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DE102015211170A1 - Device and method for producing a three-dimensional object - Google Patents

Device and method for producing a three-dimensional object Download PDF

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DE102015211170A1
DE102015211170A1 DE102015211170.9A DE102015211170A DE102015211170A1 DE 102015211170 A1 DE102015211170 A1 DE 102015211170A1 DE 102015211170 A DE102015211170 A DE 102015211170A DE 102015211170 A1 DE102015211170 A1 DE 102015211170A1
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DE
Germany
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heating device
heating
heater
platform
producing
Prior art date
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Application number
DE102015211170.9A
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German (de)
Inventor
Robert Eichner
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EOS GmbH
Original Assignee
EOS GmbH
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Publication date
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Abstract

Eine Heizvorrichtung (10) für eine Vorrichtung (1) zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes (2) durch selektives schichtweises Verfestigen von pulverförmigem Aufbaumaterial an den dem Querschnitt des herzustellenden Objektes (2) in der jeweiligen Schicht entsprechenden Stellen auf einer Bauplattform (7) ist zur Verbindung mit der Bauplattform (7) ausgebildet und weist einen ersten elektrischen Anschluss (202) zum Zuführen eines elektrischen Stroms auf. Des Weiteren umfasst die Heizvorrichtung (1) eine Heizeinrichtung (101) mit zumindest einem Heizelement (102) und ist lösbar an eine in der Vorrichtung vorhandenen Trägervorrichtung (11) befestigbar. Die Heizvorrichtung (10) umfasst eine Seitenisolation (104), bevorzugt eine vollständig seitlich um die Heizeinrichtung (101) umlaufende Seitenisolation (104).A heating device (10) for a device (1) for producing a three-dimensional object (2) by selective layer-wise solidification of powdery building material at the locations corresponding to the cross-section of the object to be produced (2) in the respective layer on a building platform (7) Formed connection with the building platform (7) and has a first electrical connection (202) for supplying an electric current. Furthermore, the heating device (1) comprises a heating device (101) with at least one heating element (102) and can be fastened detachably to a carrier device (11) present in the device. The heating device (10) comprises a side insulation (104), preferably a side insulation (104) running completely laterally around the heating device (101).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes durch Verfestigen eines Baumaterials. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Heizvorrichtung und einen Aus- oder Nachrüstsatz für eine derartige Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Aus- oder Nachrüsten.The invention relates to an apparatus and a method for producing a three-dimensional object by solidifying a building material. Furthermore, the invention relates to a heater and a retrofit or retrofit kit for such a device and a method for upgrading or retrofitting.

Vorrichtungen zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts durch Verfestigen eines Baumaterials sind beispielsweise aus dem Lasersintern bekannt. Als Baumaterial werden beispielsweise Kunststoffpulver oder Metallpulver verwendet, wobei Metallpulver meist einen deutlich höheren Schmelzpunkt aufweisen als Kunststoffpulver. Daher treten insbesondere bei der Fertigung von Bauteilen aus metallischen Baumaterialien durch eine inhomogene Temperaturverteilung im Pulverbett thermische Spannungen auf, die zu einer Rissbildung und zum Verzug des Bauteils führen können. Um derartige inhomogene Temperaturverteilungen im Pulverbett zu vermeiden, ist es vorteilhaft, das Pulverbett aufzuheizen.Devices for producing a three-dimensional object by solidifying a building material are known, for example, from laser sintering. As building material, for example, plastic powder or metal powder are used, wherein metal powder usually have a much higher melting point than plastic powder. Therefore occur in particular in the manufacture of components made of metallic construction materials by an inhomogeneous temperature distribution in the powder bed thermal stresses that can lead to cracking and distortion of the component. In order to avoid such inhomogeneous temperature distributions in the powder bed, it is advantageous to heat the powder bed.

Zum Aufheizen des Pulverbettes ist aus der DE 10104732 C1 eine Heizplatte zum Beheizen einer Substratplatte bekannt, auf welcher das Objekt aufgebaut wird. Um dem thermischen Verzug des Trägers vorzubeugen, ist eine Isolationsplatte vorgesehen, welche die aufliegende Heizplatte gegen den Träger isoliert. Zudem ist die Heizplatte von der Seitenwandung beabstandet, so dass die Wärmeisolation zwischen dem heißen Bauteil und den Seitenwänden des Bauraums von dem umgebenden Pulver übernommen wird, da die Wärmeleitung der Pulverschüttung sehr gering ist.To heat the powder bed is from the DE 10104732 C1 a heating plate for heating a substrate plate on which the object is constructed. In order to prevent the thermal distortion of the wearer, an insulation plate is provided, which isolates the overlying heating plate against the carrier. In addition, the heating plate is spaced from the side wall, so that the heat insulation between the hot component and the side walls of the installation space is taken over by the surrounding powder, since the heat conduction of the powder bed is very low.

Die DE 10342880 A1 offenbart eine Vorrichtung zum schichtweisen Herstellen eines dreidimensionalen Objekts mit einer Heizplatte sowie einer Kühlplatte. Auf der Heizplatte ist eine Substratplatte vorgesehen, auf welcher das Objekt aufbaubar ist. Eine in der Substratplatte vorgesehene Vertiefung kompensiert die thermisch induzierte Verformung der Substratplatte. Die Kühlplatte ist von Kühlkanälen durchzogen. Ferner können auch in der Heizplatte und/oder der Seitenwandung Kühlkanäle vorgesehen sein. Die Kühlung erfolgt durch ein geeignetes Kühlmedium, welches den Kühlkanälen zugeführt wird.The DE 10342880 A1 discloses a device for producing a three-dimensional object in layers with a heating plate and a cooling plate. On the heating plate, a substrate plate is provided on which the object is buildable. A recess provided in the substrate plate compensates for the thermally induced deformation of the substrate plate. The cooling plate is traversed by cooling channels. Furthermore, cooling channels can also be provided in the heating plate and / or the side wall. The cooling takes place by means of a suitable cooling medium, which is supplied to the cooling channels.

Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen kann die Substratplatte bzw. Bauplattform nach Beendigung des Bauvorganges nicht ohne weiteres mit dem hergestellten Objekt aus dem Bauraum heraus entnommen werden. Sowohl das Objekt als auch die Unterlage haben eine hohe Temperatur, so dass diese vor der Entnahme zuerst abkühlen müssen. Während des Abkühlens verbleibt das Objekt im Bauraum, so dass die Maschine nicht für den nächsten Bauvorgang verfügbar ist. Aus der DE 10342880 A1 ist ein Kühlsystem zur beschleunigten Abkühlung des hergestellten Objekts bekannt, doch auch hier verbleibt das Objekt während des Abkühlens im Bauraum. Zudem ist das Kühlsystem sehr aufwändig und erfordert einen zusätzlichen Kühlkreislauf im Bauraum.In the devices known from the prior art, the substrate plate or construction platform after completion of the construction process can not be readily removed with the manufactured object from the space out. Both the object and the base have a high temperature, so they must first cool before removal. During cooling, the object remains in the installation space, so that the machine is not available for the next construction process. From the DE 10342880 A1 is a cooling system for accelerated cooling of the manufactured object known, but also here the object remains during cooling in the space. In addition, the cooling system is very complex and requires an additional cooling circuit in the installation space.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren der oben genannten Art bereitzustellen. Hierbei soll beispielsweise ermöglicht werden, das fertig hergestellte Objekt zügig, bevorzugt noch vor dem Abkühlen, aus der Vorrichtung zu entnehmen. Alternativ oder ergänzend sollen damit Bauvorgänge unterschiedlicher Solltemperaturen durchführbar sein.The object of the present invention is to provide an improved device and a corresponding method of the type mentioned above. In this case, it should be possible, for example, to remove the finished object quickly, preferably even before cooling, from the device. Alternatively or additionally, construction processes of different setpoint temperatures should be feasible.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Heizvorrichtung gemäß Patentanspruch 1, einen Aus- oder Nachrüstsatz gemäß Patentanspruch 8, eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 9, und ein Verfahren gemäß Patentanspruch 12 oder 13. Weiterbildungen der Erfindung sind jeweils in den Unteransprüchen gegeben. Dabei können der Aus- oder Nachrüstsatz, die Vorrichtung sowie die Verfahren auch durch die in den Unteransprüchen ausgeführten Merkmale der jeweiligen erfindungsgemäßen Heizvorrichtung weitergebildet sein oder jeweils auch umgekehrt und beliebig untereinander.The object is achieved by a heating device according to claim 1, an extension or retrofit kit according to claim 8, a device according to claim 9, and a method according to claim 12 or 13. Further developments of the invention are given in the dependent claims. In this case, the kit or retrofit kit, the device and the method can also be further developed by the features of the respective heating device according to the invention carried out in the subclaims or in each case also vice versa and arbitrarily with each other.

