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    • 专利摘要:
    Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zur schnellen Herstellung von Körpern mit jeweils wenigstens einem Bauraum mit einem Träger für Körper, einem Vorratsraum für Partikel, einer Transportvorrichtung für Partikel vom Vorratsraum zum Bauraum und einem Laser, wobei Laserstrahlen über die Querschnittsfläche des Bauraumes führbar sind und beim Auftreffen von Laserstrahlen auf eine Partikelschicht sowohl Partikel miteinander als auch mit mindestens einer darunter angeordneten Schicht gesinterter und/oder verschmolzener Partikel sintern und/oder verschmelzen. DOLLAR A Diese zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass diese Körper sowohl mit einer hohen Festigkeit als auch schnell hergestellt werden können. DOLLAR A Vorteilhafterweise ist die Transportvorrichtung als Rakel gleichzeitig eine Schereinrichtung für Partikelagglomerate und/oder scherende Partikel sind auf dem Träger für Partikelagglomerate vorhanden. Dadurch werden insbesondere sich bildende Agglomerate von Partikeln gleichzeitig während des Auftrags geschert und/oder es erfolgt eine Erhöhung der Oberflächenspannungen der Partikel durch die beim Scheren auftretenden Energien. Ergebnis sind dichtere Schichten und damit dichtere Körper.
    公开号:DE102004022387A1
    申请号:DE102004022387
    申请日:2004-05-01
    公开日:2005-12-01
    发明作者:Robby Ebert；Horst Prof. Exner；Lars Hartwig；Sascha KLÖTZER；Peter Dr. Regenfuß
    申请人:LASERINSTITUT MITTELSACHSEN E；LASERINSTITUT MITTELSACHSEN EV；
    IPC主号:B01J19-12
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft Vorrichtungen zur schnellen Herstellung von Körpern mitjeweils wenigstens einem Bauraum mit einem Träger für Körper, einem Vorratsraum für Partikel,einer Transportvorrichtung fürPartikel vom Vorratsraum zum Bauraum und einem Laser, wobei Laserstrahlen über die Querschnittsfläche desBauraumes führbarsind und beim Auftreffen von Laserstrahlen auf eine Partikelschichtsowohl Partikel miteinander als auch mit mindestens einer darunterangeordneten Schicht gesinterter und/oder verschmolzener Partikelsintern und/oder verschmelzen.
    [0002] Verfahrenund Vorrichtungen zur Herstellung von Körpern aus nacheinander aufgebrachten Schichtenaus Partikeln und dem Bestrahlen dieser Schichten mit Laserstrahleneines Lasers, wobei Partikel miteinander und mit der darunter angeordneten Schichtsintern und/oder verschmelzen, sind durch Veröffentlichungen bekannt.
    [0003] EinVerfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Körpern ausschichtweise aufgebrachtem Pulver und einem selektiven Sintern derjeweilig aufgebrachten Schicht sind aus der US 4863538 (Verfahren und Einrichtungzur Herstellung von Körperndurch selektives Sintern) bekannt. Dabei wird durch energiereicheStrahlung das Pulver der jeweiligen Schicht partiell versintert. Über dasAuftreffen einer Strahlung auf die Pulverschicht wird dabei der Körper realisiert.Zur Erzeugung des jeweiligen Körpervolumenswird die energiereiche Strahlung gescannt. Zum Einsatz kommen vorwiegendCO2- oder Nd: YAG- Laser mit Scanner, miteiner Leistung von 50 W bis 200 W und einem Fokus von 100 μm bis 300 μm. Das Ergebnisist ein gesinterter Körper.Dieser zeichnet sich allerdings dadurch aus, dass eine Verbindung,ohne dass eine Schmelze wie beim Schweißen gebildet wird, entsteht.Damit ergeben sich Körper,die nur bedingt z.B. als Druckgusswerkzeuge einsetzbar sind. Durcheine nachträglicheInfiltration kann die Dichte des Sinterkörpers gesteigert werden. Einwesentlicher Nachteil besteht weiterhin in der sehr langen Sinterzeitinsbesondere bei größeren Körpern, dieje nach Bauteilgröße bis zu100 h beträgt.Ein weiterer Nachteil ist die relativ große Oberflächenrauhheit des gesintertenKörpers.Die Einrichtung dieser Lösungbesteht in einem durch einen Mikrorechner gesteuerten Verfahrensablauf.Weitere derartige Veröffentlichungensind die US 5314003 und US 5393613 , bei denen dieKörperaus