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DE10236907A1 - Apparatus for making moldings using computer assisted design techniques by fusing layers of e.g. ceramic powder has leveling plate which smoothes off new layers of powder and bends over fixed obstructions - Google Patents

Apparatus for making moldings using computer assisted design techniques by fusing layers of e.g. ceramic powder has leveling plate which smoothes off new layers of powder and bends over fixed obstructions Download PDF

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DE10236907A1
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DE
Germany
Prior art keywords
layer
smoothing
powder
leveling
producing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE10236907A
Other languages
German (de)
Inventor
Matthias Fockele
Dieter Schwarze
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SLM Solutions Group AG
Realizer GmbH
Original Assignee
Individual
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

Apparatus for making moldings by building up layers of metallic or ceramic powder which are fused or sintered using lasers has a leveling plate (68) which smoothes off each new layer of powder as it is applied. This is flexible and bends over fixed obstructions (55).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines Formkörpers durch schichtweises Aufbauen aus pulverförmigem, insbesondere metallischem ein- oder mehrkomponentigem Werkstoff, mit einem Träger für den Schichtaufbau, einer Bestrahlungseinrichtung zur Bestrahlung der jeweils zuletzt auf dem Träger präparierten Werkstoffpulverschicht in einem dieser Schicht zugeordneten Querschnittsbereich des Modells des Formkörpers mit einer Strahlung, insbesondere fokussierten Laserstrahlung, die das Werkstoffpulver in diesem Querschnittsbereich durch Erhitzen zum Verschmelzen oder ggf. zum Versintern bringt, einer Nivellier- und Glättungseinrichtung zur Präparierung der jeweils folgenden Werkstoffpulverschicht auf der zuletzt bestrahlten Schicht, wobei die Nivellier- und Glättungseinrichtung wenigstens einen im Abstand entsprechend der gewünschten Pulverschichtdicke über der zuletzt bestrahlten Schicht hinweg bewegbaren Glättungsschieber zur Einebnung einer jeweiligen Menge an Werkstoffpulver unter Bildung einer Schicht der gewünschten Dicke über der zuletzt bestrahlten Schicht aufweist. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf das Gebiet des selektiven Laserschmelzens und geht sowohl verfahrensmäßig, als auch vorrichtungsmäßig von einer Technologie aus, wie sie z.B. in der DE 199 05 067 A1 , in der DE 101 12 591 A1 , in der WO 98/24 574 oder in der dazu korrespondierenden DE 196 49 865.1 beschrieben ist, wenngleich die Erfindung auch auf das Gebiet des Lasersinterns anwendbar ist.The invention relates to a device for producing a shaped body by layer-by-layer build-up from powdery, in particular metallic, single or multi-component material, with a carrier for the layer structure, an irradiation device for irradiation of the material powder layer most recently prepared on the carrier in a cross-sectional area of the model assigned to this layer the molded body with radiation, in particular focused laser radiation, which brings the material powder in this cross-sectional area to heat by melting or possibly sintering, a leveling and smoothing device for the preparation of the following material powder layer on the last irradiated layer, the leveling and smoothing device at least one smoothing slide movable at a distance corresponding to the desired powder layer thickness over the last irradiated layer to level a respective amount Material powder has a layer of the desired thickness over the last irradiated layer. The invention relates in particular to the field of selective laser melting and is based, both in terms of method and device, on a technology such as that described in, for example, US Pat DE 199 05 067 A1 , in the DE 101 12 591 A1 , in WO 98/24 574 or in the corresponding DE 196 49 865.1 although the invention is applicable to the field of laser sintering.