Erfindungsgemäß ist eine Heizvorrichtung vorgesehen für eine Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes durch selektives schichtweises Verfestigen von pulverförmigem Aufbaumaterial an den dem Querschnitt des herzustellenden Objektes in der jeweiligen Schicht entsprechenden Stellen auf einer Bauplattform. Die Heizvorrichtung ist zur Verbindung mit der Bauplattform ausgebildet und weist einen ersten elektrischen Anschluss zum Zuführen eines elektrischen Stroms auf. Des Weiteren umfasst die Heizvorrichtung eine Heizeinrichtung mit zumindest einem Heizelement und ist lösbar an eine in der Vorrichtung vorhandenen Trägervorrichtung befestigbar. Die Heizvorrichtung umfasst eine Seitenisolation, bevorzugt eine vollständig seitlich um die Heizeinrichtung umlaufende Seitenisolation.According to the invention, a heating device is provided for a device for producing a three-dimensional object by selective layer-by-layer solidification of pulverulent build-up material on the sites corresponding to the cross section of the object to be produced in the respective layer on a construction platform. The heating device is designed for connection to the construction platform and has a first electrical connection for supplying an electrical current. Furthermore, the heating device comprises a heating device with at least one heating element and can be fastened detachably to a carrier device present in the device. The heating device comprises a side insulation, preferably a side insulation which completely revolves laterally around the heating device.

Da die Heizeinrichtung seitlich isoliert ist, kann die gesamte Heizvorrichtung unmittelbar nach Fertigstellung des Objektes mit der darauf befestigten Bauplattform und dem Objekt aus dem Bauraum heraus entnommen werden. Somit kann das Objekt außerhalb des Bauraums zum Abkühlen belassen werden und die Vorrichtung steht für einen nächsten Bauvorgang zur Verfügung. Diese Zeitersparnis erhöht die Effizienz und somit die Wirtschaftlichkeit einer Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes durch Verfestigen eines Baumaterials.Since the heater is laterally insulated, the entire heater can be removed from the space immediately after completion of the object with the build platform attached thereto and the object. Thus, the object can be left outside the installation space for cooling and the device is available for a next construction process. This time saving increases the efficiency and thus the economy of a device for producing a three-dimensional object by solidifying a building material.

Vorzugsweise weist die Heizvorrichtung einen Isolationssockel auf. Durch die zusätzliche Isolation der Unterseite der Heizeinrichtung wird zum Beispiel einem thermischen Verzug der Trägervorrichtung vorgebeugt. Zudem vereinfacht sich die Entnahme des fertiggestellten Objekts, da die Heizvorrichtung zur Entnahme auch an ihrer isolierten Unterseite angegriffen werden kann und zum Abkühlen ohne weitere Isolationsmaßnahmen auf einer Unterlage belassen werden kann.Preferably, the heating device has an insulating base. The additional insulation of the underside of the heater, for example, a thermal distortion of the support device is prevented. In addition, the removal of the finished object is simplified because the heater can be attacked for removal on their isolated bottom and can be left to cool without further isolation measures on a surface.

Vorzugsweise weist die Heizeinrichtung zumindest eine Heizpatrone auf. Dadurch kann die Heizeinrichtung unter anderem mit einer gewünschten Temperatur betrieben werden und insbesondere auch bei hohen Temperaturen betrieben werden.The heating device preferably has at least one heating cartridge. As a result, the heating device can be operated, inter alia, at a desired temperature and, in particular, can also be operated at high temperatures.

Die Bauplattform ist mit der Heizvorrichtung fest oder lösbar verbunden. Dadurch wird eine gute Stabilität der Bauplattform während des Aufbauprozesses gewährleistet.The construction platform is fixedly or detachably connected to the heating device. This ensures good stability of the build platform during the build process.

Vorzugsweise ist die Dicke der Seitenisolation an die seitlichen Abmessungen der Heizeinrichtung angepasst bzw. die Seitenisolation umschließt die Bauplattform formschlüssig.The thickness of the side insulation is preferably adapted to the lateral dimensions of the heating device, or the side insulation encloses the construction platform in a form-fitting manner.

Alternativ oder ergänzend umfasst die Heizvorrichtung eine Mehrzahl unterschiedlicher Seitenisolationen, deren thermische Isolationswirkungen unterschiedlich sind und die untereinander ausgewechselt werden können. Dabei können insbesondere die Dicken der Seitenisolationen unterschiedlich sein und/oder die Seitenisolationen aus Materialien mit unterschiedlicher thermischer Leitfähigkeit gebildet sein. Dadurch kann eine für den Bauvorgang geeignete Seitenisolation ausgewählt und an der Heizvorrichtung angebracht werden. Somit sind also verschiedene Heiztemperaturen bei gleich bleibend guter Isolationswirkung realisierbar.Alternatively or additionally, the heating device comprises a plurality of different side insulations whose thermal insulation effects are different and which can be interchanged. In particular, the thicknesses of the side insulations may be different and / or the side insulations may be formed of materials having different thermal conductivity. As a result, a suitable for the construction process side insulation can be selected and attached to the heater. Thus, therefore, different heating temperatures can be realized with consistently good insulation effect.

Auch die Heizeinrichtung bzw. deren Heizelemente können auswechselbar in der Heizvorrichtung ausgebildet sein. Es kann dann eine entsprechend der Heizleistung der jeweils in der Heizvorrichtung eingesetzten Heizeinrichtung bzw. des/der Heizelements/e in ihrer Isolationswirkung (bevorzugt nicht in ihrer Dicke, sondern in ihrem Material) angepasste Seitenisolation verwendet werden.The heating device or its heating elements can also be formed replaceably in the heating device. It can then be used in accordance with the heating power of each used in the heater heater or of / the heating / e in their insulating effect (preferably not in their thickness, but in their material) adapted side insulation.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die die Heizvorrichtung dazu ausgebildet, mittels eines Schnellspannsystems an der Trägervorrichtung befestigt zu werden. Dieser Aspekt der Erfindung kann für sich alleine stehen oder in Kombination mit den oben beschriebenen Erfindungsmerkmalen angewendet werden. Entsprechend umfasst die Erfindung auch ein Verfahren zum Aus- oder Nachrüsten einer Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts durch selektives schichtweises Verfestigen von pulverförmigem Aufbaumaterial an den dem Querschnitt des herzustellenden Objektes in der jeweiligen Schicht entsprechenden Stellen auf einer Bauplattform, wobei das Verfahren folgende Schritte in beliebiger Reihenfolge enthält: Verbinden einer Heizvorrichtung mittels eines Schnellspannsystems an einer in der Vorrichtung vorhandenen Trägervorrichtung.According to a further aspect of the invention, the heating device is designed to be fastened to the carrier device by means of a quick-release system. This aspect of the invention may stand alone or be used in combination with the inventive features described above. Accordingly, the invention also encompasses a method for upgrading or retrofitting a device for producing a three-dimensional object by selective layer-by-layer solidification of pulverulent build-up material at the locations corresponding to the cross-section of the object to be produced in the respective layer on a construction platform, wherein the method comprises the following steps in arbitrary Order includes: Connecting a heating device by means of a quick-release system to a carrier device present in the device.

Das Schnellspannsystem ist vorzugsweise als eine Kombination aus einem Zapfen und einer mit dem Zapfen durch Einrasten zusammenwirkenden Vertiefung ausgebildet, welche Vertiefung zur Aufnahme des Zapfens ausgestaltet ist. Dadurch kann die Heizvorrichtung auf einfache und schnelle Weise an oder auf der Trägervorrichtung befestigt werden.The quick-release system is preferably formed as a combination of a pin and cooperating with the pin by snapping recess, which recess is designed for receiving the pin. Thereby, the heater can be easily and quickly attached to or on the support device.

Ein erfindungsgemäßer Aus- oder Nachrüstsatz für eine Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes durch selektives schichtweises Verfestigen von pulverförmigem Aufbaumaterial an den dem Querschnitt des herzustellenden Objektes in der jeweiligen Schicht entsprechenden Stellen auf einer Bauplattform umfasst eine Mehrzahl von Heizvorrichtungen. Zumindest zwei der Heizvorrichtungen des Aus- oder Nachrüstsatzes unterscheiden sich in der thermischen Isolationswirkung ihrer Seitenisolationen. Insbesondere sind die Dicken der Seitenisolationen unterschiedlich und/oder die Seitenisolationen sind aus Materialien mit unterschiedlicher thermischer Leitfähigkeit gebildet.An inventive retrofit or retrofit kit for a device for producing a three-dimensional object by selective layer-wise solidification of powdered building material at the cross-section of the object to be produced in the respective layer corresponding locations on a construction platform comprises a plurality of heaters. At least two of the heaters of the kit or retrofit kit differ in the thermal insulation effect of their side insulation. In particular, the thicknesses of the side insulations are different and / or the side insulations are formed of materials of different thermal conductivity.