einem vorher bereiteten Pulvergemisch verschiedener Metallehergestellt werden. Eines der Metalle weist dabei einen geringenSchmelzpunkt auf, so dass bei einer partiellen Erwärmung diesePulverteile versintern. Durch die DE 43 09 524 C2 (Verfahren zum Herstelleneines dreidimensionalen Objekts) ist ein Verfahren bekannt, wobeidie Strahlungseinwirkung im Kernbereich eines Objektes zu einerminimalen Verformung und im Hüllbereichzu einer möglichstglatten und genauen Oberflächeführen.Die Ermittlung des Hüllbereichserfolgt durch Subtraktion in dreidimensionaler Weise von Einzelbereichendes Kernbereichs von dem Gesamtkörper.Die Bestrahlung erfolgt in unterschiedlicher Art und Weise, je nachdem obes sich um einen Einzelbereich im Kernbereich oder einen solchenim Hüllbereichhandelt. Neben der Ermittlung der Hüllbereiche sind unterschiedliche Bestrahlungstechnologienzur Realisierung des Objektes notwendig. In der DE 195 38 257 C2 (Verfahrenzum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes) wird das herzustellendeObjekt mit einer dreidimensionalen Stützkonstruktion aus einem inneren Kernbereichund einem äußeren Hüllbereichversehen. Der Kernbereich wird dabei vorzugsweise doppelt belichtet,so dass eine starke Verfestigung erreicht wird, während derHüllbereichnur einmal belichtet wird. Der Hüllbereichbefindet sich dabei vollflächigzwischen dem Objekt und der Stützkonstruktion.Der Hüllbereichist weich, so dass mit geringstem Kraft- und Werkzeugaufwand eineTrennung des Objektes von der Stützkonstruktionerfolgen soll. Gleichzeitig ist die Dicke des Hüllbereichs zur Gewährleistungder Funktion als Stützkonstruktionsehr gering. Schwierigkeiten ergeben sich aber bei der Trennungsehr kleiner oder mikrostrukturierter Objekte von der Stützkonstruktion,die bei der Trennung sehr leicht zerstört werden können. Gleichzeitig müssen Angriffsflächen für die Werkzeugevorhanden sein. Bei mehreren Objekten auf einem Träger ist einederartige Trennung ohne Zerstörungnur schwer realisierbar, so dass derartige Stützkonstruktionen zur Herstellungmehrerer Miniaturkörperoder mikrostrukturierter Körperauf einem Trägernicht geeignet sind. Durch die DE 199 52 998 C2 (Vorrichtung zur direktenHerstellung von Körpernim Schichtaufbau aus pulverförmigenStoffen) sind Vorrichtungen mit einer evakuierbaren Bearbeitungskammerbekannt, in die wenigstens zwei Teilkammern integriert sind. Eineder Teilkammern ist der Bauraum und die andere der Vorratsbehälter für das Pulver.Dadurch ist keine reaktive Atmosphäre vorhanden, durch das Zusammenfügen derPulverteilchen entstehen sowohl dichte als auch porenfreie Schichtenund es findet keine Wärmeleitungstatt. Durch die Druckschrift DE 199 53 000 C2 (Verfahren und Einrichtungzur schnellen Herstellung von Körpern)sind Verfahren und Vorrichtungen bekannt, wobei vorteilhafterweise Körper maßgenau,konturscharf schnell und mit hoher Dichte hergestellt werden können. FormkorrigierendeNachbehandlungen werden weitestgehend vermieden, so dass sehr ökonomischderartige Körperherstellbar sind. Das wird durch die Verwendung zweier Strahlungsquellenbeim Sintern oder Verschweißenerreicht, wobei die Erste der Erzeugung der Kontur und die Zweitezur schnellen Realisierung des Innenraumes des zu erzeugenden Körpers dient. Beider ersten Strahlungsquelle handelt es sich vorwiegend um einenLaser guter Strahlqualität,da ein kleiner Fokus erzielt werden soll. Als zweite Strahlungsquellewird vorteilhaft ein Hochleistungsdiodenlaser mit Linienfokus eingesetzt.Eine Verdichtung des aufgetragenen Pulvers ist nicht vorgesehen,so dass bei Zusammenballungen von Partikeln als PartikelagglomerateFehlstellen im Körperauftreten.
    [0004] Derin den Patentansprüchen1, 19 und 24 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Körper ausnacheinander schichtweise aufgebrachten und miteinander verbundenenPartikeln schnell herzustellen.
    [0005] DieseAufgabe wird mit den in den Patentansprüchen 1, 19 und 24 aufgeführten Merkmalengelöst.
