DE102014004633A1

DE102014004633A1 - Vorrichtung zum Herstellen von dreidimensionalen Objekten durch aufeinanderfolgendes Verfestigen von Schichten

Info

Publication number: DE102014004633A1
Application number: DE102014004633.8A
Authority: DE
Inventors: Frank Herzog
Original assignee: CL Schutzrechtsverwaltung GmbH
Current assignee: Concept Laser GmbH
Priority date: 2014-04-01
Filing date: 2014-04-01
Publication date: 2015-10-01
Anticipated expiration: 2034-04-02
Also published as: DE102014004633B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung 1 zum Herstellen von dreidimensionalen Objekten 2 durch aufeinanderfolgendes Verfestigen von Schichten eines mittels Strahlung 3 verfestigbaren pulverartigen Baumaterials 4 an den dem jeweiligen Querschnitt des Objektes 2 entsprechenden Stellen, insbesondere SLS oder SLM Vorrichtung mit einem Gehäuse 5, in dem eine Prozesskammer 6 angeordnet ist, einer darin untergebrachten Baukammer 7, in welcher eine Tragevorrichtung 8 zum Tagen des Objekts 2 mit einem höhenverstellbaren Träger 9 angeordnet ist, einer Beschichtervorrichtung 12 zum Aufbringen von Schichten des Baumaterials 4 auf die Tragevorrichtung 8 oder eine zuvor gebildete Schicht, einer Dosiereinrichtung 11 zum Zuführen des Baumaterials 4 und einer Bestrahlungsvorrichtung 14 zum Bestrahlen von Schichten des Baumaterials 4 an den dem jeweiligen Querschnitt des Objektes 2 entsprechenden Stellen, wobei die Bestrahlungsvorrichtung wenigstens einen Scanner 17 umfasst, wobei der höhenverstellbare Träger 9 um eine vertikale Achse 10 drehbar angeordnet ist und ein kontinuierlicher oder quasikontinuierlicher Schichtauftrag des Baumaterials 4 entweder in Form schraubenlinienartig übereinanderliegenden Schichten oder in Form parallel übereinander liegender, durch Versatzstufen getrennten Ringscheiben oder Scheibensegmenten bei Absenkung des höhenverstellbaren Trägers 9 erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von dreidimensionalen Objekten durch aufeinanderfolgendes Verfestigen von Schichten eines mittels Strahlung verfestigbaren pulverartigen Baumaterials an den dem jeweiligen Querschnitt des Objektes entsprechenden Stellen, insbesondere eine selektive Lasersinter- oder selektive Laserschmelzvorrichtung. Derartige bekannte Anlagen weisen ein Gehäuse auf, in dem eine Prozesskammer angeordnet ist. In dem Boden der Prozesskammer ist in der Regel eine Baukammer eingesetzt, in welcher eine Tragevorrichtung zum Tragen des Objektes mit einem höhenverstellbaren Träger angeordnet ist. Eine Beschichtervorrichtung dient zum Auftragen von Schichten des Baumaterials auf die Tragevorrichtung oder eine zuvor gebildete Schicht. Das Baumaterial wird über eine Dosiereinrichtung zugeführt, im oberen Bereich der Baukammer oder über der Baukammer ist eine Bestrahlungsvorrichtung zum Bestrahlen von Schichten des Baumaterials vorgesehen, um das Baumaterial an den dem jeweiligen Querschnitt des Objektes entsprechenden Stellen zu sintern oder zu schmelzen und damit zu verfestigen, wobei die Bestrahlungsvorrichtung wenigstens einen Scanner umfasst.
Bei derartigen Vorrichtungen erfolgt eine Absenkung des Trägers so lange, bis der Bauvorgang durch Auftrag der letzten Schicht abgeschlossen ist. Dann wird in der Regel das fertig gestellte Objekt – gegebenenfalls nach einer Abkühlungsphase – entnommen und die Vorrichtung steht nach einer Reinigung von Baumaterialresten und Neubefüllung für den Bau eines weiteren oder weiterer Objekte zur Verfügung. Es ist grundsätzlich bereits möglich, eine Mehrzahl von nebeneinander liegenden Objekten kleineren Durchmessers gleichzeitig zu bauen.