Dadurch ist es beispielsweise möglich, eine Heizvorrichtung aus dem Aus- oder Nachrüstsatz auszuwählen, welche eine Isolationswirkung aufweist, die für eine in dem Bauraum während des Bauvorganges herrschende Solltemperatur geeignet bzw. ausgebildet ist. So kann jeweils flexibel die geeignete Heizvorrichtung aus dem Aus- oder Nachrüstsatz ausgewählt werden, die für die Solltemperatur möglichst optimal abgestimmt ist.This makes it possible, for example, to select a heater from the kit or retrofit kit, which has an insulating effect that is suitable or designed for a prevailing in the space during the construction process target temperature. Thus, each flexible the appropriate heating device can be selected from the kit or retrofit kit, which is tuned as optimally as possible for the target temperature.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes durch selektives schichtweises Verfestigen von pulverförmigem Aufbaumaterial an den dem Querschnitt des herzustellenden Objektes in der jeweiligen Schicht entsprechenden Stellen umfasst eine Bauplattform, auf welcher das Objekt aufbaubar ist, und eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung bzw. einen erfindungsgemäßen Aus- oder Nachrüstsatz mit einer Mehrzahl von Heizvorrichtungen. Dadurch kann eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung und/oder ein erfindungsgemäßer Aus- oder Nachrüstsatz in einer derartigen Vorrichtung verwendet werden.A device according to the invention for producing a three-dimensional object by selective layer-by-layer solidification of pulverulent building material at the locations corresponding to the cross-section of the object to be produced in the respective layer comprises a building platform on which the object can be built up, and a heating device or an inventive or Retrofit kit with a plurality of heaters. As a result, a heating device according to the invention and / or an inventive kit or retrofit kit can be used in such a device.

Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung eine Trägervorrichtung mit einem zweiten elektrischen Anschluss, wobei der zweite elektrische Anschluss geeignet ist, die Heizvorrichtung über den ersten elektrischen Anschluss der Heizvorrichtung mit elektrischem Strom zu versorgen. Dadurch kann das Heizelement der Heizvorrichtung zum Beispiel einfach mit Heizstrom versorgt werden. Preferably, the device comprises a carrier device with a second electrical connection, wherein the second electrical connection is suitable for supplying the heating device with electrical current via the first electrical connection of the heating device. As a result, the heating element of the heating device, for example, can be easily supplied with heating current.

Vorzugsweise sind der erste und zweite elektrische Anschluss als Steckverbindungsfelder ausgebildet. Eine derartige Steckverbindung ermöglicht etwa ein einfaches elektrisches Verbinden der Heizvorrichtung.Preferably, the first and second electrical connection are formed as plug connection fields. Such a connector allows about a simple electrical connection of the heater.

Vorzugsweise sind der erste und zweite elektrische Anschluss so ausgebildet und/oder so zueinander angeordnet, dass ein elektrisches Verbinden der Heizvorrichtung mit der Trägervorrichtung automatisch bei einem mechanischen Verbinden der Heizvorrichtung mit der Trägervorrichtung erfolgt. Dies erlaubt ein schnelles und einfaches elektrisches Verbinden der Heizvorrichtung mit der Trägervorrichtung zum Zuführen eines elektrischen Stroms.Preferably, the first and second electrical connections are formed and / or arranged relative to one another such that an electrical connection of the heating device to the carrier device takes place automatically when the heating device is mechanically connected to the carrier device. This allows a quick and easy electrical connection of the heater to the carrier device for supplying an electric current.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Aus- oder Nachrüsten einer Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes durch selektives schichtweises Verfestigen von pulverförmigem Aufbaumaterial an den dem Querschnitt des herzustellenden Objektes in der jeweiligen Schicht entsprechenden Stellen auf einer Bauplattform, enthält folgende Schritte in beliebiger Reihenfolge:

  • – Verbinden einer Heizvorrichtung, die eine Heizeinrichtung mit zumindest einem Heizelement umfasst, mit der Bauplattform und Anschluss der Heizvorrichtung zum Zuführen eines elektrischen Stroms,
  • – lösbares Befestigen der Heizvorrichtung an einer in der Vorrichtung vorhandenen Trägervorrichtung,
  • – Ausstatten der Heizvorrichtung mit einer Seitenisolation, bevorzugt einer vollständig seitlich um die Heizeinrichtung umlaufenden Seitenisolation.
A method according to the invention for upgrading or retrofitting a device for producing a three-dimensional object by selective layer-by-layer solidification of pulverulent build-up material at the locations corresponding to the cross-section of the object to be produced in the respective layer on a build platform contains the following steps in any order:
  • Connecting a heating device comprising a heating device with at least one heating element to the building platform and connecting the heating device for supplying an electric current,
  • Releasably securing the heating device to a support device provided in the device,
  • - Equipping the heater with a side insulation, preferably a completely laterally around the heater circumferential side insulation.

Dadurch kann für jeden Bauvorgang eine Heizvorrichtung verwendet werden, welche eine für eine in dem Bauraum während des Bauvorganges herrschende Solltemperatur geeignete Isolationswirkung aufweist. Zudem kann die gesamte Heizvorrichtung unmittelbar nach Fertigstellung des Objektes mit der darauf befestigten Bauplattform und dem Objekt aus dem Bauraum heraus entnommen werden, da die Heizvorrichtung seitlich isoliert ist.As a result, a heating device can be used for each construction process, which has a suitable for a prevailing in the space during the construction process target temperature insulation effect. In addition, the entire heater can be removed immediately after completion of the object with the construction platform mounted thereon and the object out of the space, since the heater is laterally insulated.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes durch selektives schichtweises Verfestigen von pulverförmigem Aufbaumaterial an den dem Querschnitt des herzustellenden Objektes in der jeweiligen Schicht entsprechenden Stellen enthält zusätzlich folgenden Schritt:

  • – schichtweises Aufbauen des herzustellenden Objekts auf der Bauplattform.
A method according to the invention for producing a three-dimensional object by selective layer-by-layer solidification of pulverulent build-up material at the locations corresponding to the cross section of the object to be produced in the respective layer additionally comprises the following step:
  • - Layered building of the object to be manufactured on the construction platform.

Dadurch ist es möglich ein dreidimensionales Objekt in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung schichtweise herzustellen.This makes it possible to produce a three-dimensional object in a device according to the invention in layers.

Vorzugsweise wird die thermische Isolationswirkung einer gewählten Seitenisolation der Heizvorrichtung in Abhängigkeit von einer Solltemperatur für das schichtweise Aufbauen gewählt. Dadurch kann die Vorrichtung für Bauvorgänge unterschiedlicher Solltemperaturen genutzt werden und nur bezüglich der Seitenisolation der Heizvorrichtung adaptiert werden.The thermal insulation effect of a selected side insulation of the heating device is preferably selected as a function of a setpoint temperature for the layered construction. As a result, the device can be used for building operations of different setpoint temperatures and adapted only with respect to the side insulation of the heater.

Vorzugsweise ist das Aufbaumaterial ein metallisches Material bzw. die Heizvorrichtung ist dazu ausgebildet, die Bauplattform auf eine Temperatur von zumindest 200°C, bevorzugt zumindest 500°, besonders bevorzugt zumindest 800°C aufzuheizen. Dadurch können die insbesondere bei metallischen Aufbaumaterialien notwendigen hohen Solltemperaturen, welche während des Bauvorganges im Bauraum herrschen, realisiert werden.The building material is preferably a metallic material or the heating device is designed to heat the construction platform to a temperature of at least 200 ° C., preferably at least 500 °, particularly preferably at least 800 ° C. As a result, it is possible to realize the high setpoint temperatures which are necessary in particular in the case of metallic construction materials and which prevail in the installation space during the construction process.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und anhand der beigefügten Zeichnungen. Von den Figuren zeigen:Further features and advantages of the invention will become apparent from the description of embodiments and with reference to the accompanying drawings. From the figures show:

1 einen schematischen seitlichen Querschnitt einer Laser-Sintervorrichtung mit einer Heizvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung 1 a schematic side cross-section of a laser sintering device with a heating device according to an embodiment of the present invention

2 eine schematische perspektivische Ansicht der Heizvorrichtung von oben mit an zwei Seiten angebrachter Seitenisolation 2 a schematic perspective view of the heater from above with two sides mounted side insulation

3 eine schematische perspektivische Ansicht der Heizvorrichtung von oben mit aufgesetzter Bauplattform 3 a schematic perspective view of the heater from above with attached construction platform

4 eine schematische perspektivische Ansicht der Heizvorrichtung von unten. 4 a schematic perspective view of the heater from below.