    [0006] DieVorrichtungen zur Herstellung von Körpern mit jeweils wenigstenseinem Bauraum mit einem Trägerfür Körper, einemVorratsraum fürPartikel, einer Transportvorrichtung für Partikel vom Vorratsraumzum Bauraum und mit wenigstens einem Laser, wobei Laserstrahlen über dieQuerschnittsflächedes Bauraumes führbarsind und beim Auftreffen von Laserstrahlen auf eine Partikelschichtsowohl Partikel miteinander als auch mit mindestens einer darunter angeordnetenSchicht gesinterter und/oder verschmolzener Partikel sintern und/oderverschmelzen, zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass dieseKörpersowohl mit einer hohen Festigkeit als auch schnell hergestellt werdenkönnen.
    [0007] Vorteilhafterweiseist die Transportvorrichtung als Rakel gleichzeitig eine Schereinrichtungfür Partikelagglomerateund/oder scherende Partikel sind auf dem Träger für Partikelagglomerate vorhanden.Dadurch werden insbesondere sich bildende Agglomerate von Partikelngleichzeitig währenddes Auftrags geschert und/oder es erfolgt eine Erhöhung derOberflächenspannungender Partikel durch die beim Scheren auftretenden Energien. Ergebnissind dichtere Schichten und damit dichtere Körper.
    [0008] Besondersvorteilhaft wirken scherende Elemente in unmittelbarer Nähe der Konturder herzustellenden Körper,wobei die zuletzt gesinterte Kontur des Körpers ebenfalls als scherendesElement wirkt. Dabei lagert sich das beim Rakeln an diesen Konturenoder Kanten gestauchte oder zu feinkörnigeren Partikeln vereinzelteMaterial unmittelbar an dieser Kontur oder in unmittelbarer Nähe dieserKontur an und wird durch nachfolgende Partikel überwiegend in horizontale Richtungverdichtet. Damit ergeben sich an diesen Stellen dichtere und darausfolgernd festere Bereiche des Körpers.Diese Stellen sind die Konturen der Körperquerschnitte, deren Qualität die Oberflächenqualität des Körpers bestimmen.
    [0009] Wiedie Kanten der scherenden Elemente wirken auch ihre horizontalenOberflächenbeim Rakeln und somit beim Transport des Partikelmaterials über diescherenden Elemente zerkleinernd.
    [0010] Resultatist eine besonders glatte und dichte Pulverschicht über einerbereits gesinterten Fläche. Weiterewichtige Vorteile der den Bauraum segmentierenden Elemente während desRakelns sind der Schutz der Körperaufbautenvor rollenden Bruchstückenund vor dem horizontalen Schub migrierender Pulverklumpen, der durchdie unteren scherenden Elemente teilweise in vertikale Stauchungumgeformt wird, sowie die Säuberungder Rakelklinge von Ansätzenaus gesintertem und ungesintertem Material.
    [0011] Kugelnin der Transportvorrichtung als Ringrakel bewirken durch das Abrollenein Verdichten der Partikelschicht in vertikaler Richtung, wodurch besondersglatte und dichte Pulverschichten auf der zu sinternden Oberfläche entstehen.
    [0012] VorteilhafteAusgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis18 und 20 bis 23 angegeben.
    [0013] EineVerbindung der Rakel mit einer ultraschallerzeugenden Einrichtungnach der Weiterbildung des Patentanspruchs 2 führt vorteilhafterweise zu dichterenSchichten, wobei vorhandene Partikelagglomerate unterstützt geschertwerden.
    [0014] Einesegmentierte Ringrakel als Transportvorrichtung nach der Weiterbildungdes Patentanspruchs 3 führtvorteilhafterweise dazu, dass die Segmentierung der Ringrakel mehrereKlingen sind. Dadurch wird eine größere Scherwirkung hervorgerufenund das Pulver gleichmäßiger imBauraum verteilt.
    [0015] Einesegmentierte Ringrakel mit einer Gitterkonstruktion oder eine Rakelmit durch Elemente in Streifen geteiltem Innenraum nach der Weiterbildung desPatentanspruchs 4 führtvorteilhafterweise zu einem gleichmäßigen und dichten Auftrag derPartikel.
    [0016] DieMöglichkeiteiner vertikalen Bewegung der Ringrakel neben der einer horizontalenBewegung nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 5 führt zu einerweiteren Möglichkeitder Verdichtung der Partikelschicht. Die Segmentierung wirkt imZusammenhang mit der bereits gesinterten Schicht als zusätzlicheSchere, wobei die Ringrakel auch pulsierend vertikal bewegt werdenkann.