In jedem Fall laufen Bauvorgänge in den bekannten Vorrichtungen diskontinuierlich ab, d. h. nach Fertigstellung eines oder mehrerer Objekte, die in einer gemeinsamen Bau-Höhenzone angeordnet sein können, ist der Bauvorgang abzubrechen, das pulverartige Baumaterial zu entnehmen und einem Sieb-Rückführvorgang in die Dosiereinrichtung zu unterziehen.
Als weiterer Stand der Technik ist aus US 4,927,992 bereits eine Laserschmelzeinrichtung bekannt, bei welchem eine Substratplatte drehbar auf einem Träger angeordnet ist. Durch eine Pulvereindüsung von oben wird Pulvermaterial dem drehenden Träger bzw. einem teilweise fertig gestellten Objekt zugeführt und mit Laserstrahlung verfestigt. Eine Absenkung des Trägers erfolgt dabei nicht, der Pulverauftrag ist auch relativ unpräzise, ein diskreter Schichtauftrag von Schichten gleicher Dicke erfolgt bei dieser bekannten Vorrichtung nicht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1 derart auszubilden, dass sie quasi kontinuierlich zu betreiben ist und eine Vielzahl von separaten Objekten während eines Bauvorgangs hergestellt werden können, wobei die Objekte nebeneinander oder auch übereinander angeordnet sein können. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst, vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Weiterhin betrifft die Erfindung auch ein Verfahren, das auf einer solchen Vorrichtung durchgeführt werden kann.
Als Kern der Erfindung wird es betreffend die Vorrichtung angesehen, die höhenverstellbare und damit absenkbare Trägervorrichtung um eine vertikale Achse drehbar anzuordnen und den Schichtauftrag in Form entweder von definierten schraubenlinienartig übereinanderliegenden Schichten oder in Form von durch Versatzstufen getrennten Ringscheiben oder Scheibensegmenten bei Absenkung des höhenverstellbaren Trägers vorzunehmen. Dadurch ergeben sich definierte Verhältnisse bezüglich der dünnen Baumaterialschichten wie sie bei einer herkömmlichen SLS- oder SLM-Vorrichtung gegeben sind.
Grundsätzlich ergeben sich damit zwei im Wesentlichen gleichwertige Arten eines Schichtauftrages, einmal ein Schichtauftrag mit schraubenlinienartig übereinander liegenden durchgängig parallelen Schichten und einmal ein Schichtauftrag, bei dem Ringscheiben oder Ringscheibensegmente durch Versatzstufen getrennt sind. Wenn von Ringscheiben gesprochen wird, so wird pro Umdrehung nur eine Versatzstufe eingebaut, d. h. die Tragevorrichtung senkt sich in einer gewissen Drehstellung relativ rasch nach unten ab, wodurch bewusst eine Stufe eingebaut wird und dann die Schicht entlang des sich bei Weiterdrehung ergebenden Ringscheibensegmentes horizontal verläuft. Um möglichst definierte Verhältnisse beim Bauvorgang zu haben, kann es zweckdienlich sein, ein Objekt nicht in den Bereich einer Versatzstufe bei den Schichten hineinzulegen.
Als Beschichter kann ein Klingenbeschichter verwendet werden, der quasi ortsfest, gegebenenfalls aber höhenverstellbar, über der rotierenden Trägervorrichtung montiert sein kann und dem kontinuierlich über eine Dosiervorrichtung Baumaterial zugeführt wird. Die Schichtdicke kann dabei konstant sein, sofern die Drehgeschwindigkeit und die Absenkung des Trägers konstant sind.
Abhängig von der Baukammertiefe ist es möglich, eine Vielzahl von Objekten ohne Unterbrechung des Bauvorgangs, d. h. ohne Öffnung der Prozesskammer auch in übereinanderliegenden Bauebenen herzustellen, wodurch eine wesentliche Beschleunigung der Baurate erreicht werden kann.