Im Folgenden wird mit Bezug auf 1 eine Ausführungsform einer Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes durch Verfestigen eines Baumaterials beschrieben.The following is with reference to 1 an embodiment of an apparatus for producing a three-dimensional object by solidifying a building material described.

Die in 1 dargestellte Vorrichtung ist eine Lasersinter- oder Laserschmelzvorrichtung 1 mit einem nicht dargestellten Maschinengehäuse, in dem das herzustellende Objekt 2 auf einer vorgefertigten Bauplattform 7 schichtweise hergestellt wird.In the 1 The device shown is a laser sintering or laser melting device 1 with a machine housing, not shown, in which the object to be produced 2 on a prefabricated construction platform 7 is produced in layers.

Um ein gutes Haften des herzustellenden Objektes 2 an der Bauplattform 7 sicherzustellen, besteht die Bauplattform 7 aus dem gleichen Material wie das Aufbaumaterial, aus welchem das herzustellender Objekt 2 gefertigt wird, oder aus einer Legierung des Aufbaumaterials, oder aus einem mit diesem gut verträglichen, d. h. gut stoffschlüssig verbindbaren, Material. To ensure good adhesion of the object to be produced 2 at the building platform 7 to make sure the build platform exists 7 from the same material as the building material from which the object to be manufactured 2 is made of an alloy of the building material, or of a well-tolerated with this, ie good cohesively connectable material.

Ein Rahmen 3 bildet die Seitenwand eines nach oben offenen Behälters, in dem der Bauvorgang stattfindet. Die Bauplattform 7 ist auf einer in 1 schematisch dargestellten Heizvorrichtung 10 angeordnet. Die Heizvorrichtung 10 ist auf oder an einer Trägervorrichtung 11 angeordnet, welche den Boden des nach oben offenen Behälters bildet. Zwischen der Heizvorrichtung 10 und der Trägervorrichtung 11 können noch weitere, in 1 nicht gezeigte Elemente angeordnet sein.A frame 3 forms the side wall of an upwardly open container in which the construction process takes place. The construction platform 7 is on an in 1 schematically illustrated heater 10 arranged. The heater 10 is on or on a support device 11 arranged, which forms the bottom of the container open at the top. Between the heater 10 and the carrier device 11 can still more, in 1 be arranged not shown elements.

Des Weiteren ist ein Vertikalantrieb 12 vorgesehen, der die Höhenverfahrbarkeit der Trägervorrichtung 11 gewährleistet und somit der Einstellung der vertikalen Position der darauf oder daran angeordneten Heizvorrichtung 10 und der Bauplattform 7 dient. Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform ist die unterste Stellung der Bauplattform 7 nach vollständiger Fertigstellung des dreidimensionalen Objekts 2 dargestellt, umgeben von unverfestigt gebliebenem Pulver 13.Furthermore, a vertical drive 12 provided that the Höhenverfahrbarkeit the carrier device 11 ensures and thus the adjustment of the vertical position of the heater disposed thereon or thereto 10 and the build platform 7 serves. At the in 1 the embodiment shown is the lowest position of the construction platform 7 after complete completion of the three-dimensional object 2 represented surrounded by unconsolidated powder 13 ,

Oberhalb des nach offenen Behälters ist eine Ablenkvorrichtung 4 eines Lasers 5 angeordnet, um einen Laserstrahl 6 abzulenken und auf die Bauplattform 7 bzw. darauf geschichtetes pulverförmiges Material zu fokussieren, welches schichtweise auf die Bauplattform 7 durch einen Beschichter 9 aufgetragen wird.Above the open container is a deflection device 4 a laser 5 arranged to a laser beam 6 distract and onto the build platform 7 or to focus on layered powdery material, which layers on the build platform 7 through a coater 9 is applied.

Des Weiteren ist eine Steuervorrichtung 8 vorgesehen, welche mit dem Laser 5 bzw. der Ablenkvorrichtung 4 bzw. dem Beschichter 9 bzw. dem Vertikalantrieb 12 verbunden ist und den Bauvorgang steuert.Furthermore, a control device 8th provided, which with the laser 5 or the deflection device 4 or the coater 9 or the vertical drive 12 is connected and controls the construction process.

2 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht der Heizvorrichtung 10 von oben. Die Heizvorrichtung 10 enthält eine Heizplatte 101, sowie einen Isolationssockel 103, auf dem die Heizplatte 101 angebracht ist. Seitlich der Heizplatte 101 ist eine Seitenisolation 104 angebracht, welche die Heizplatte 101 seitlich, bevorzugt vollständig seitlich, das heißt entlang der gesamten seitlichen Begrenzung der Heizplatte 101 in mindestens einer Ebene, umgibt. In 2 ist die Seitenisolation 104 zur besseren Ansicht nur an zwei Seiten der Heizplatte 101 gezeigt. Bevorzugt umspannt die Seitenisolation 104 jedoch alle vier Seiten der Heizplatte 101. 2 shows a schematic perspective view of the heater 10 from above. The heater 10 contains a heating plate 101 , as well as an isolation socket 103 on which the heating plate 101 is appropriate. Side of the heating plate 101 is a side isolation 104 attached, which is the heating plate 101 laterally, preferably completely laterally, that is along the entire lateral boundary of the heating plate 101 in at least one level, surrounds. In 2 is the side isolation 104 for a better view only on two sides of the heating plate 101 shown. Preferably, the side insulation spans 104 however, all four sides of the hot plate 101 ,

Die Heizplatte 101 enthält zumindest eine Heizpatrone 102, bevorzugt mehrere Heizpatronen 102. Zusätzlich zu den Heizpatronen 102 oder anstelle dieser kann die Heizplatte 101 auch ein weiteres Heizelement oder mehrere weitere Heizelemente wie beispielsweise Rohrleiterelemente und/oder elektrische Leiterbahnen enthalten. Besonders gut als Heizelement geeignet sind Heizpatronen 102, da diese in der Regel die Bauplattform 7 auf höhere Temperaturen aufheizen können als beispielsweise Rohrleiterelemente und/oder elektrische Leiterbahnen.The heating plate 101 contains at least one heating cartridge 102 , prefers several heating cartridges 102 , In addition to the heating cartridges 102 or instead of this, the heating plate 101 also contain a further heating element or a plurality of further heating elements such as pipe conductor elements and / or electrical conductor tracks. Heating cartridges are particularly suitable as a heating element 102 as these are usually the build platform 7 can heat to higher temperatures than, for example, pipe conductors and / or electrical conductors.

Die Seitenisolation 104 und der Isolationssockel 103 sind aus einem gut isolierenden Material, wie zum Beispiel aus einem in sich silikonverklebten Glimmer, gefertigt. Die Seitenisolation 104 und der Isolationssockel 103 können aus dem gleich oder aus unterschiedlichen Materialien ausgebildet sein.The side isolation 104 and the isolation socket 103 are made of a good insulating material, such as a silicone-glued mica. The side isolation 104 and the isolation socket 103 can be made of the same or different materials.

Die Seitenisolation 104 ist mittels einer nicht näher gezeigten lösbaren Befestigungsvorrichtung auf dem Isolationssockel 103 um die Heizplatte 101 herum befestigbar. Es können verschiedene Seitenisolationen 104, welche verschiedene seitliche Erstreckungen (Dicken) ihrer Wandungen aufweisen, verwendet werden. Mit zunehmender Dicke der Seitenisolation 103 erhöht sich die Isolationswirkung zwischen dem auf der Seite der Heizplatte 101 liegenden von der Seitenisolation 104 begrenzten inneren Bereich der Heizvorrichtung 10 und dem der Heizplatte 101 gegenüberliegenden äußeren Bereich.The side isolation 104 is by means of a releasable fastening device not shown in detail on the insulating base 103 around the heating plate 101 attachable around. It can have different side insulations 104 , which have different lateral extensions (thicknesses) of their walls can be used. With increasing thickness of the side insulation 103 increases the insulation effect between the on the side of the hot plate 101 lying from the side isolation 104 limited inner area of the heater 10 and the heating plate 101 opposite outer area.

Des Weiteren weist die Heizvorrichtung 10 an ihrer Unterseite einen ersten Anschluss 202 zum Zuführen eines elektrischen Stroms und ein Befestigungselement 201 auf, die in 4 gezeigt sind und später näher beschrieben werden.Furthermore, the heating device 10 on its underside a first connection 202 for supplying an electric current and a fixing element 201 on that in 4 are shown and described in more detail later.