    [0017] Nachder Weiterbildung des Patentanspruchs 6 befindet sich wenigstensein Scherkörper aufdem Trägerund grenzt an den herzustellenden Körper ohne an diesen anzusintern.Ein oder insbesondere mehrere Scherkörper auf der Bauplattform sindgleichzeitig eine Halterung fürden herzustellenden Körper,so dass Positionsveränderungendes Körpersauf dem Trägerinsbesondere beim Rakeln weitestgehend vermieden werden. Gleichzeitigwerden beim Rakeln überdie bereits gesinterten Querschnitte der Körper glatte und dichte Schichtenerzeugt, so dass auch geringere Rauheiten erzielbar sind.
    [0018] Denherzustellenden Körperwenigstens bereichsweise umschließende, untereinander ver bundenescherende und an den Körpernicht ansinternde Scherkörpernach der Weiterbildung des Patentanspruchs 7 stellen eine Halterungfür denherzustellenden Körperoder fürmehrere herzustellende Körper dar.Damit werden Positionsveränderungender Körperauf dem Trägerinsbesondere beim Rakeln weitestgehend vermieden. Gleichzeitig kannmittels dieser Scherkörpereine Entnahme des oder der hergestellten Körper leicht erfolgen. So können mitzum Beispiel einem mittig angeordneten Entnahmesteg Körper leichtvom Trägergelöstund entnommen werden. Durch das nicht ansintern der Scherkörper an denoder die Körperkönnendiese auch leicht voneinander getrennt werden.
    [0019] Mitder Weiterbildung des Patentanspruchs 8, wobei Scherkörper miteinanderverbunden sind und miteinander verbundene Scherkörper ein Entnahmeteil für die herzustellendenKörpersind, könnendie Körperleicht entnommen werden.
    [0020] Sollbruchstellender scherenden Sinterkörpernach der Weiterbildung des Patentanspruchs 9 erleichtern das Entfernendes Körpersund Erhöhen sodie Handhabbarkeit der Körper.
    [0021] EinComputerprogrammprodukt nach der Weiterbildung des Patentanspruchs10 ermöglicht eineschnelle automatische Herstellung von Körpern, die vorteilhafterweiseweiterhin automatisch entnommen und leicht entfernt werden können.
    [0022] DieAntriebe füreine vertikale Bewegung des Trägersund/oder des Bodens des Vorratsraumes nach der Weiterbildung desPatentanspruchs 11 gewährleistendie Realisierung des Körpersin einer Ebene.
    [0023] DieWeiterbildung des Patentanspruchs 12, wobei der Träger über wenigstenseine leicht lösbare lagedefinierteKlemmfederverbindung mit dem Antrieb verbunden ist, sichert einleichtes Entnehmen/Bestückendes Trägers.
    [0024] EinIdentifikationscode der Scherkörpernach der Weiterbildung des Patentanspruchs 13 gewährleisteneine sichere Zuordnung der hergestellten Körper, insbesondere bei einerMassenproduktion. Besonders bei individuell angepasst herzustellenden Körpern aufeinen Trägerist das vorteilhaft.
    [0025] EineGitterkonstruktion im oberen Bereich des Bauraumes oder mehrerelanggestreckte und beabstandet in einer Ebene angeordnete Elemente imoberen Bereich des Bauraumes als jeweils Segmentierung des Bauraumsnach der Weiterbildung des Patentanspruchs 14 führen vorteilhafterweise zu dichterenSchichten ohne zusätzlicheSinterkörper. Drahtförmige Elementenach der Weiterbildung des Patentanspruchs 15 stellen eine einfacheRealisierung fürdiesen segmentierten Bauraum dar.
    [0026] EineVeränderbarkeitder Segmentierungselemente nach der Weiterbildung des Patentanspruchs16 ermöglichteine Anpassung der scherenden Elemente an die während der Generierung sich veränderndenQuerschnitte der Körperund erhöht somitihre Effizienz.
    [0027] DieWeiterbildung des Patentanspruchs 17 erlaubt die schnelle und sichereAnordnung der herzustellenden Körperim Bauraum.
    [0028] DieWeiterbildung des Patentanspruchs 18 gewährleistet die automatischeAnpassung der scherenden Elemente an die während der Generierung sichveränderndenQuerschnitte der Körper.
    [0029] Vorteilhafterweisesind die Kugeln nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 20 indem Gitter der Ringrakel geführt,so dass überdie Flächeeine gleichmäßige Verteilungder Kugeln gewährleistetist.
    [0030] Einehohe Dichte der Kugeln nach der Weiterbildung des Patentanspruchs21 bewirkt eine hohe Gewichtskraft und damit eine effektive Verdichtung derPulverschicht.