Zudem ist es im Rahmen der Erfindung mit Vorteil möglich, im laufenden Prozess auch Zwischenbearbeitungsschritte an den sich bildenden Objektoberflächen vorzunehmen, d. h. nach Aushärtung der Oberflächen z. B. mechanisch zu fräsen oder die Oberflächen mit einer Schleifwalze zu glätten. Außerdem können Vorrichtungen vorgesehen werden, mit welchen Späne von den Oberflächen gewischt werden, um einen nachfolgenden Schichtauftrag zu verbessern. Auch eine induktive Wärmebehandlung ist möglich, um z. B. Spannungen zu reduzieren oder eine Nachtemperung zu erreichen.
Aufgrund der drehenden Bauplatte ist es möglich, derartige Fräs-, Schleif-, Wisch- oder Wärmebehandlungsschritte in einem Segment der Prozesskammer vorzunehmen, in welches die drehende Bauplatte nach dem eigentlichen Bauvorgang sich hineindreht. Z. B. ist es möglich, in einer Hälfte der Prozesskammer auf der drehenden Bauplatte den generativen Bauprozess durchzuführen und in der anderen Hälfte der Prozesskammer mechanische oder thermische Behandlungsschritte durchzuführen. Die beiden Hälften der Prozesskammer können mit Vorteil durch eine komplette Zwischenwand voneinander getrennt sein, die bis unmittelbar an die Schichtoberfläche heranreicht. Dann ist es möglich, den Prozesskammerbereich, in welchem mechanisch nachbearbeitet wird, gesondert abzusaugen, ohne den parallel dazu ablaufenden generativen Herstellungsprozess in irgendeiner Weise zu stören.
Erfindungsgemäß ist es auch möglich, die Prozesskammer nicht nur in zwei voneinander durch eine Wandung abgetrennte Bereiche zu unterteilen, sondern z. B. auch in drei oder vier Bereiche. In einem ersten Bereich kann z. B. beschichtet werden, in einem zweiten, davon durch eine Wandung abgetrennten Bereich wird belichtet, in einem dritten, ebenfalls durch eine Wandung abgetrennten Bereich wird mechanisch bearbeitet, z. B. geschliffen und abgesaugt und in einem darauffolgenden Bereich wird wärmebehandelt. Dann dreht sich die Schicht wieder in den ersten Prozesskammerbereich hinein, in welchem die Beschichtung durchgeführt wird.
Die Dosiereinrichtung zum Zuführen des pulverartigen Baumaterials auf den rotierenden Träger oder eine bereits darauf angeordneten rotierenden Schicht setzt das Baumaterial vor der Beschichterklinge ab, so dass die Beschichterklinge es kontinuierlich und mit konstanter Dicke auf dem sich immer weiter absinkenden Träger verteilen kann. Die Dosiereinrichtung kann dabei nach Art eines vor der Beschichteranordnung angeordneten Siebbeschichters ausgebildet sein, es ist aber auch möglich, eine andere Art von Baumaterialzufuhr vorzusehen, beispielsweise durch eine Förderspindel oder dergleichen.
Die Beschichterklinge kann höhenverstellbar angeordnet werden, d. h. die Schichtdicke ist variabel, was mit Vorteil dahingehend ausgenutzt werden kann, was mit Vorteil dahingehend ausgenutzt werden kann, dass nach Abschluss der Herstellung einer Mehrzahl von Objekte in einer ersten Bauebene relativ dicke Schichten aufgetragen werden kann, die gleichsam als Unterlage oder Wärmeisolierung für eine weitere darüberliegende Lage von Objekten dient, die ohne Öffnung der Prozesskammer nachfolgend gebaut werden.
Grundsätzlich ist es möglich, auf Zwischenschichten für neue Objekte Bauplatten abzusetzen, die dann mit einer Schicht überzogen werden und als Unterlage für die neuen Objekte dienen. Das Absetzen der Bauplatte kann beispielsweise durch Roboterarme oder dergleichen erfolgen, ohne dass die Prozesskammer geöffnet werden muss. Auf einem Pulverbett mit ebener Oberfläche abgesetzte Bauplatten können aufgrund ihrer Masse als Unterlage für die neuen Objekte verwendet werden und vermeiden damit die Probleme, die gegebenenfalls entstehen, wenn direkt in ein Pulverbett gelasert werden muss, um eine erste Schicht herzustellen.