3 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht der Heizvorrichtung 10 von oben mit auf- oder eingesetzter Bauplattform 7. Die Bauplattform 7 ist mittels eines lösbaren Befestigungselements, das in dieser Ausführungsform als Verschraubung 105 ausgebildet, aber nicht darauf eingeschränkt ist, an der Heizvorrichtung 10 befestigt. Alternativ dazu kann die Bauplattform 7 auch fest, das heißt unlösbar, auf der Heizvorrichtung 10 montiert sein. 3 shows a schematic perspective view of the heater 10 from above with built-in or built construction platform 7 , The construction platform 7 is by means of a releasable fastener, which in this embodiment as a screw 105 trained but not limited to the heater 10 attached. Alternatively, the build platform 7 also fixed, that is insoluble, on the heater 10 be mounted.

Die geometrische Form der Bauplattform 7 ist bevorzugt derart an die Seitenisolation 104 angepasst, dass die Bauplattform 7 von der Seitenisolation 104 berandet wird. Die Seitenisolation 104 umschließt die Bauplattform 7 dabei formschlüssig, so dass kein Spalt entsteht, in welchen unverfestigtes Aufbaumaterial hinein fallen kann.The geometric shape of the construction platform 7 is preferably so on the side insulation 104 adapted that the build platform 7 from the side isolation 104 is bounded. The side isolation 104 encloses the build platform 7 while form-fitting, so that no gap is formed, in which unconsolidated building material can fall into it.

Die Heizvorrichtung 10 ist dazu ausgebildet die Bauplattform 7 auf eine Temperatur von zumindest 200°C aufzuheizen, bevorzugt auf zumindest 500°C, weiter bevorzugt auf zumindest 800°C.The heater 10 is designed to the build platform 7 to a temperature of at least 200 ° C, preferably at least 500 ° C, more preferably at least 800 ° C.

Eine Heizvorrichtung kann eine Mehrzahl von Seitenisolationen enthalten, deren thermische Isolationswirkungen unterschiedliche sind. Aus der Mehrzahl von Seitenisolationen kann eine für den Bauvorgang geeignete ausgewählt und an der Heizvorrichtung angebracht werden.A heater may include a plurality of side insulators whose thermal insulation effects are different. Out of the plurality of side isolations, one suitable for the construction process can be selected and attached to the heater.

4 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht der Heizvorrichtung 10 von unten. Die Heizvorrichtung 10 weist an ihrer Unterseite eine lösbare Befestigungsvorrichtung 201 auf, über die die Heizvorrichtung 10 auf oder an der Trägervorrichtung 11 befestigt ist. Die Befestigungsvorrichtung 201 ist bevorzugt als mechanische Befestigungsvorrichtung 201, weiter bevorzugt als Schnellspannsystem ausgebildet. In 4 ist die Befestigungsvorrichtung 201 als Zapfen ausgebildet, welche mit in der Trägervorrichtung 11 vorgesehenen Vertiefungen (nicht gezeigt), welche zur Aufnahme der Zapfen ausgebildet sind, zusammenwirkt, insbesondere form- bzw. kraftschlüssig zusammenwirkt. Die Vertiefungen und die Zapfen (bzw. andere Befestigungsvorrichtungen und ihrer jeweiligen mit ihnen zusammenwirkenden Gegenstücke) sind miteinander formmäßig korrespondierend ausgebildet, zumindest insoweit, dass sie ineinander greifend bzw. aneinander anschließend geformt sind, ggf. unterstützt durch zusätzliche kraftschließende Befestigungsvorrichtungen. Die Zapfen können auch an der Trägervorrichtung 11 vorgesehen sein und die Vertiefungen zur Aufnahme der Zapfen in der Unterseite der Heizvorrichtung 10. Die Befestigungsvorrichtung 201 muss nicht an der Unterseite der Heizvorrichtung 10 vorgesehen sein, es ist auch möglich die Heizvorrichtung 10 zum Beispiel mittels einer an einer Seite oder an mehreren Seiten der Heizvorrichtung 10 vorgesehenen Befestigungsvorrichtung 201 an der Trägervorrichtung 11 zu befestigen. 4 shows a schematic perspective view of the heater 10 from underneath. The heater 10 has on its underside a releasable fastening device 201 on, over which the heater 10 on or at the carrier device 11 is attached. The fastening device 201 is preferred as a mechanical fastening device 201 , further preferably designed as a quick-release system. In 4 is the attachment device 201 formed as a pin, which with in the carrier device 11 provided recesses (not shown), which are designed to receive the pins, cooperates, in particular positively or non-positively cooperates. The recesses and the pins (or other fastening devices and their respective counterparts interacting therewith) are designed to correspond with each other in terms of shape, at least insofar as they are interlocking or subsequently formed, optionally supported by additional force-locking fastening devices. The pins can also be attached to the carrier device 11 be provided and the recesses for receiving the pins in the bottom of the heater 10 , The fastening device 201 does not have to be at the bottom of the heater 10 be provided, it is also possible the heater 10 for example by means of one on one side or on several sides of the heating device 10 provided fastening device 201 on the carrier device 11 to fix.

Des Weiteren weist die Heizvorrichtung 10 an ihrer Unterseite einen ersten elektrischen Anschluss 202 auf, welcher geeignet ist, die Heizvorrichtung 10 über einen an der Trägervorrichtung 11 vorgesehenen zweiten elektrischen Anschluss (nicht gezeigt) mit elektrischen Strom zu versorgen. Der erste und zweite elektrische Anschluss sind vorzugsweise als Steckverbindungsfelder ausgebildet.Furthermore, the heating device 10 on its underside a first electrical connection 202 whichever is suitable, the heater 10 via one on the carrier device 11 provided second electrical connection (not shown) to provide electrical power. The first and second electrical connection are preferably designed as plug-in connection fields.

Vorzugsweise sind die elektrischen Anschlüsse 202 so ausgebildet und/oder so an der Unterseite der Heizvorrichtung 10 und der Oberseite der Trägervorrichtung 11 angeordnet, dass das elektrische Verbinden der Heizvorrichtung 10 mit der Trägervorrichtung 11 automatisch bei einem mechanischen Verbinden der Heizvorrichtung 10 mit der Trägervorrichtung 11 erfolgt.Preferably, the electrical connections 202 so formed and / or so on the underside of the heater 10 and the top of the carrier device 11 arranged that the electrical connection of the heater 10 with the carrier device 11 automatically with a mechanical connection of the heater 10 with the carrier device 11 he follows.

Des Weiteren ist ein Aus- oder Nachrüstsatz für eine Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes durch Verfestigen eines Baumaterials vorgesehen. Der Aus- oder Nachrüstsatz enthält eine Mehrzahl von Heizvorrichtungen 10, wobei sich die Heizvorrichtungen 10, zumindest zwei von ihnen, in ihren Seitenisolationen 104 unterscheiden. Die Seitenisolationen 104 der verschiedenen Heizvorrichtungen 10 unterscheiden sich in ihrer thermischen Isolationswirkung voneinander, wobei die thermische Isolationswirkung einer Seitenisolation 104 abhängig ist von der seitlichen Erstreckung (Dicke) der Seitenisolation 104 und/oder von dem Material aus welchem die Seitenisolation 104 gefertigt ist. Somit können sich die Heizvorrichtungen 10 des Aus- oder Nachrüstsatzes in der Dicke ihrer Seitenisolationen 104 unterscheiden und/oder ihre Seitenisolationen 104 sind aus verschiedenen Materialien gefertigt. Die Seitenisolationen 104 sind fest auf die Heizvorrichtungen 104 montiert, sodass eine Heizvorrichtung 10 aus dem Aus- oder Nachrüstsatz derart ausgewählt werden kann, dass die thermische Isolationswirkung der Isolation für die Solltemperatur für das schichtweise Aufbauen geeignet ist.Furthermore, an extension or retrofit kit is provided for a device for producing a three-dimensional object by solidifying a building material. The retrofit kit includes a plurality of heaters 10 , where the heaters 10 At least two of them, in their side isolation 104 differ. The side isolations 104 the different heaters 10 differ in their thermal insulation effect from each other, the thermal insulation effect of a side insulation 104 depends on the lateral extent (thickness) of the side insulation 104 and / or the material from which the side insulation 104 is made. Thus, the heaters can 10 of the kit for retrofitting or retrofitting in the thickness of their side insulation 104 differ and / or their side isolation 104 are made of different materials. The side isolations 104 are fixed on the heaters 104 mounted, so a heater 10 can be selected from the kit or retrofit kit such that the thermal insulation effect of the insulation for the target temperature for the layered construction is suitable.

Vorzugsweise weisen die Heizvorrichtungen 10 des Aus- oder Nachrüstsatzes die gleichen seitlichen Abmessungen auf. Dadurch kann eine Vorrichtung zum schichtweisen Herstellen eines dreidimensionalen Objekts mit den verschiedenen Heizvorrichtungen 10 des Aus- oder Nachrüstsatzes betrieben werden.Preferably, the heaters have 10 the kit or retrofit kit the same lateral dimensions. Thereby, an apparatus for layering a three-dimensional object with the various heaters 10 of the kit or retrofit kit.