    [0031] EineAntihaftbeschichtung der Kugeln nach der Weiterbildung des Patentanspruchs22 verhindert, dass Partikel des Pulvers an den Kugeln haften unddamit die aufgetragenen Schichten deformieren.
    [0032] Günstige Abmessungenfür dieKugeln sind nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 23 Kugelnmit einem Durchmesser größer/gleich0,1 mm und kleiner/gleich 10 mm.
    [0033] EinAusführungsbeispielder Erfindung ist jeweils prinzipiell in den Zeichnungen dargestelltund wird im folgenden näherbeschrieben.
    [0034] Eszeigen:
    [0035] 1 eineVorrichtung zur schnellen Herstellung von Körpern,
    [0036] 2 einegesinterte Scherstruktur,
    [0037] 3 einvon Scherkörpernumgebender Körper,
    [0038] 4 einengesinterten Stern mit Körpern,
    [0039] 5 einesegmentierte Ringrakel mit Streifen,
    [0040] 6 eineRingrakel mit einem Gitter und Kugeln und
    [0041] 7 einensegmentierten Bauraum in einer Draufsicht.
    [0042] EineVorrichtung zur schnellen Herstellung von Körpern 1 insbesondereals ein Keramikbauteil mit Pulver niedriger Dichte besteht im wesentlichen sowohlaus einer Einrichtung mit einem Bauraum 2 für die Körper 1,einem Vorratsraum fürPartikel 3 in Pulverform und einer Transportvorrichtungfür Partikel 3 vomVorratsraum zum Bauraum 2 als auch einem Laser 4,wobei Laserstrahlen überdie Querschnittsflächedes Bauraumes 2 führbarsind.
    [0043] Die 1 zeigteine Vorrichtung zur schnellen Herstellung von Körpern 1.
    [0044] ImBauraum 2 befindet sich ein Träger 5 für den Körper 1 alsKeramikbauteil. Beim Auftreffen von Laserstrahlen auf eine Partikelschichtmit niedriger Pulverdichte sintern und/oder verschmelzen sowohl Partikel 3 miteinanderals auch mit mindestens einer darunter angeordneten Schicht, sodass der Körper 1 alsKeramikbauteil erzeugt wird.
    [0045] DerTräger 5 undder Boden des Vorratsraums sind jeweils über einen Antrieb vertikalbewegbar angeordnet. Der Träger 5 kann über wenigstens eineleicht lösbarelagedefinierte Klemmfederverbindung mit dem Antrieb verbunden sein.Das ist insbesondere wenigstens eine gekrümmte Blattfeder, die mit dembewegten Bestandteil des Antriebs gekoppelt ist.
    [0046] DieTransportvorrichtung ist eine Ringrakel 6 mit einer insich geschlossenen Klinge. Mit der Ringrakel 6 werden Partikel 3 alsPulver als Schicht zum und in den Bauraum 2 transportiert.Die Ringrakel 6 ist gleichzeitig ein erster Teil einerSchereinrichtung fürsich bildende oder vorhandene Partikelagglomerate. Die Wirkung desScherens kann vergrößert sein,indem die Ringrakel 6 mit einer ultraschallerzeugendenEinrichtung gekoppelt ist. Auf dem Träger 5 befinden sichScherkörper 7 alszweiter Teil der Schereinrichtung (Darstellung in der 2),die an den herzustellenden Körper 1 angrenzen(Darstellung in der 3). Die Scherkörper 7 umschließen denKörper 1 wenigstensbereichsweise und sintern nicht an den herzustellenden Körper 1 an.Damit lagern sich im Bereich dieser Scherkörper 7 die besondersfeinkörnigenPartikel an, so dass beim Beaufschlagen mit den Laserstrahlen andiesen Stellen besonders dichte und feste Strukturen entstehen.Diese Stellen sind vorteilhafterweise Kanten des herzustellendenKörpers 1.Die Scherkörper 7 stellenim weiteren Verfahren der Herstellung und der Handhabung der Körper 1 vorteilhafterweiseeine Schutzvorrichtung fürdie hergestellten Körper 1 dar,so dass insbesondere Beschädigungenbeim Lösender Körper 1 vomTräger 5 weitestgehendvermieden werden. In einer Ausführungsformbesitzen diese Scherkörper 7 Sollbruchstellenaus nicht fest gesintertem Material. Dadurch können Scherkörper 7 leicht vonden hergestellten Körpern 1 getrenntwerden. Das ist insbesondere bei Körpern 1 mit einerviele Oberflächenaufweisenden Kontur der Körper 1 besondersvorteilhaft. In einer weiteren Ausführungsform weisen diese Scherkörper 7 gleichzeitigeinen Identifikationscode auf, so dass hergestellte Körper 1 leichtzuordenbar sind. Ein Identifikationscode kann zum Beispiel aus mehrerenVertiefungen gleicher und/oder unterschiedlicher Geometrien und/oderAbständenzueinander bestehen. Weiterhin könnenauch Scherkörper 7 miteinanderverbunden sein, so dass die miteinander verbundenen Scherkörper 7 einEntnahmeteil 8 fürdie herzustellenden Körper 1 sindund die Körper 1 leichtentnehmbar sind. Die 4 zeigt einen gesinterten Sternals Entnahmeteil 8 mit Körpern 1.