Die Beschichterklinge kann über der rotierenden Trägerplattform im Wesentlichen ortsfest angeordnet werden, dies schließt aber nicht aus, dass sie nicht manuell oder automatisch in ihrer Höhe über den Träger oder einer rotierenden Schicht verstellt werden kann. Grundsätzlich ist es auch möglich, abhängig von der Pulverart und damit der Rieselfähigkeit des Pulvers den Anstellwinkel bezogen auf die Rotationsachse der Trägerplattform zu verstellen. Wird der Anstellwinkel so verstellt, dass die Beschichterklinge nicht zum Zentrum hin weist, sondern im radial innen liegenden Bereich quasi vorläuft und im radial außen liegenden Bereich des rotierenden Trägers einen Nachlauf hat, dann wird überschüssiges Baumaterial kontinuierlich nach radial außen bewegt und kann problemlos in eine Überlauföffnung gefördert werden, die in einem Randbereich eines Prozesskammerbodens angeordnet ist, an welche ein äußerer Abschnitt der Beschichtervorrichtung heranreicht.
Die Bestrahlungsvorrichtung kann wenigstens einen verfahrbaren Scanner umfassen, der bezogen auf den rotierenden Träger in Radialrichtung verfahrbar sein kann. Damit lassen sich aufgrund der Relativbewegung des radial verfahrbaren Scanners und den rotierenden Träger Bestrahlungen mit nur geringen Winkelabweichungen von einer Senkrechtachse erreichen.
Mit Vorteil ist der Scanner ein Zeilenscanner, d. h. ein Scanner, der mit nur einem Spiegel einen Laserstrahl linear in einer Richtung ablenkt. Derartige Scanner sind einfach aufgebaut und haben eine sehr hohe Präzision.
Eine Steuerungsvorrichtung der gesamten Vorrichtung wird aufgrund der rotierenden Trägerplattform so ausgelegt, dass sie quasi die Rotation der Unterlage in ihre Koordinaten mit einrechnet, so dass sie eine Scannerspiegelablenkung abhängig von der Rotationsgeschwindigkeit und der Position des zu verfestigenden Abschnitts des Objektes gezielt steuern kann.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungsfiguren näher erläutert. Diese zeigen
1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit rotierenden und absenkbaren Träger;
2 eine schematische Draufsicht auf den rotierenden Träger mit Beschichterklinge, verfahrbaren Scanner und einem Auslassabschnitt einer Dosiereinrichtung;
3 eine Seitenansicht der rotierenden Tragevorrichtung mit darauf aufgebrachten Schichten mit Versatzstufe;
4 eine schematische Seitendarstellung einer Vorrichtung, in welcher bereits in mehreren Ebenen nacheinander und ohne Öffnung der Baukammer Objekte gebaut sind und bei welcher eine automatische Bestückung des Pulverbettes mit Bauplatten vorgesehen ist.
Zunächst wird auf Zeichnungsfigur 1 Bezug genommen. In 1 ist schematisch eine Vorrichtung 1 zur Herstellung von dreidimensionalen Objekten 2 durch aufeinanderfolgendes Verfestigen von Schichten eines mittels Strahlung 3 verfestigbaren pulverartigen Baumaterials 4 an den dem jeweiligen Querschnitt des Objektes 2 entsprechenden Stellen dargestellt, wobei die Vorrichtung 1 ein Gehäuse 5 aufweist, in dem eine Prozesskammer 6 angeordnet ist. Am Boden der Prozesskammer 6 ist eine Baukammer 7 angeschlossen, in welcher eine Tragevorrichtung 8 mit einem höhenverstellbaren Träger 9 untergebracht ist. Auf der Tragevorrichtung 8 befindet sich entweder unmittelbar oder getrennt durch eine nicht näher dargestellt Bauplatte das pulverartige Baumaterial 4. Die Tragevorrichtung 8 umfasst einen Vertikalantrieb, mit welchem der Träger 9 angehoben und abgesenkt werden kann.
