is derived from the movement of the vertical drive 4.
  • Such a solution has the advantage, in view of the elevated temperatures in this area of the construction frame, typically between 100 and 150 ° C., that occur when certain materials, such as plastic powder, are used, that no actuator is exposed to these temperatures.
  • sensors or switches are omitted, which promotes simplicity and thus reliability.
  • An additional actuator can also be provided for each of these movements.
  • the housing 13 of the device has a further door adjacent to the front on one of the side walls or on the back.
  • the rail system is then connected to this door and provided either on the side or behind the machine.
  • control system is designed such that after removal of the manufactured object, system maintenance of the device, which includes, for example, cleaning the blade of the application device, cleaning the optics of the laser system and / or recalibrating, is carried out automatically.
  • system maintenance of the device which includes, for example, cleaning the blade of the application device, cleaning the optics of the laser system and / or recalibrating, is carried out automatically.
  • any device and method can be provided in which the object to be produced is generated generatively, ie the object is formed by the controlled addition of construction material.
  • a device can also be provided in which an object is produced by layer-wise solidification of a powdery material by means of an adhesive.
  • a crucial point of the present invention is that the controller 9 is producing one or more objects, unloading these or these objects from the construction area of the device, performing the activities for a further construction process, forming one or more other objects, controls the unloading of these objects, etc., so that this is carried out fully automatically.
  • This enables a fully automatic sequence of several construction processes through additive manufacturing processes. Furthermore, no manual work is required and the productivity of the device or the method is increased.
  • the objects produced can be brought into another area of the device during removal from the construction area and can later be removed from the device manually or automatically.

Abstract

Es werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur generativen Herstellung eines dreidimensionalen Objektes vorgesehen, bei denen a) Herstellen eines Objektes in einem Baubereich der Vorrichtung, b) Entnehmen des hergestellten Objektes aus dem Baubereich und c) Wiederholen der Schritte a) und b) durchgeführt werden, wobei die Schritte a) bis c) automatisch durchgeführt werden.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur generativen Herstellung eines dreidimensionalen Objektes
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur generativen Herstellung eines dreidimensionalen Objektes.
Eine Vorrichtung zur generativen Herstellung eines dreidimensionalen Objektes durch selektives Lasersintern ist beispielsweise aus der EP 0 734 842 A bekannt. Dort wird eine erste Schicht eines pulverförmigen Materiales auf einer mit einem absenkbaren Träger lösbar verbundenen Unterlage aufgebracht und an den dem Objekt entsprechenden Stellen bestrahlt, so daß das Material dort zusammensintert. Danach wird der Träger mit der Unterlage abgesenkt und es wird auf diese erste Schicht eine zweite Schicht aufgebracht und wiederum selektiv gesintert, die dabei mit der ersten Schicht verbunden wird. Dadurch wird das Objekt schichtweise gebildet. Nach der Fertigstellung des gebildeten dreidimensionalen Objektes wird dieses zusammen mit der Unterlage manuell aus der Vorrichtung entnommen. Dieses Entnehmen begrenzt die Produktivität, da während des Ent- neh ens kein weiteres Objekt hergestellt werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Vorrichtung zur generativen Herstellung eines dreidimensionalen Objektes, mit der die Produktivität erhöht werden kann, und ein verbessertes Verfahren zur generativen Herstellung eines dreidimensionalen Objektes, mit dem die Produktivität erhöht werden kann, vorzusehen.
Die Aufgabe wird durch die Vorrichtung nach Anspruch 1 oder das Verfahren nach Anspruch 19 gelöst.
Weiterbildung der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausfuhrungsformen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer
Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes,
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung der Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes,
Fig. 3 eine Schnittansicht eines Teils der Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes von Fig. 2, bei der der Baurahmen an der Halterung angekoppelt ist,
Fig. 4 die Schnittansicht gemäß Fig. 3, bei der der Baurahmen von der Halterung abgekoppelt ist,
Fig. 5 die Schnittansicht gemäß Fig. 3 ohne eingesetzten Baurahmen und
Fig. 6 eine vergrößerte Teilansicht des Bereiches
A von Fig. 3.