    [0047] DieHerstellung der Körper 1 auchals Mikrokörperkann vorteilhafterweise mittels eines Computerprogrammprodukts inForm einer Software in einer Steuerung erfolgen. Dadurch wird derAblauf – Übernahmeder Daten der herzustellenden Körper 1, – Aufteilungder herzustellenden Körper 1 ineinem verbundenen Scherkörper 7 (zum Beispiel sternenförmig), – automatischeBerechnung des Scherkörpers 7 (Abstandzum herzustellenden Körperca. 10 μm), – automatischeBerechnung des Entnahmeteils 8, – automatischeBerechnung der Sollbruchstellen und – Zuordnungder entsprechenden Sinterparameter für nicht festes Sintern aufdem Träger 5,herzustellenden Körper 1,Scherkörper 7 undSollbruchstellen.
    [0048] Ineiner weiteren Ausführungsformbesitzt die Ringrakel 6 als segmentierte Ringrakel eineGitterkonstruktion 10 oder im Inneren mehrere in einer Ebeneangeordnete Elemente 9, so dass diese Ringrakel 6 inStreifen geteilt ist (Darstellung in der 5). DieGitterkonstruktion 10 oder die Elemente 9 sindweitere erste Teile der Schereinrichtung für sich bildende oder vorhandenePartikelagglomerate.
    [0049] Gitterstäbe der Gitterkonstruktion 10 oder dieseElemente 9 könnengeführtsein, so dass deren Position veränderbarist. Übereine in der Steuerung enthaltenen Software als weiteres Computerprogrammproduktkönnendie Daten der herzustellenden Körper 1 übernommen,die Aufteilung der herzustellenden Körper 1 unter Beachtungder Anordnung der Gitterkonstruktion 10 oder der Elemente 9 gewährleistetund die Sinterparameter zugeordnet werden.
    [0050] Damitkann auch eine automatische Anpassung der scherenden Elemente andie währendder Generierung sich veränderndenQuerschnitte der Körper 1 erfolgen.
    [0051] Zusätzlich zurGitterkonstruktion 10 in der Ringrakel 6 können sichin einer weiteren Ausführungsformdes AusführungsbeispielsKugeln 11 zwischen den durch die Gitterkonstruktion 10 vorhandenenGitterstäbenbefinden (Darstellung in der 6). DieGitterstäbesind gleichzeitig Führungenfür diese Kugeln 11.Die Kugeln weisen einen Durchmesser jeweils einschließlich von0,1 bis 10 mm auf.
    [0052] EineGittervorrichtung 12 (Darstellung in der 7)oder mehrere sowohl langgestreckte als auch beabstandet in einerEbene angeordnete Elemente könnenin einer weiteren Ausführungsformim oberen Bereich des Bauraumes 2 als segmentierter Bauraumangeordnet sein. Die Gittervorrichtung besteht vorteilhafterweiseaus drahtförmigenElementen oder die Elemente sind drahtförmig ausgebildet. Diese Elementescheren die Partikelagglomerate.
    权利要求:
    Claims (24)
    [1] Vorrichtung zur schnellen Herstellung von Körpern mitjeweils wenigstens einem Bauraum mit einem Träger für Körper, einem Vorratsraum für Partikel,einer Transportvorrichtung fürPartikel vom Vorratsraum zum Bauraum, einer Verdichtungseinrichtungfür Partikelund einem Laser, wobei Laserstrahlen über die Querschnittsfläche desBauraumes führbarsind und beim Auftreffen von Laserstrahlen auf eine Partikelschichtsowohl Partikel miteinander als auch mit mindestens einer darunterangeordneten Schicht gesinterter und/oder verschmolzener Partikel sinternund/oder verschmelzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Transpartvorrichtungals Rakel gleichzeitig sowohl eine Verdichtungseinrichtung als auchein erster oberer Teil einer Schereinrichtung für sich bildende oder vorhandenePartikelagglomerate ist und dass ein segmentierter Bauraum und/oder zumScheren generierte Scherkörper(7) als zweiter unterer Teil der Schereinrichtung vorhandenist, der aus mindestens einem Element oder aus einem das Pulverbettsegmentierenden System von Elementen besteht, so dass beim RakelnPartikelagglomerate entweder wenigstens in unmittelbarer Nähe zur Konturoder in unmittelbarer Nähezur Kontur und über derzu sinternden Querschnittsflächedes Körpers(1) geschert werden, wodurch sowohl eine dichte als auchglatte und damit eine hohe geometrische Auflösung und eine hohe SinterdichteermöglichendePackung der Partikelschicht an der Kontur und auf der zu sinterndenFlächeentsteht.