Das Baumaterial 4 wird von einer in der Baukammer 7 angeordneten Dosiereinrichtung 11 mittels einer Beschichtervorrichtung 12 schichtweise auf die Tragevorrichtung 8 oder eine zuvor gebildete Schicht im Bereich der Baukammer 7 aufgetragen. Dazu weist die Beschichtervorrichtung 12 eine horizontal angeordnete Beschichterklinge 13 auf.
Der höhenverstellbare Träger 9 ist um eine vertikale Achse 10 drehbar angeordnet, ein Schichtauftrag des Baumaterials 4 erfolgt entweder in Form von schraubenlinienartig übereinanderliegenden Schichten bei kontinuierlicher Absenkung des Trägers, so wie es in 1 angedeutet ist oder in parallel übereinanderliegenden, durch Versatzstufen getrennte Ringscheiben oder Ringscheibensegmente bei stufenweiser Absenkung des höhenverstellbaren Trägers 9.
Der Träger 9 ist in Pfeilrichtung gemäß 1 drehend angetrieben, die Beschichtervorrichtung 12 ist gleichsam wie ein vom Bereich der Drehachse 10 ausgehendes Lineal im Wesentlichen feststehend über dem sich drehenden Träger 9 angeordnet. Die Dosiereinrichtung 11 setzt mit einem Auslass 11' ähnlich wie ein Sieb- oder Linienbeschichter oder dergleichen Baumaterial vor der Beschichtervorrichtung ab, so dass die Beschichterklinge dieses Baumaterial bei Rotation des Trägers 9 als gleichmäßige Schicht verteilen kann. Erfolgt dabei eine Absenkung des Trägers 9 nach unten kontinuierlich, dann wird sich die Schicht gleichsam schraubenlinienartig auf die jeweilige Unterlage legen, erfolgt die Absenkung in einzelnen Absenkungsphasen, z. B. einmal pro Umdrehung des Trägers 9, dann wird sich ein Schichtauftrag ergeben, bei welchem quasi Schichtringscheiben oder Schichtsegmente durch Versatzstufen getrennt sind.
Die schraubenlinienartigen Schichten des Baumaterials 4 haben während des Bauvorgangs eines Objektes zwei eine im Wesentlichen konstante Schichtdicke, die Drehung des Trägers 9 kann mit konstanter Drehgeschwindigkeit erfolgen, allerdings ist es natürlich möglich, auch die Drehgeschwindigkeit zu variieren, wenn z. B. Bereiche eines Objektes mit einer unterschiedlichen Dichte zu anderen Bereichen erzeugt werden müssen. Dadurch lässt sich gegebenenfalls die Baugeschwindigkeit erhöhen.
Während eines ununterbrochenen Produktionsvorganges können mehrere auf einer oder mehreren Kreisbahnen um die vertikale Drehachse herum angeordnete Objekte hergestellt werden, so wie dies in 2 angedeutet ist. Die Schichten der Objekte können durch eine so genannte Islandbelichtung durch einen oder mehreren Scanner 17 und/oder Laser 15 verfestigt werden, so wie dies bei dem links oben in 2 dargestellten Objekt 2' angedeutet ist. Die Objekte 2 können auf gesonderten Bauplatten 30 aufgebaut werden oder unmittelbar auf den Träger, falls dieser austauschbar ist. Die Bauplatten 30 können z. B. auch einzeln auf dem Träger unmittelbar abgelegt werden, wenn der Bauvorgang in Ebene I gemäß 4 beginnt, sie können aber auch auf einer Pulverschicht abgesetzt werden, die gegebenenfalls durch einen vorherigen Lasereintrag mehr oder minder verfestigt wird. Denkbar wäre es auch, am Rand der Bauplatten kleine Anker vorzusehen, die dann durch „Umlasern” mit der Schicht darunter verbunden werden, so dass die Bauplatte 30 bei den nachfolgenden Beschichtungsvorgängen nicht mehr im Pulverbett verrutschen kann.