Vorzugsweise enthält der Aus- oder Nachrüstsatz eine Heizvorrichtung 10 oder mehrere Heizvorrichtungen 10, sowie verschiedene Seitenisolationen 104. Die Seitenisolationen 104 unterscheiden sich in ihrer thermischen Isolationswirkungen voneinander, wobei die thermische Isolationswirkung einer Seitenisolation 104 abhängig ist von der seitlichen Erstreckung (Dicke) der Seitenisolation 104 und/oder von dem Material aus welchem die Seitenisolation 104 gefertigt ist. Die Seitenisolationen 104 sind lösbar an den Heizvorrichtungen 10 befestigbar, so dass eine Seitenisolation 104 derart ausgewählt werden kann, dass ihre Isolationswirkung für die Solltemperatur für das schichtweise Aufbauen geeignet ist, und die ausgewählte Seitenisolation 104 an einer Heizvorrichtung 10 aus dem Aus- oder Nachrüstsatz befestigt werden kann.Preferably, the kit or retrofit kit includes a heater 10 or more heaters 10 , as well as different side isolations 104 , The side isolations 104 differ in their thermal insulation effects of each other, the thermal insulation effect of a side insulation 104 depends on the lateral extent (thickness) of the side insulation 104 and / or the material from which the side insulation 104 is made. The side isolations 104 are detachable to the heaters 10 attachable, leaving a side insulation 104 can be selected such that its insulating effect is suitable for the target temperature for the layered construction, and the selected side insulation 104 on a heater 10 can be attached from the kit or retrofit kit.

Im Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts 2 am Beispiel der Lasersinter- oder Laserschmelzvorrichtung 1 beschrieben.The following is a method of manufacturing a three-dimensional object 2 the example of the laser sintering or laser melting device 1 described.

Zuerst wird eine Heizvorrichtung 10 auf oder an der Trägervorrichtung 11 mittels der Befestigungsvorrichtung 201 befestigt. Durch das mechanische Verbinden der Heizvorrichtung 10 mit der Trägervorrichtung 11 wird die Heizvorrichtung 10 automatisch mit der Trägervorrichtung 11 elektrisch verbunden. Anschließend wird die Bauplattform 7 auf der Heizvorrichtung 10 befestigt.First, a heater 10 on or at the carrier device 11 by means of the fastening device 201 attached. By mechanically connecting the heater 10 with the support device 11 becomes the heater 10 automatically with the carrier device 11 electrically connected. Subsequently, the construction platform 7 on the heater 10 attached.

Es ist auch möglich zuerst die Bauplattform 7 auf der Heizvorrichtung 10 zu befestigt und anschließend die Heizvorrichtung 10 mit der eingesetzten Bauplattform 7 mit der Trägervorrichtung 11 mechanisch und elektrisch zu verbinden. Das elektrische Verbinden der Heizvorrichtung 10 mit der Trägervorrichtung 11 erfolgt automatisch bei dem mechanischen Verbinden der Heizvorrichtung 10 mit der Trägervorrichtung 11. Dieses Verfahren ist vorteilhaft, da die Bauplattform 7 außerhalb des Maschinengehäuses auf der Heizvorrichtung 10 befestigt werden kann, was den Befestigungsvorgang vereinfacht da ein Eingriff in das Maschinengehäuse nicht notwendig ist.It is also possible first the build platform 7 on the heater 10 attached to and then the heater 10 with the build platform used 7 with the carrier device 11 mechanically and electrically connect. The electrical connection of the heater 10 with the carrier device 11 takes place automatically in the mechanical connection of the heater 10 with the carrier device 11 , This method is advantageous because the build platform 7 outside the machine housing on the heater 10 can be attached, which simplifies the attachment process because an intervention in the machine housing is not necessary.

Zusätzlich kann ein Aus- oder Nachrüstsatz bereitgestellt werden, aus welchem eine geeignete Heizvorrichtung 10 aus einer Mehrzahl von Heizvorrichtungen 10 ausgewählt wird und/oder es wird eine Heizvorrichtung mit einer Mehrzahl von Seitenisolationen bereitgestellt, aus welcher eine geeignete Seitenisolation 104 ausgewählt wird. Die Auswahl der geeigneten Seitenisolation 104 bzw. der geeigneten Heizvorrichtung 10 ist abhängig von der thermischen Isolationswirkung der Seitenisolation 104, wobei die thermische Isolationswirkung einer gewählten Seitenisolation 104 in Abhängigkeit von einer Solltemperatur für das schichtweise Aufbauen gewählt wird.In addition, a kit for retrofitting or retrofitting can be provided, from which a suitable heating device 10 from a plurality of heaters 10 is selected and / or a heating device is provided with a plurality of side insulation, from which a suitable side insulation 104 is selected. The selection of the appropriate side insulation 104 or the appropriate heating device 10 depends on the thermal insulation effect of the side insulation 104 , wherein the thermal insulation effect of a selected side insulation 104 is selected as a function of a target temperature for the layered construction.

Nach Einsetzen der Bauplattform 7 und der Heizvorrichtung 10 wird die Trägervorrichtung 11 mittels Vertikalantrieb 12 mit der darauf befestigten Heizvorrichtung 10 und der Bauplattform 7 in die oberste Position gefahren. Der Beschichter 9 verteilt eine erste Lage des pulverförmigen Materials auf der Bauplattform 7. Das pulverförmige Material wird dem Beschichter 9 aus einem nicht dargestellen Vorratsbehälter zugeführt. Mittels Energieeintrag durch den Laser 5 wird das pulverförmige Material an den dem Querschnitt des Objekts 2 entsprechenden Stellen verfestigt und die Bauplattform 7 dann mit dem Vertikalantrieb 12 um die Dicke einer Pulverschicht nach unten gefahren. Anschließend wird eine zweite Pulverschicht aufgetragen und an den dem Querschnitt des Objekts 2 entsprechenden Stellen verfestigt. Dieser Vorgang wird so lange wiederholt, bis der Bauvorgang beendet ist. Durch das Absenken der Bauplattform 7 um den Betrag einer Schichtdicke nach dem Verfestigen einer Schicht befindet sich die Pulveroberfläche während des ganzen Bauvorganges auf derselben Ebene.After inserting the build platform 7 and the heater 10 becomes the carrier device 11 by means of vertical drive 12 with the heater attached to it 10 and the build platform 7 moved to the top position. The coater 9 distributes a first layer of the powdery material on the building platform 7 , The powdery material becomes the coater 9 fed from a not dargestellen reservoir. By energy input through the laser 5 the powdery material is attached to the cross-section of the object 2 solidified corresponding points and the build platform 7 then with the vertical drive 12 driven down the thickness of a powder layer. Subsequently, a second layer of powder is applied and to the cross-section of the object 2 solidified in appropriate places. This process is repeated until the construction process is completed. By lowering the build platform 7 by the amount of a layer thickness after solidification of a layer, the powder surface is on the same plane during the entire construction process.

Zum Entnehmen des hergestellten Objekts 2 wird das das Objekt 2 umgebende unverfestigte Baumaterial aus dem nach oben offenen Behälter entfernt. Das Schnellspannsystem, welches die Heizvorrichtung 10 mit der Trägervorrichtung 11 verbindet, wird gelöst. Durch das mechanische Lösen der Heizvorrichtung 10 von der Trägervorrichtung 11 wird die elektrische Verbindung der Heizvorrichtung 10 und der Trägervorrichtung 11 automatisch getrennt. Anschließend kann die Heizvorrichtung 10 mit der darauf befestigten Bauplattform 7 und dem darauf befindlichen hergestellten Objekt 2 aus dem Maschinengehäuse heraus entnommen werden. Die Entnahme des hergestellten Objekts 2 und der Bauplattform 7 kann unmittelbar nach Beendigung des Bauvorganges erfolgen, da die Heizvorrichtung 10 seitlich und nach unten isoliert ist und daher eine geringere Temperatur aufweist als das noch heiße Objekt 2 und die Bauplattform 7. Anschließend wird die Heizvorrichtung 10 zum Abkühlen der darauf befestigten Bauplattform 7 und des hergestellten Objekts 2 außerhalb des Maschinengehäuses belassen. Um den Abkühlvorgang zu beschleunigen kann die Heizvorrichtung 10 mit der darauf befestigten Bauplattform 7 und dem hergestellten Objekt 2 in einer Kühlkammer gelagert werden.To remove the manufactured object 2 this becomes the object 2 surrounding unconsolidated building material removed from the upwardly open container. The quick release system, which is the heater 10 with the carrier device 11 connects, is solved. By mechanical release of the heater 10 from the carrier device 11 becomes the electrical connection of the heater 10 and the carrier device 11 automatically disconnected. Subsequently, the heater 10 with the build platform attached to it 7 and the manufactured object thereon 2 be removed from the machine housing out. The removal of the manufactured object 2 and the build platform 7 can take place immediately after completion of the construction process, since the heater 10 is insulated laterally and downwards and therefore has a lower temperature than the still hot object 2 and the build platform 7 , Subsequently, the heater 10 for cooling the build platform mounted thereon 7 and the manufactured object 2 outside the machine housing. To speed up the cooling process, the heater can 10 with the build platform attached to it 7 and the manufactured object 2 be stored in a cooling chamber.