    [2] Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Rakel mit einer ultraschallerzeugenden Einrichtung verbundenist, so dass eine zusätzlichefür Partikelagglomeratescherende Bewegung der Rakel währenddes Transports und des Rakelns von Partikeln (3) vorhandenist.
    [3] Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Transportvorrichtung als Rakel eine mit einem Antrieb gekoppelteRingrakel (6) mit einem segmentierten Querschnitt des Innenraumsals segmentierte Ringrakel ist, so dass die Ringrakel (6)in horizontaler Richtung entweder zum Bauraum oder von diesem wegbewegbar ist.
    [4] Vorrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet,dass die segmentierte Ringrakel eine Gitterkonstruktion (10)enthältoder dass der Querschnitt des Innenraums der segmentierten Ringrakelmit in einer Ebene angeordneten Elementen (9) in Streifengeteilt ist.
    [5] Vorrichtung nach den Patentansprüchen 2 und 4, dadurch gekennzeichnet,dass die mit einer ultraschallerzeugenden Einrichtung verbundenesegmentierte Ringrakel mit wenigstens einem Antrieb so gekoppeltist, dass diese Ringrakel unabhängigvoneinander sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtungbewegbar ist.
    [6] Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass der Scherkörper(7) an den herzustellenden Körper (1) angrenztohne an diesem angesintert zu sein.
    [7] Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass miteinander verbundene, den herzustellenden Körper (1)wenigstens bereichsweise umschließende und dabei nicht an denherzustellenden Körper(1) angesinterte Scherkörper(7) als Sinterkörper über einenicht fest gesinterte Schicht aus Partikeln (3) mit demTräger(5) verbunden sind.
    [8] Vorrichtung nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet,dass Scherkörper(7) miteinander verbunden sind und dass miteinander verbundenen Scherkörper (7)ein Entnahmeteil (8) fürhergestellte Körper(1) sind.
    [9] Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Scherkörper(7) Sollbruchstellen aus nicht fest gesintertem Materialaufweisen.
    [10] Vorrichtung nach den Patentansprüchen 7 und 9,dadurch gekennzeichnet, dass ein – die Daten der herzustellendenKörper(1) übernehmendes, – herzustellendeKörper(1) an wenigstens einen oder in Scherkörper (7) als Sinterkörper aufteilendes, – Scherkörper (7),mindestens ein Entnahmeteil (8) und die Sollbruchstellenberechnendes und – dieParameter fürnicht festes Sintern auf dem Träger(5), herzustellende Körper(1), Scherkörperals Sinterkörperund Sollbruchstellen zuordnendes Computerprogrammprodukt in einerSteuerung implementiert ist, so dass die Kontur der Körper (1)und der Scherkörper(7) entsprechend der Form der herzustellenden Körper (1)mit Sollbruchstellen und dem Entnahmeteil (8) automatischerzeugt wird.
    [11] Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass der Träger(5) übereinen Antrieb oder sowohl der Träger(5) und der Boden des Vorratsraums jeweils über einenAntrieb vertikal bewegbar angeordnet ist.
    [12] Vorrichtung nach Patentanspruch 1 und 11, dadurchgekennzeichnet, dass der Träger(5) über wenigstenseine leicht lösbarelagedefinierte Klemmfederverbindung mit dem Antrieb verbunden ist.
    [13] Vorrichtung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet,dass Scherkörper(7) einen Identifikationscode besitzen.
    [14] Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass eine Gittervorrichtung (12) im oberen Bereich desBauraumes (2) als segmentierter Bauraum angeordnet istoder dass sich mehrere langgestreckte und beabstandet in einer Ebeneangeordnete Elemente im oberen Bereich des Bauraumes (2)als segmentierter Bauraum befinden.
    [15] Vorrichtung nach Patentanspruch 14, dadurch gekennzeichnet,dass die Gittervorrichtung aus drahtförmigen Elementen besteht oderdass die Elemente drahtförmigausgebildet sind.