Wie am besten aus Fig. 1 ersichtlich ist, weist die Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes einen nach oben und unten offenen Baurahmen 1 mit kreisförmigem, quadratischem oder rechteckigem Querschnitt mit einem oberen Rand 2 auf. In dem Baurahmen ist eine Bauplattform 3 vorgesehen, die mit einem Vertikalantrieb 4 verbunden ist. Die Bauplattform 3 kann über den Vertikalantrieb 4 in vertikale Richtung auf- und abbewegt werden. An dem äußeren Rand der Bauplattform 3 ist eine Dichtung 5 vorgesehen, die den Spalt zwischen der Bauplattform 3 und dem Baurahmen 1 abdichtet. Ober- halb des oberen Randes 2 ist eine Verfestigungseinrichtung in Form eines Lasers 6 und eines Ablenkspiegels 7 angeordnet. Weiterhin ist noch eine Aufbringeinrichtung 8 zum Aufbringen des auf die Bauplattform 3 aufzubringenden Materiales vorgesehen. Der Laser 6, der Ablenkspiegel 7, die Aufbringeinrichtung 8 und der Vertikalantrieb 4 werden durch eine Steuerung 9 gesteuert. Bei der Darstellung von Fig. 1 ist ein gebildetes Objekt 10 eingezeichnet, daß von nicht verfestigtem Material 11 umgeben ist. Der Baurahmen 1 und die Bauplattform 3 bilden zusammen ein Wechselbehälter 12.
Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung ist in einem Gehäuse 13 angeordnet, das in Fig. 2 gezeigt ist. Dieses Gehäuses 13 weist an seiner vorderen Seite eine automatisch zu öffnende und zu schließende Tür 14 auf. In dem Gehäuse 13 ist ein Baubereich vorgesehen, in dem das Objekt hergestellt wird. In diesem Baubereich ist der Wechselbehälter 12 während der Herstellung angeordnet. Weiterhin ist ein mit dem Gehäuse 13 verbundenes Schienensystem 15 mit einem nicht gezeigten Transportantrieb, z.B. ein Kettentrieb, vorgesehen. Mit diesem Schienensystem 15 wird ein leerer Wechselbehälter 121? 122 in die Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes hinein transportiert und ein gefüllter Wechselbehälter 123, also ein Wechselbehälter, in dem ein gebildetes Objekt enthalten ist, aus der Vorrichtung heraus transportiert. Dazu weist das Schienensystem 15 einen Zuführabschnitt 16, einen Abführabschnitt 17 und einen mit der Vorrichtung verbundenen Verbindungsabschnitt 18 auf. Der Zuführabschnitt 16, der Abführabschnitt 17 und der Verbindungsabschnitt 18 sind über eine Weiche 19 miteinander verbunden. Der Zuführabschnitt 16 und der Abführabschnitt 17 sind mit einem nicht gezeigten Speicher verbunden, in dem die leeren Wechselbehälter und die gefüllten Wechselbehälter aufbewahrt werden.