Wenn das Objekt 2 und/oder die Bauplattform 7 unter einen bestimmten Temperaturwert abgekühlt ist, wird die Bauplattform 7 von der Heizvorrichtung 10 gelöst. Das Objekt 2 wird von der Bauplattform 7 getrennt, oder die Bauplattform 7 bildet einen Bestandteil des Objekts 2 und verbleibt an diesem.If the object 2 and / or the build platform 7 is cooled below a certain temperature, the building platform 7 from the heater 10 solved. The object 2 is from the build platform 7 disconnected, or the build platform 7 forms a part of the object 2 and stays on this.

Auch wenn die vorliegende Erfindung anhand einer Lasersinter- bzw. Laserschmelzvorrichtung beschrieben wurde, ist sie nicht auf das Lasersintern oder Laserschmelzen eingeschränkt. Sie kann auf beliebige Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes durch schichtweises Aufbringen und selektives Verfestigen eines Aufbaumaterials angewendet werden. Der Laser kann beispielsweise ein Gas- oder Festkörperlaser, eine Laserdiode, ein VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) oder ein VECSEL (Vertical External Cavity Surface Emitting Laser) sein. Es kann auch ein Linienbelichter verwendet werden, der beispielsweise ein Array von Laserdioden enthält. Allgemein kann jede Einrichtung verwendet werden, mit der Energie selektiv auf eine Schicht des Aufbaumaterials aufgebracht werden kann. Anstelle eines Lasers können beispielsweise eine andere Lichtquelle, ein Elektronenstrahl oder jede andere Energie- bzw. Strahlenquelle verwendet werden, die geeignet ist, das Aufbaumaterial zu verfestigen. Auch auf das selektive Maskensintern, bei dem eine ausgedehnte Lichtquelle und eine Maske verwendet werden, oder auf das Absorptions- bzw. Inhibitionssintern kann die Erfindung angewendet werden.Although the present invention has been described with reference to a laser sintering or laser melting apparatus, it is not limited to laser sintering or laser melting. It can be applied to any methods of manufacturing a three-dimensional object by layering and selectively solidifying a building material. The laser can be for example a gas or solid-state laser, a laser diode, a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) or a vertical external cavity surface emitting laser (VECSEL). It is also possible to use a line exposer which contains, for example, an array of laser diodes. In general, any means by which energy can be applied selectively to a layer of building material can be used. Instead of a laser, for example, another light source, an electron beam or any other energy or radiation source can be used, which is suitable to solidify the building material. The invention can also be applied to selective mask sintering using an extended light source and a mask, or to absorption sintering.

Anstelle des Einbringens von Energie kann das selektive Verfestigen des aufgetragenen Aufbaumaterials auch anders erfolgen, beispielsweise durch Aufbringen eines Klebers. Allgemein bezieht sich die Erfindung auf das Herstellen eines Objekts mittels schichtweisen Auftragens und selektiven Verfestigens eines Aufbaumaterials unabhängig von der Art und Weise, in der das Aufbaumaterial verfestigt wird, beispielsweise auch auf das 3D-Drucken.Instead of introducing energy, the selective solidification of the applied Construction material also done differently, for example by applying an adhesive. In general, the invention relates to the manufacture of an object by means of coating and selective solidification of a building material, regardless of the manner in which the building material is solidified, for example also to 3D printing.

Die vorliegende Erfindung lässt sich besonders vorteilhaft einsetzen, wenn als pulverförmiges Material ein Metall, wie zum Beispiel Titan, oder eine Metalllegierung wie zum Beispiel Stahl oder eine Nickelbasislegierung, oder ein anderes pulverförmiges Material mit einem ähnlich hohen Schmelzpunkt verwendet wird.The present invention can be used to particular advantage when a metal, such as titanium, or a metal alloy, such as steel or a nickel-based alloy, or another powdery material having a similarly high melting point is used as the powdered material.

Die in der Heizvorrichtung 10 verwendete Heizeinrichtung ist nicht auf die oben beschriebene und in 2 gezeigte plattenförmige Heizplatte 101 eingeschränkt, sondern kann eine beliebige geeignete Form haben.The in the heater 10 used heater is not on the above described and in 2 plate-shaped heating plate shown 101 limited but may have any suitable shape.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10104732 C1 [0003] DE 10104732 C1 [0003]
  • DE 10342880 A1 [0004, 0005] DE 10342880 A1 [0004, 0005]

Claims (15)