In 4 ist zu sehen, dass die Bauplatten 30 am Rand des Trägers, z. B. auf einem Prozesskammerboden 31, gestapelt bevorratet werden können und durch einen Roboterarm 32 auf dem Träger 9 oder einer aufgetragenen und/oder vorbereiteten Pulverschicht abgesetzt werden können.
In 4 ist in den Zeichnungsfiguren auch noch ersichtlich, dass im Prozesskammerboden in an sich bekannter Weise eine Überlauföffnung 40 vorgesehen ist, diese ist so platziert, dass der radial außen liegende Bereich des Beschichters 12 an die Überlauföffnung 40 heranreicht, um überschüssiges Material in einen Überlaufbehälter 41 abzuwerfen.
Der Beschichter ist mit einer gewissen Schrägstellung angeordnet, so dass überschüssiges Material entlang der Längsrichtung des Beschichters 12 nach radial außen zur Überlauföffnung geführt wird. Der Beschichter 12 ist als Klingenbeschichter mit einer Beschichterklinge 13 ausgeführt, es kommen aber auch andere Arten von Beschichtern in Frage.
In Zeichnungsfigur 1 ist schematisch noch eine Steuerungsvorrichtung 50 angedeutet, die so programmiert ist, dass sie eine Scannerspiegelablenkung des Scanners 17 abhängig von der Rotationsgeschwindigkeit und des höhenverstellbaren Trägers 9 entlang einer Kreisbahn oder einer radialen Position auf dem Träger 9 steuert. Mit anderen Worten berücksichtigt die Steuerungsvorrichtung Position, Drehgeschwindigkeit, Lage, Größe und Anzahl der Islands in einem zu verfestigenden Bereich und dergleichen, wobei zu verdichtende Islands aufgrund der Rotation der zu verdichtenden Baumaterialschicht die Form von kleinen Kreissegmentabschnitten haben können, die entlang einer Kreisbahn angeordnet sein können.
In 4 sind die bereits hergestellten Objekte in drei Ebenen I, II, III angedeutet. Das auf der Bauplatte 30' aufgebaute Objekt 2'' stellt insofern eine Besonderheit dar, als es quasi über den Höhenabschnitt II hinaus in den Höhenabschnitt III hineinragt. Dies ist grundsätzlich möglich, ohne den Gedanken der Erfindung zu verlassen. Damit sei angedeutet, dass nicht notwendigerweise ein Bauhöhenabschnitt komplett mit seinen Objekten 2 abgeschlossen werden muss, sondern dass die Bauhöhenabschnitte I, II, III und so weiter ineinander übergehen können. Grundsätzlich ist es möglich, die Baukammer wie eine sehr hohe Trommel auszubilden, dass z. B. für die Herstellung von dentalen Objekten eine sehr hohe Anzahl von Bauebenen übereinander geschichtet werden können, ohne dass der eigentliche Bauvorgang durch Öffnen der Prozesskammer und Reinigen des Bauraumes gestoppt werden muss.
Die Verfestigung des Baumaterials 4 erfolgt über eine Bestrahlungseinrichtung, 14 die die Schichten aus Baumaterial 4 auf- oder anschmilzt und dadurch in Folge eines Schmelz- und Abkühlprozesses verfestigt. Die Bestrahlungsvorrichtung 14 besteht im Wesentlichen aus einem Laser 15, dessen Strahl 16 über einen Scanner 17 mit in der Regel zwei beweglichen Spiegeln abgelenkt wird und als Strahlung 3 gegen die Oberfläche des Baumaterials 4 gelenkt wird.
Darüber hinaus ist eine Gaseindüsung 18 vorgesehen, mit welcher ein Gasstrom in die Prozesskammer 6 eingedüst wird, und über die Bauebene 19 geführt und auf der gegenüberliegenden Seite der Prozesskammer 6 abgesaugt wird.