    [16] Vorrichtung nach Patentanspruch 14, dadurch gekennzeichnet,dass die Gittervorrichtung als veränderbare Segmentierung desBauraumes (1) in der Anordnungsebene in Nuten geführt istoder dass die langgestreckten in einer Ebene angeordneten Elementeals veränderbareSegmentierung des Bauraumes (1) in der Anordnungsebenein Nuten geführt sind.
    [17] Vorrichtung nach den Patentansprüchen 1 und 14, dadurch gekennzeichnet,dass ein – dieDaten der herzustellenden Körper(1) übernehmendes, – die herzustellendenKörper(1) unter Beachtung der Anordnung der Gittervorrichtung(12) oder der Elemente im Bauraum (2) verteilendes, – die Sinterparameterzuordnendes Computerprogrammprodukt in einer Steuerung implementiertist, so dass die schnelle und sichere Anordnung der herzustellendenKörper(1) im Bauraum (2) gewährleistet ist.
    [18] Vorrichtung nach den Patentansprüchen 1 und 16, dadurch gekennzeichnet,dass die sowohl durch einen Antrieb in ihrer Position veränderbareals auch geführteGittervorrichtung (12) oder die sowohl in ihren Positionenveränderbarenals auch geführten Elemente über eineSteuerung mit wenigstens einen Antrieb verbunden sind und dass inder Steuerung ein Computerprogrammprodukt zur Segmentierung desBauraumes (2) fürdie jeweilige Schicht entsprechend der Anordnungsebene implementiertist.
    [19] Vorrichtung zur schnellen Herstellung von Körpern mitjeweils wenigstens einem Bauraum mit einem Träger für Körper, einem Vorratsraum für Partikel,einer Transportvorrichtung fürPartikel vom Vorratsraum zum Bauraum, einer Verdichtungseinrichtungfür Partikelund einem Laser, wobei Laserstrahlen über die Querschnittsfläche desBauraumes führbarsind und beim Auftreffen von Laserstrahlen auf eine Partikelschichtsowohl Partikel miteinander als auch mit mindestens einer darunterangeordneten Schicht gesinterter und/oder verschmolzener Partikel sinternund/oder verschmelzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportvorrichtungals Ringrakel (6) ausgebildet ist und dass sich Kugeln(11) als Verdichtungseinrichtung für Partikel (3) inder Ringrakel (6) befinden.
    [20] Vorrichtung nach Patentanspruch 19, dadurch gekennzeichnet,dass sich überden Kugeln (11) in der Ringrakel (6) eine Gitterkonstruktion(10) befindet oder dass die Kugeln (11) in einerGitterkonstruktion (10) innerhalb der Ringrakel (6)gefährtsind.
    [21] Vorrichtung nach Patentanspruch 19, dadurch gekennzeichnet,dass die Kugeln (11) aus einem Material hoher Dichte bestehen.
    [22] Vorrichtung nach Patentanspruch 19, dadurch gekennzeichnet,dass die Kugeln (11) eine Antihaftbeschichtung besitzen.
    [23] Vorrichtung nach Patentanspruch 19, dadurch gekennzeichnet,dass die Kugeln (11) einen Durchmesser größer/gleich0,1 mm und kleiner/gleich 10 mm besitzen.
    [24] Verwendung von Verdichtungseinrichtungen zur schnellenHerstellung von Körpernmit Vorrichtungen mit jeweils wenigstens einem Bauraum mit einemTrägerfür Körper, einemVorratsraum fürPartikel, einer Transportvorrichtung für Partikel vom Vorratsraumzum Bauraum, einer Verdichtungseinrichtung für Partikel und einem Laser,wobei Laserstrahlen überdie Querschnittsflächedes Bauraumes führbarsind und beim Auftreffen von Laserstrahlen auf eine Partikelschichtsowohl Partikel miteinander als auch mit mindestens einer darunterangeordneten Schicht gesinterter und/oder verschmolzener Partikel sinternund/oder verschmelzen, dadurch gekennzeichnet, dass ein segmentierterBauraum oder eine segmentierte Ringrakel mit oder ohne Kugeln jeweils alsVerdichtungseinrichtung füraufgetragene Partikel verwendet wird.
    类似技术:
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004022387B4|2006-05-11|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-12-01| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2006-11-09| 8364| No opposition during term of opposition|
    2009-10-29| 8327| Change in the person/name/address of the patent owner|Owner name: LIM LASERINSTITUT MITTELSACHSEN GMBH, 09648 MI, DE |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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    DE102005025199A| DE102005025199A1|2004-05-01|2005-05-30|Vorrichtung zur schnellen Herstellung von Körpern|
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