Die Vorrichtung enthält neben dem Schienensystem 15 eine Kopp- lungseinrichtung 20 zum Ankoppeln des Wechselbehälters 12 an eine Halterung 13 ' des Gehäuses 13 und zum Abkoppeln des Wech- selbehälters 12 von der Halterung 13 X Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht durch den entsprechenden Teil der Halterung 13 ' des Gehäuses 13, wobei ein Zustand gezeigt wird, in dem der Wechselbehälter 12 an der Halterung 13' angekoppelt ist. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, weist der Baurahmen 1 an seinem unteren Ende auf beiden Seiten jeweils einen nach außen vorstehenden Vorsprung 21, 22 auf. Auf jedem dieser Vorsprünge 21, 22 ist jeweils ein justierbares Positionierelement 23, 24 vorgesehen. Die Positionierelemente 23, 24 weisen jeweils auch die Wirkung eines Anschlages auf. Die Länge der justierbaren Positionierelemente 23, 24 kann in der Richtung der Bewegung des Ver- tikalantriebs 4 eingestellt werden. Die Halterung 13' weist Widerlagerflächen 25, 26 auf, mit denen die justierbaren Positionierelemente 23, 24 im angekoppelten Zustand des Wechselbe- hälters 12 in Kontakt stehen. Wie am besten in Fig. 4 ersichtlich ist, können die Widerlagerflächen 25, 26 und die justierbaren Positionierelemente 23, 24 so ausgebildet sein, daß sie im angekoppelten Zustand des Wechselbehälters 12 formschlüssig ineinandergreifen. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, liegt der Wechselbehälter 12 mit seinem unteren Ende auf einer Platte 27 auf, die durch Federn mit der Halterung 13' verbunden und so vorgespannt ist, daß der Wechselbehälter 12 in Fig. 3 gesehen so nach oben gedrückt wird, daß die justierbaren Positionierelemente 23, 24 in Eingriff mit den Widerlagerflächen 25, 26 stehen. Die Platte 27 ist so ausgebildet, daß sie in der Mitte eine Ausnehmung 29 aufweist, durch die der Vertikalantrieb 4 hindurchgeführt ist. An dem Vertikalantrieb 4 ist ein Mitnehmer 30 befestigt, der, wie in Fig. 3 gezeigt ist, oberhalb der Platte 27 angeordnet ist. Der Mitnehmer 30 ist so ausgebildet, daß er größer als die Ausnehmung 29 der Platte 27 ist. Daher kommt der Mitnehmer 30, wie in Fig. 4 gezeigt ist, bei einer Bewegung des Vertikalantriebs 4 nach unten in Kontakt mit der Platte 27 und nimmt sie bei der Bewegung nach unten gegen die Federkraft mit.
Weiterhin sind, wie in Fig. 3 gezeigt ist, zwei umlaufende Ketten 31, 32 vorgesehen, die unterhalb der Platte 27 angeordnet sind. An der Unterseite der Vorsprünge 21, 22 des Baurah- mens 1 ist jeweils ein Kettenkopplungselement 33, 34 befe- stigt. Die Ketten 31, 32 und die Kettenkopplungsele ente 33, 34 sind so zueinander angeordnet, daß bei einer Bewegung des Baurahmens 1 nach unten die Kettenkopplungselemente 33, 34 in Eingriff mit den Ketten 31, 32 kommen, wie in Fig. 4 gezeigt ist.
Weiterhin weist die_Vorrichtung noch eine Verriegelungsein- richtung 40 auf, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Fig. 6 ist eine Ausschnittsvergrößerung des Bereiches A von Fig. 3, wobei die Platte 27, die Federn 28 und der Mitnehmer 30 nicht eingezeichnet wurden. An der Unterseite der Bauplattform 3 ist ein Verbindungsstück 41 befestigt, an dem ein Kipphebel mit einem ersten Schenkel 43 und einem sich dazu senkrecht erstreckenden zweiten Schenkel 44 über den Verbindungsbereich der beiden Schenkel 43, 44 am Kreuzungspunkt der Längsachsen der Schenkel drehbar gelagert ist. Das freie Ende des zweiten Schenkels 44 ist drehbar mit einer Verriegelungsstange 45 verbunden, die so in einer Führung 46 geführt ist, daß die Verriegelungsstange 45 im eingesetzten Zustand des Wechselbehälters 12 nur senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Vertikalantriebs 4 hin- und herbewegt werden kann, wie dies durch den Doppelpfeil A in Fig. 6 angedeutet ist. Die Führung 46 ist über ein nicht gezeigtes Verbindungselement mit der Bauplattform 3 verbunden. Das von dem freien Ende des zweiten Schenkels 44 wegweisende vordere Ende 47 der Verriegelungsstange 45 ist sich verjüngend ausgebildet. An dem Vertikalantrieb 4 ist ein dem vorderen Ende 47 entsprechend geformte ringförmige Ausnehmung 48 vorgesehen. An dem freien Ende des ersten Schenkels 43 des Kipphebels 42 ist eine drehbar gelagerte Rolle 49 vorgesehen. Die Rolle 49 steht bei der in Fig. 6 gezeigten Stellung der Bauplattform 3 in Kontakt mit einem Entriegelungsvorsprung 50 des Baurahmens 1. Zwischen dem Kipphebel 42 und dem Verbindungsstück 41 ist eine Torsionsfeder 41 angeordnet, die den Kipphebel so vorspannt, daß die Verriegelungsstange 45 zu dem Vertikalantrieb 4 hinbewegt wird. Der Kipphebel 42, der Entriegelungsvorsprung 50 und die Verriegelungsstange 45 sind so angeordnet, daß bei einer weiteren Bewegung des Vertikalantriebs 4 nach unten bei dem in Fig. 6 gezeigten Zustand der Entriege- lungsvorsprung 50 den ersten Schenkel 43 des Kipphebels 42 über die Rolle 49 nach oben gegen die Federkraft der Torsionsfeder 51 drückt, so daß die Verriegelungsstange 45 in Fig. 6 nach links bewegt wird, wodurch der Eingriff des vorderen Endes 47 mit der Ausnehmung 48 gelöst wird.