In Zeichnungsfigur 2 wird noch angedeutet, dass die Prozesskammer in Sektionen I, II, III und IV aufgeteilt ist, wobei in Sektion I z. B. die Beschichtervorrichtung 12 zur Durchführung des Beschichtervorganges angeordnet ist, in Sektion II der Scanner 17, z. B. ein Zeilenscanner vorgesehen ist, mit welchem die Pulverschichten aufgeschmolzen werden, in Sektion III kann dann eine mechanische Nachbearbeitung erfolgen oder es werden mittels eines Roboterarmes 32 neue Bauplatten 30 auf dem Pulverbett abgesetzt und in Sektion IV ist eine Heizvorrichtung 51 vorgesehen, die eine Schicht vorheizt, bevor sie sich erneut in den Beschichtungsabschnitt I hineindreht, in welchem eine neue Pulverschicht aufgetragen wird.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, in die Prozesskammer 6 weitere Wandungen 52 einzusetzen, um mehrere voneinander abgetrennte Baukammersegmente zu bilden.
Es sei noch erwähnt, dass die Wandungen 52 mit ihrer Unterkante bis unmittelbar über eine aufgebrachte Schicht reichen, damit eine gegenseitige Beeinflussung der Prozesskammersegmente unterbunden wird.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Objekt
3: Strahlung
4: Baumaterial
5: Gehäuse
6: Prozesskammer
7: Baukammer
8: Tragevorrichtung
9: Träger
10: Drehachse
11: Dosiereinrichtung
11': Auslass
12: Beschichtervorrichtung
13: Beschichterklinge
14: Bestrahlungsvorrichtung
15: Laser
16: Strahl
17: Scanner
18: Gaseindüsung
19: Bauebene
30: Bauplatte
31: Prozesskammerboden
32: Roboterarm
40: Überlauföffnung
41: Überlaufbehälter
50: Steuerungsvorrichtung
51: Heizvorrichtung
52: Wandung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 4927992 [0004]

Claims

Vorrichtung (1) zum Herstellen von dreidimensionalen Objekten (2) durch aufeinanderfolgendes Verfestigen von Schichten eines mittels Strahlung (3) verfestigbaren pulverartigen Baumaterials (4) an den dem jeweiligen Querschnitt des Objektes (2) entsprechenden Stellen, insbesondere SLS oder SLM Vorrichtung mit – einem Gehäuse (5), in dem eine Prozesskammer (6) angeordnet ist, – einer darin untergebrachten Baukammer (7), in welcher eine Tragevorrichtung (8) zum Tagen des Objekts (2) mit einem höhenverstellbaren Träger (9) angeordnet ist, – einer Beschichtervorrichtung (12) zum Aufbringen von Schichten des Baumaterials (4) auf die Tragevorrichtung (8) oder eine zuvor gebildete Schicht, – einer Dosiereinrichtung (11) zum Zuführen des Baumaterials (4) und – einer Bestrahlungsvorrichtung (14) zum Bestrahlen von Schichten des Baumaterials (4) an den dem jeweiligen Querschnitt des Objektes (2) entsprechenden Stellen, wobei die Bestrahlungsvorrichtung wenigstens einen Scanner (17) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der höhenverstellbare Träger (9) um eine vertikale Achse (10) drehbar angeordnet ist und ein kontinuierlicher oder quasikontinuierlicher Schichtauftrag des Baumaterials (4) entweder in Form schraubenlinienartig übereinanderliegenden Schichten oder in Form parallel übereinander liegender, durch Versatzstufen getrennten Ringscheiben oder Scheibensegmenten bei Absenkung des höhenverstellbaren Trägers (9) erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die schraubenlinienartigen Schichten des Baumaterials (4) während des Bauvorganges eines Objektes (2) eine im Wesentlichen konstante Schichtdicke aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehung des Trägers (9) mit konstanter Drehgeschwindigkeit erfolgt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während eines ununterbrochenen Produktionsvorganges mehrere auf einer oder mehreren Kreisbahnen um die vertikale Drehachse (10) herum angeordnete Objekte (2) herstellbar sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während eines ununterbrochenen Produktionsvorganges mehrere in unterschiedlichen Höhenlagen über der Tragevorrichtung angeordnete Objekte herstellbar sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtervorrichtung (12) eine sich im Wesentlichen in Radialrichtung über dem rotieren höhenverstellbaren Träger (9) ortsfest angeordnete Beschichterklinge (13) umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiereinrichtung (11, 11') zum Zuführen des pulverartigen Baumaterials (4) auf dem rotierenden Träger (9) oder einer darauf bereits angeordneten rotierenden Schicht Baumaterial (4) vor der Beschichterklinge (13) absetzt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiereinrichtung (11) nach Art eines vor der Beschichtervorrichtung angeordneten Siebbeschichters ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dass der Beschichter (12) und die Beschichterklinge (13) ortsfest in der Prozesskammer (6) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichterklinge (13) höhenverstellbar angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichterklinge (13) hinsichtlich ihres Anstellwinkels zur Achse (10) des rotierenden Trägers (9) verstellbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Randbereich eines Prozesskammerbodens (31) eine Überlauföffnung (40) angeordnet ist, an welche ein äußerer Abschnitt der Beschichtervorrichtung (12) heranreicht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestrahlungsvorrichtung (15, 17) wenigstens einen verfahrbaren Scanner (17) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Scanner (17) bezogen auf den rotierenden Träger (9) in Radialrichtung verfahrbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der um die vertikale Achse (10) verdrehbare Träger (9) rund ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Träger (9) oder auf einer auf diesem angeordneten Schicht wenigstens eine Bauplatte (30) angeordnet ist, auf welcher wenigstens ein Objekt (2) aufbaubar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der schraubenlinienartige Schichtauftrag nach Beendigung eines Bauprozesses eines Objektes (2) und vor Beginn eines Bauprozesses eines weiteren Objektes (2) hinsichtlich seiner Dicke veränderbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet, durch eine Steuerungsvorrichtung (50) zur Ansteuerung des mindestens einen Scanners (17) derart, dass sie eine Scannerspiegelablenkung abhängig von der Rotationsgeschwindigkeit des höhenverstellbaren Trägers (9) entlang einer Kreisbahn steuert.
Verfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Objekten (2) durch aufeinanderfolgendes Verfestigen von Schichten eines mittels Strahlung (3) verfestigbaren pulverartigen Baumaterials (4) an den den jeweiligen Querschnitt des Objektes (2) entsprechenden Stellen, insbesondere SLS- oder SLM-Verfahren mit folgenden Merkmalen: – Vorsehen einer SLS- oder SLM-Vorrichtung mit einem Gehäuse (5), in welchem eine Prozesskammer (6) angeordnet ist, – einer darin untergebrachten Baukammer (7) in welcher eine Tragevorrichtung (8) zum Tragen des Objektes mit einem höhenverstellbaren Träger angeordnet ist, einer Beschichtervorrichtung (12) zum Aufbringen von Schichten des Baumaterials (4) auf die Tragevorrichtung (8) oder eine zuvor gebildete Schicht, einer Dosiereinrichtung (11) zum Zuführen des Baumaterials (4) und einer Bestrahlungsvorrichtung (14) zum Bestrahlen von Schichten des Baumaterials (4) an den dem jeweiligen Querschnitt des Objektes (2) entsprechenden Stellen, wobei die Bestrahlungsvorrichtung wenigstens einen Scanner (17) umfasst, gekennzeichnet durch folgende Merkmale – rotierender Antrieb des höhenverstellbaren Trägers (9) um eine vertikale Achse (10) und – kontinuierliches Auftragen von Schichten des Baumaterials (4) in Form von entweder schraubenlinienartig übereinanderliegenden Schichten mit im wesentlichen gleicher Sichtdicke oder in Form von parallel übereinander liegenden, durch Versatzstufen getrennten Ringscheiben oder Scheibensegmenten bei stufiger Absenkung des höhenverstellbaren Trägers (9) wobei – ein Schichtauftrag des Baumaterials (4) und ein Belichten des Baumaterials (4) gleichzeitig erfolgt.