Heizvorrichtung (10) für eine Vorrichtung (1) zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes (2) durch selektives schichtweises Verfestigen von pulverförmigem Aufbaumaterial an den dem Querschnitt des herzustellenden Objektes (2) in der jeweiligen Schicht entsprechenden Stellen auf einer Bauplattform (7), wobei die Heizvorrichtung (10) zur Verbindung mit der Bauplattform (7) ausgebildet ist sowie einen ersten elektrischen Anschluss (202) zum Zuführen eines elektrischen Stroms aufweist, die Heizvorrichtung (10) eine Heizeinrichtung (101) mit zumindest einem Heizelement (102) umfasst, die Heizvorrichtung (10) lösbar an einer in der Vorrichtung vorhandenen Trägervorrichtung (11) befestigbar ist und die Heizvorrichtung (10) eine Seitenisolation (104), bevorzugt eine vollständig seitlich um die Heizeinrichtung (101) umlaufende Seitenisolation (104), umfasst.Heating device ( 10 ) for a device ( 1 ) for producing a three-dimensional object ( 2 ) by selective layer-wise solidification of powdery building material at the cross-section of the object to be produced ( 2 ) in respective locations on a building platform ( 7 ), wherein the heating device ( 10 ) for connection to the build platform ( 7 ) and a first electrical connection ( 202 ) for supplying an electric current, the heating device ( 10 ) a heating device ( 101 ) with at least one heating element ( 102 ), the heating device ( 10 ) detachably connected to a carrier device present in the device ( 11 ) and the heating device ( 10 ) a side isolation ( 104 ), preferably one completely laterally around the heating device ( 101 ) circumferential side isolation ( 104 ). Heizvorrichtung (10) gemäß Anspruch 1, wobei die Heizvorrichtung (10) einen Isolationssockel (103) aufweist.Heating device ( 10 ) according to claim 1, wherein the heating device ( 10 ) an isolation socket ( 103 ) having. Heizvorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Heizeinrichtung (101) zumindest eine Heizpatrone (102) aufweist.Heating device ( 10 ) according to one of claims 1 or 2, wherein the heating device ( 101 ) at least one heating cartridge ( 102 ) having. Heizvorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Bauplattform (7) mit der Heizvorrichtung (10) fest oder lösbar verbunden ist.Heating device ( 10 ) according to one of claims 1 to 3, wherein the building platform ( 7 ) with the heating device ( 10 ) is firmly or detachably connected. Heizvorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Seitenisolation (104) die Bauplattform (7) formschlüssig umschließt.Heating device ( 10 ) according to one of claims 1 to 4, wherein the side insulation ( 104 ) the build platform ( 7 ) encloses positively. Heizvorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, die eine Mehrzahl unterschiedlicher Seitenisolationen (104) umfasst, deren thermische Isolationswirkungen unterschiedlich sind, wobei insbesondere die Dicken der Seitenisolationen (104) unterschiedlich sind und/oder die Seitenisolationen (104) aus Materialien mit unterschiedlicher thermischer Leitfähigkeit gebildet sind.Heating device ( 10 ) according to one of claims 1 to 5, comprising a plurality of different side isolations ( 104 ) whose thermal insulation effects are different, in particular the thicknesses of the side insulation ( 104 ) are different and / or the side isolation ( 104 ) are formed of materials having different thermal conductivity. Heizvorrichtung (10), insbesondere gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, für eine Vorrichtung (1) zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes (2) durch selektives schichtweises Verfestigen von pulverförmigem Aufbaumaterial an den dem Querschnitt des herzustellenden Objektes (2) in der jeweiligen Schicht entsprechenden Stellen auf einer Bauplattform (7), wobei die Heizvorrichtung (10) zur Verbindung mit der Bauplattform (7) ausgebildet ist sowie einen ersten elektrischen Anschluss (202) zum Zuführen eines elektrischen Stroms aufweist, die Heizvorrichtung (10) eine Heizeinrichtung (101) mit zumindest einem Heizelement (102) umfasst, die Heizvorrichtung (10) lösbar an einer in der Vorrichtung (1) vorhandenen Trägervorrichtung (11) befestigbar ist und die Heizvorrichtung (10) dazu ausgebildet ist, mittels eines Schnellspannsystems an der Trägervorrichtung (11) befestigt zu werden, wobei das Schnellspannsystem vorzugsweise als eine Kombination aus einem Zapfen und einer mit dem Zapfen durch Einrasten zusammenwirkenden Vertiefung ausgebildet ist, welche Vertiefung zur Aufnahme des Zapfens ausgestaltet ist.Heating device ( 10 ), in particular according to one of claims 1 to 6, for a device ( 1 ) for producing a three-dimensional object ( 2 ) by selective layer-wise solidification of powdery building material at the cross-section of the object to be produced ( 2 ) in respective locations on a building platform ( 7 ), wherein the heating device ( 10 ) for connection to the build platform ( 7 ) and a first electrical connection ( 202 ) for supplying an electric current, the heating device ( 10 ) a heating device ( 101 ) with at least one heating element ( 102 ), the heating device ( 10 ) detachable at one in the device ( 1 ) existing carrier device ( 11 ) and the heating device ( 10 ) is adapted, by means of a quick-release system on the support device ( 11 ), wherein the quick-release system is preferably formed as a combination of a pin and a cooperating with the pin by snapping recess, which recess is designed for receiving the pin. Aus- oder Nachrüstsatz für eine Vorrichtung (1) zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes (2) durch selektives schichtweises Verfestigen von pulverförmigem Aufbaumaterial an den dem Querschnitt des herzustellenden Objektes (2) in der jeweiligen Schicht entsprechenden Stellen auf einer Bauplattform (7), umfassend eine Mehrzahl von Heizvorrichtungen (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei sich zumindest zwei der Heizvorrichtungen (10) in der thermischen Isolationswirkung ihrer Seitenisolationen (104) unterscheiden, insbesondere wobei die Dicken der Seitenisolationen (104) unterschiedlich sind und/oder die Seitenisolationen (104) aus Materialien mit unterschiedlicher thermischer Leitfähigkeit gebildet sind.Kit for retrofitting or retrofitting a device ( 1 ) for producing a three-dimensional object ( 2 ) by selective layer-wise solidification of powdery building material at the cross-section of the object to be produced ( 2 ) in respective locations on a building platform ( 7 ) comprising a plurality of heating devices ( 10 ) according to one of claims 1 to 7, wherein at least two of the heating devices ( 10 ) in the thermal insulation effect of their side insulation ( 104 ), in particular where the thicknesses of the side isolations ( 104 ) are different and / or the side isolation ( 104 ) are formed of materials having different thermal conductivity. Vorrichtung (1) zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes (2) durch selektives schichtweises Verfestigen von pulverförmigem Aufbaumaterial an den dem Querschnitt des herzustellenden Objektes (2) in der jeweiligen Schicht entsprechenden Stellen, umfassend eine Bauplattform (7), auf welcher das Objekt (2) aufbaubar ist, und – eine Heizvorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 – oder einen Aus- oder Nachrüstsatz gemäß Anspruch 8.Contraption ( 1 ) for producing a three-dimensional object ( 2 ) by selective layer-wise solidification of powdery building material at the cross-section of the object to be produced ( 2 ) in the respective layer corresponding locations, comprising a building platform ( 7 ) on which the object ( 2 ), and - a heating device ( 10 ) according to one of claims 1 to 7 - or an extension or retrofit kit according to claim 8. Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 9, umfassend eine Trägervorrichtung (11) mit einem zweiten elektrischen Anschluss, wobei der zweite elektrische Anschluss geeignet ist, die Heizvorrichtung (10) über den ersten elektrischen Anschluss (202) der Heizvorrichtung (10) mit elektrischen Strom zu versorgen, und wobei der erste und zweite elektrische Anschluss (202) vorzugsweise als Steckverbindungsfelder ausgebildet sind.Contraption ( 1 ) according to claim 9, comprising a carrier device ( 11 ) with a second electrical connection, wherein the second electrical connection is suitable, the heating device ( 10 ) via the first electrical connection ( 202 ) of the heating device ( 10 ), and wherein the first and second electrical connections ( 202 ) are preferably designed as plug connection fields. Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 10, wobei der erste und zweite elektrische Anschluss (202) so ausgebildet und/oder so zueinander angeordnet sind, dass ein elektrisches Verbinden der Heizvorrichtung (10) mit der Trägervorrichtung (11) automatisch bei einem mechanischen Verbinden der Heizvorrichtung 10) mit der Trägervorrichtung (11) erfolgt.Contraption ( 1 ) according to claim 10, wherein the first and second electrical connections ( 202 ) are formed and / or arranged to each other such that an electrical connection of the heating device ( 10 ) with the carrier device ( 11 ) automatically with a mechanical connection of the heater 10 ) with the carrier device ( 11 ) he follows. Verfahren zum Aus- oder Nachrüsten einer Vorrichtung (1) zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes (2) durch selektives schichtweises Verfestigen von pulverförmigem Aufbaumaterial an den dem Querschnitt des herzustellenden Objektes (2) in der jeweiligen Schicht entsprechenden Stellen auf einer Bauplattform (7), wobei das Verfahren folgende Schritte in beliebiger Reihenfolge enthält: Verbinden einer Heizvorrichtung (10), die eine Heizeinrichtung (101) mit zumindest einem Heizelement (102) umfasst, mit der Bauplattform (7) und Anschluss der Heizvorrichtung (10) zum Zuführen eines elektrischen Stroms, lösbares Befestigen der Heizvorrichtung (10) an einer in der Vorrichtung (1) vorhandenen Trägervorrichtung (11), Ausstatten der Heizvorrichtung (10) mit einer Seitenisolation (104), bevorzugt einer vollständig seitlich um die Heizeinrichtung (101) umlaufenden Seitenisolation (104). Method for upgrading or retrofitting a device ( 1 ) for producing a three-dimensional object ( 2 ) by selective layer-wise solidification of powdery building material at the cross-section of the object to be produced ( 2 ) in respective locations on a building platform ( 7 ), the method comprising the following steps in any order: connecting a heating device ( 10 ), which has a heating device ( 101 ) with at least one heating element ( 102 ), with the build platform ( 7 ) and connection of the heating device ( 10 ) for supplying an electric current, detachably fixing the heating device ( 10 ) at one in the device ( 1 ) existing carrier device ( 11 ), Equipping the heater ( 10 ) with a side insulation ( 104 ), preferably one completely laterally around the heating device ( 101 ) circumferential side isolation ( 104 ). Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes (2) durch selektives schichtweises Verfestigen von pulverförmigem Aufbaumaterial an den dem Querschnitt des herzustellenden Objektes (2) in der jeweiligen Schicht entsprechenden Stellen, wobei das Verfahren die Schritte enthält: Aus- oder Nachrüsten der Vorrichtung (1) mit einem Verfahren gemäß Anspruch 12, schichtweises Aufbauen des herzustellenden Objekts (2) auf der Bauplattform (7).Method for producing a three-dimensional object ( 2 ) by selective layer-wise solidification of powdery building material at the cross-section of the object to be produced ( 2 ) in the respective layer, the method comprising the steps of: equipping or retrofitting the device ( 1 ) with a method according to claim 12, layered building of the object to be manufactured ( 2 ) on the build platform ( 7 ). Verfahren gemäß Anspruch 12 oder 13, wobei die thermische Isolationswirkung einer gewählten Seitenisolation (104) der Heizvorrichtung (10) in Abhängigkeit von einer Solltemperatur für das schichtweise Aufbauen gewählt wird.Method according to claim 12 or 13, wherein the thermal insulation effect of a selected side insulation ( 104 ) of the heating device ( 10 ) is selected as a function of a target temperature for the layered buildup. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 oder 14, wobei das Aufbaumaterial ein metallisches Material ist und/oder wobei die Heizvorrichtung (10) dazu ausgebildet ist, die Bauplattform (7) auf eine Temperatur von zumindest 200°C, bevorzugt zumindest 500°, besonders bevorzugt zumindest 800°C aufzuheizen.Method according to one of claims 13 or 14, wherein the building material is a metallic material and / or wherein the heating device ( 10 ) is adapted to the building platform ( 7 ) to a temperature of at least 200 ° C, preferably at least 500 °, more preferably at least 800 ° C to heat.
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