Es wird nun der Betrieb der Vorrichtung beschrieben. Es wird dabei angenommen, daß in der Vorrichtung bzw. in dem Baubereich bereits eine Bauplattform 3 und ein Baurahmen 1 enthalten ist. Es wird zunächst die Bauplattform 3 so in dem Baurahmen 1 positioniert, daß sie um eine vorbestimmte Schichtdicke unterhalb des oberen Randes 2 des Baurahmens 1 positioniert ist. Dann wird durch die Aufbringeinrichtung 8 eine Schicht des zu verfestigenden Materials auf die Bauplattform 3 aufgebracht und anschließend mit der Verfestigungseinrichtung an den gewünschten Stellen selektiv verfestigt. Danach wird die Bauplattform um eine gewünschte Schichtdicke abgesenkt und eine weitere Materialschicht wird aufgebracht. Diese wird wiederum selektiv verfestigt und dabei mit der unteren Materialschicht verbunden. Dies wird so lange fortgesetzt, bis das herzustellende Objekt fertiggestellt ist. Es können auch in einem solchen beschriebenen Bauvorgang mehrere Objekte nebeneinander und/oder übereinander auf der Bauplattform 3 hergestellt werden. Dann wird die Bauplattform 3 in die in Fig. 3 gezeigte Position verfahren. Die Steuerung 9 steuert den Vertikalantrieb 4 weiter derart an, daß er von der in Fig. 3 gezeigten Position weiter nach unten fährt. Dadurch kommt der Mitnehmer 30 in Kontakt mit der Platte 27 und nimmt sie bei der Bewegung des Vertikalantriebs nach unten gegen die Federkraft der Federn 28 mit. Dadurch bewegt sich auch der Wechselbehälter 12, der auf der Platte 27 sitzt, nach unten. Somit wird der Eingriff zwischen den justierbaren Positionierelemen- ten 23, 24 und den Widerlagerflächen 25, 26 gelöst. Diese Bewegung des Vertikalantriebs 4 nach unten wird so lange fortgesetzt, bis die Kettenkopplungselemente 33, 34 in Eingriff mit den Ketten 31, 32 gelangen, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Gleichzeitig wird durch diese Bewegung des Vertikalantriebs 4 nach unten der erste Schenkel 43 des Kipphebels 42 gegen den in Fig. 6 gezeigten Entriegelungsvorsprung 50 des Baurahmens 1 gedrückt, wodurch der erste Schenkel 43 zur Bauplattform hin bewegt wird. Dadurch wird die Verriegelungsstange 45 in Fig. 6 gesehen nach links bewegt und der Eingriff zwischen dem vorderen Ende 47 der Verriegelungsstange 45 und der Ausnehmung 48 gelöst. Damit ist der Baurahmen 1 von der Halterung 13' abgekoppelt und die Bauplattform 3 von dem Vertikalantrieb 4 getrennt. Nun wird durch die Steuerung 9 die automatische Tür 14 (Fig. 2) geöffnet und die Ketten 31, 32 angesteuert, wodurch der gefüllte Wechselbehälter 12 aus der Vorrichtung heraustransportiert wird (Fig. 5) . Vorher wurde die Weiche 19 so gestellt, daß der gefüllte Wechselbehälter 12 zu dem Abführab- schnitt 17 transportiert wird. Von da wird der gefüllte Wechselbehälter 12 in das Lager transportiert. Danach wird die Weiche 19 so umgestellt, daß der Zuführabschnitt 16 mit dem Verbindungsabschnitt 18 verbunden ist. Über diese Verbindung wird nun ein leerer Wechselbehälter 12 in die Maschine hineintransportiert. Der Vertikalantrieb 4 wird nun durch die Steuerung 9 nach oben bewegt. Dadurch wird nun in umgekehrter Reihenfolge der leere Wechselbehälter 12 an die Halterung 13 ' des Gehäuses 13 angekoppelt, wie in Fig. 3 gezeigt ist, und die Bauplattform 3 mit dem Vertikalantrieb 4 verriegelt, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Die Steuerung 9 führt nun alle zum Starten eines neuen Bauvorgangs notwendigen Aktivitäten durch. Dies umfaßt beispielsweise das Bereitstellen der Geometriedaten für das herzustellende Objekt und die Überprüfung des Zu- standes der Vorrichtung. Dieses Überprüfen umfaßt beispielsweise die Prüfung, ob noch genügend Material in der Vorrichtung ist, und ein Überprüfen des Verfestigungseinrichtung. Aufgrund des Ergebnisses dieser Überprüfung wird durch die Steuerung 9 beispielsweise ein Nachführen von Material aus einem externen Vorratsbehälter , ein Reinigen der Verfestigungseinrichtung und/oder ein Durchführen einer Kalibrierung der Verfestigungseinrichtung gesteuert. Danach startet die Steuerung 9 einen neuen Bauvorgang und auf der Bauplattform 3 des leeren Wechselbehälters 12^ wird nun ein neues Objekt gebildet. Die beschriebenen Schritte werden alle automatisch mittels der Steuerung 9 durchgeführt. Ein Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß das An- und Abkoppeln des Baurahmens 1 an die Halterung 13 ' des Gehäuses 13 durch die Bewegung des Vertikalantriebs 4 durchgeführt wird. Dadurch läßt sich ein zusätzlicher Aktuator einsparen. Weiterhin wird auch die Betätigungskraft für die Verriegelung von Bauplattform 3 und Vertikalantrieb 4 aus der Bewegung des Vertikalantr ebs 4 abgeleitet. Eine solche Lösung hat angesichts der bei Verwendung von bestimmten Materialien, wie z.B. Kunststoffpulver, auftretenden erhöhten Temperaturen in diesem Bereich des Baurahmens, typischerweise zwischen 100 und 150°C, den Vorteil, daß kein Aktuator diesen Temperaturen ausgesetzt wird. Außerdem entfallen Sensoren oder Schalter, was die Einfachheit und damit die Zuverlässigkeit fördert.
In einer alternativen Ausführungsform ist es möglich, die zum Ankoppeln des Baurahmens 1 an die Halterung 13 ' des Gehäuses
13 und zum Verriegeln der Bauplattform 3 an dem Vertikalantrieb 4 notwendige Hubbewegung durch einen zusätzlichen Aktuator zu erzeugen. Es können auch für jede dieser Bewegungen jeweils ein zusätzlicher Aktuator vorgesehen werden.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist das Gehäuse 13 der Vorrichtung angrenzend an die Vorderseite an einer der Seitenwände oder an der Rückseite eine weitere Tür auf. Das Schienensystem ist dann mit dieser Tür verbunden und entweder seitlich oder hinter der Maschine vorgesehen. Dies hat den Vorteil, daß die Maschine manuell durch die frontseitige Tür
14 und automatisch über das Schienensystem über die seitliche bzw. rückwärtige Tür beladen werden kann. Ebenfalls in einer Weiterbildung ist die Steuerung so ausgebildet, daß nach dem Entnehmen des hergestellten Objekts automatisch eine Systemwartung der Vorrichtung, die beispielsweise die Klingenreinigung der Aufbringeinrichtung, eine Reinigung der Optik des Lasersystems und/oder eine Nachkalibrierung umfaßt, durchgeführt . Es wurde eine Vorrichtung und ein Verfahren beschrieben, bei denen das Objekt schichtweise mittels gesteuerter Einwirkung eines Laserstrahles an dem Querschnitt des Objektes entsprechenden Stellen in jeder Schicht hergestellt wird. Solche Vorrichtungen und Verfahren sind beispielsweise eine Lasersintervorrichtung oder eine Stereolithographievorrichtung und die dazugehörigen Verfahren. Die Erfindung ist aber nicht darauf beschränkt. Es kann jede Vorrichtung und jedes Verfahren vorgesehen sein, bei denen das herzustellende Objekt generativ gebildet wird, d.h. das Objekt wird durch gesteuertes Hinzufügen von Aufbaumaterial gebildet. Beispielsweise kann auch eine Vorrichtung vorgesehen sein, bei der ein Objekt durch schicht- weises Verfestigen eines pulverför igen Materials mittels eines Klebestoffs hergestellt wird.
Ein entscheidender Punkt der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Steuerung 9 das Herstellen eines oder mehrerer Objekte, das Entladen dieses bzw. dieser Objekte aus dem Baubereich der Vorrichtung, das Durchführen der Aktivitäten für einen weiteren Bauvorgang, das Bilden eines oder mehrerer weiterer Objekte, das Entladen des bzw. dieser Objekte, usw. so steuert, daß dies vollautomatisch durchgeführt wird. Dadurch wird eine vollautomatische Abfolge von mehreren Bauvorgängen durch generative Herstellungsverfahren ermöglicht. Weiterhin sind keine manuellen Tätigkeiten erforderlich und die Produktivität der Vorrichtung bzw. des Verfahrens wird gesteigert.
Bei den beschriebenen Ausführungsformen wird das Beladen des Baubereichs der Vorrichtung mit einem leeren Wechselbehälter 12! , 122, das Bilden des Objektes und das Entladen von dem Wechselbehälter 123 mit dem darin gebildeten Objekt aus dem Baubereich so gesteuert, daß dies automatisch ausgeführt wird. Es ist jedoch auch möglich, daß nur die Bauplattform 3 automatisch ausgewechselt wird. Dies ist besonders bei solchen Vorrichtungen zur generativen oder schichtweisen Herstellung eines dreidimensionalen Objektes der Fall, die einen mit der Maschine fest verbundenen Baurahmen oder die keinen Baurahmen aufweisen. Eine Vorrichtung ohne Baurahmen ist beispielsweise eine Vorrichtung für das FDM-Verfahren (FDM = Fused Deposition Modelling) , das beispielsweise in der US 5 121 329 beschrieben ist.
Weiterhin ist es bei einer weiteren Ausfuhrungsform auch möglich, daß nur das hergestellte Objekt aus dem Baubereich der Vorrichtung entladen wird und daß danach ein weiteres Objekt hergestellt wird, das wiederum entladen wird.
Weiterhin können die hergestellten Objekte bei der Entnahme aus dem Baubereich in einen anderen Bereich der Vorrichtung gebracht werden und später manuell oder automatisch aus der Vorrichtung entnommen werden.

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung zur generativen Herstellung eines dreidimensionalen Objektes, mit einem Baubereich, in dem das Objekt hergestellt wird, und einer Steuerung (9) , die derart ausgebildet ist, daß sie die Durchführung folgender Schritte steuern kann: a) Herstellen eines Objektes, b) Entnehmen des hergestellten Objektes aus dem Baubereich und c) Wiederholen der Schritte a) und b) , gekennzeichnet durch eine Transportiereinrichtung (18, 31, 32) zum Ent- und Beladen des Baubereichs mit einer Bauplattform (3) zum Tragen des herzustellenden Objektes.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuerung derart ausgebildet ist, daß sie im Schritt a) ein Beladen des Baubereichs mit der Bauplattform (3) und im Schritt b) ein Entladen der Bauplattform (3) mit dem hergestellten Objekt aus dem Baubereich steuern kann.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, weiter mit einer Zuführeinrichtung (16) zum Zuführen der in die Vorrichtung zu ladenden Bauplattform (3) zu der Transpor- tiereinrichtung (18, 31, 32) und einer Abführeinrichtung (17) zum Abführen einer aus der Vorrichtung zu entladenden Bauplattform (3) von der Transportiereinrichtung (18, 31, 32).
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei dem die Zuführ- und Abführeinrichtung (16, 17) über eine Weiche (19) mit der Transportiereinrichtung (18, 31, 32) verbunden sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiter mit einem verfahrbaren Betätigungselement (4) zum Einstellen der Position der Bauplattform (3) in dem Baubereich und einer Verbindungseinrichtung (40) zum Verbinden der Bauplattform (3) mit dem Betätigungselement (4).
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, mit einem Verbindungsstellglied zum Betätigen der Verbindungseinrichtung (40) .
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der das Verbindungsstellglied das Betätigungselement (4) ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei der die Verbindungseinrichtung (40) an der Bauplattform (3) vorgesehen ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der ein die Bauplattform (3) umgebender Baurahmen (1) vorgesehen ist, der zusammen mit der Bauplattform (3) in bzw. aus dem Baubereich beladen und entladen wird.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, weiter mit einer Halterung (13') und einer Kopplungseinrichtung (20) zum Ankoppeln des Baurahmens (1) an der Halterung (13') beim Beladen und zum Abkoppeln des Baurahmens (1) von der Halterung (13 ') beim Entladen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei dem die Kopplungseinrichtung (20) ein Kopplungselement (27) aufweist, das den Baurahmen (1) im angekoppelten Zustand in Verbindung mit der Halterung (13') bringt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, weiter mit einem Kopplungsstellglied zum Ankoppeln und/oder Abkoppeln.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der das Kopplungsstellglied das Betätigungselement (4) zum Einstellen der Position der Bauplattform (3) in dem Baubereich ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, bei dem das Kopplungselement (27) vorgespannt ist und die Kopplungseinrichtung (20) einen mit dem Kopplungsstellglied verbundenen Mitnehmer (30) aufweist, der durch das Kopplungsstellglied so bewegt werden kann, daß er das Kopp- lungselement (27) gegen die Vorspannung bewegt.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 101 bis 14, bei dem die Kopplungseinrichtung ein justierbares Positionierelement (23, 24) aufweist, mit dem die relative Position des Baurahmens (1) zu der Halterung (13') im angekoppelten Zustand einstellbar ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, weiter mit einer Aufbringeinrichtung (8) zum Aufbringen von verfestigba- rem Material auf die Bauplattform (3) und einer Verfestigungseinrichtung (6, 7) zum selektiven Verfestigen des aufgebrachten Materials.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die Vorrichtung so ausgebildet ist, daß das Objekt schichtweise hergestellt werden kann.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die Steuerung so ausgebildet ist, daß nach dem Entnehmen des hergestellten Objektes automatisch eine Systemwartung der Vorrichtung durchgeführt wird.
19. Verfahren zur generativen Herstellung eines dreidimensionalen Objektes mit einer Vorrichtung mit den Schritten: a) Herstellen eines Objektes in einem Baubereich der Vorrichtung, b) Entnehmen des hergestellten Objektes aus dem Baubereich und c) Wiederholen der Schritte a) und b) , wobei die Schritte a) bis c) automatisch durchgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß vor jedem Schritt a) der folgende Schritt d) durchgeführt wird: d) automatisches Beladen des Baubereiches mit einer Bauplattform (3) zum Tragen des herzustellenden Objektes.
20. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem im Schritt d) die Bauplattform (3) mit einem verfahrbaren Betätigungselement (4) zum Einstellen der Position der Bauplattform (3) in dem Baubereich verbunden wird.
21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 201, bei dem im Schritt d) der Baubereich mit der Bauplattform (3) und mit einem die Bauplattform (3) umgebenden Baurahmen (1) automatisch beladen wird.
22. Verfahren nach Anspruch 21, bei dem im Schritt d) der Baurahmen (1) mit einer Halterung (13') der Vorrichtung verbunden wird.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22, bei dem im Schritt b) die Bauplattform (3) zusammen mit dem darauf hergestellten Objekt entnommen wird.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 23, bei dem das Objekt schichtweise hergestellt wird.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 24, wobei nach dem Entnehmen des hergestellten Objektes automatisch eine Syste wartung der Vorrichtung durchgeführt wird.
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