Bei der hier betrachteten Technologie geht es um ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Formkörpers, z.B. eines Prototyps eines Produkts oder Bauteils, eines Werkzeugs oder eines Ersatzteils, entsprechend dreidimensionalen CAD-Daten eines Modells des Formkörpers durch schichtweises Aufbauen aus pulverförmigem, metallischem oder keramischem Werkstoff, bei dem nacheinander mehrere Pulverschichten übereinander aufgebracht werden, wobei jede Pulverschicht vor dem Aufbringen der nächstfolgenden Pulverschicht mit einem fokussierten Laserstrahl in einem vorgegebenen Bereich, der einem ausgewählten Querschnittsbereich des Modells des Formkörpers entspricht, erhitzt wird und bei dem der Laserstrahl jeweils entsprechend den CAD-Querschnittsdaten des ausgewählten Querschnittsbereichs des Modells oder daraus abgeleiteten Daten über die jeweilige Pulverschicht geführt wird. Das Werkstoffpulver wird beim selektiven Laserschmelzen als Bindemittel- und flussmittelfreies, metallisches, keramisches oder gemischt metallisch/keramisches Werkstoffpulver aufgebracht und durch den Laserstrahl auf Schmelztemperatur erhitzt, wobei die Energie des Laserstrahls so ausgewählt wird, dass das Werkstoffpulver an der Auftreffstelle des Laserstrahls über seine gesamte Schichtdicke möglichst vollständig aufgeschmolzen wird. Über der Wechselwirkungszone von Laserstrahl mit dem metallischen Werkstoffpulver wird eine Schutzgasatmosphäre aufrechterhalten.With the technology considered here is about a method and an apparatus for producing a Molding, e.g. a prototype of a product or component, a tool or a spare part, according to three-dimensional CAD data a model of the molded body through layered build-up of powdered, metallic or ceramic Material in which several powder layers are stacked one after the other be applied, with each powder layer prior to application the next one Powder layer with a focused laser beam in a given area, the one selected Cross-sectional area corresponds to the model of the molded body, is heated and where the laser beam corresponds to the CAD cross-sectional data of the selected one Cross-sectional area of the model or data derived from it about the each powder layer led becomes. The material powder is used in selective laser melting Binder and flux free, metallic, ceramic or mixed metallic / ceramic material powder applied and heated by the laser beam to melting temperature, the energy of the laser beam so selected is that the material powder at the point of impact of the laser beam over its entire layer thickness if possible Completely is melted. about the interaction zone of the laser beam with the metallic material powder becomes a protective gas atmosphere maintained.

Die aus der WO 98/24 574 bzw. der DE 196 49 865.1 bekannte Vorrichtung zur Durchführung des selektiven Laserschmelzens weist eine Prozesskammer mit Schutzgaseinlass und Schutzgasauslass an entgegengesetzten Seiten der Prozesskammer auf. In der Prozesskammer ist ein Träger in Form eines Kolbens vorgesehen, der den Schichtenaufbau trägt und jeweils nach Bestrahlung der zuletzt präparierten Schicht um den Betrag der gewünschten Schichtdicke der nächstfolgenden Schicht absenkbar ist, so dass die Schichtenpräparation und die folgende Bestrahlung stets in derselben Höhenebene stattfinden können.The from WO 98/24 574 and DE 196 49 865.1 Known device for performing the selective laser melting has a process chamber with an inert gas inlet and an inert gas outlet on opposite sides of the process chamber. A carrier in the form of a bulb is provided in the process chamber, which supports the layer structure and can be lowered by the amount of the desired layer thickness of the next layer after irradiation of the last layer prepared, so that the layer preparation and the subsequent radiation can always take place at the same height level ,

Nach jedem abgeschlossenen Bestrahlungsvorgang wird eine jeweilige Pulvermenge in die Prozesskammer eingebracht, wobei das neu eingebrachte Material mittels einer Nivelliereinrichtung in Form eines Glättungsschiebers über der zuletzt präparierten Schicht nach deren Bestrahlung und Absenkung verteilt wird, so dass eine möglichst ebene und glatte Schicht mit einer Schichtdicke von beispielsweise 0,05 mm oder 0,1 mm für den nächsten Bestrahlungsvorgang gebildet wird.After each completed radiation procedure a respective amount of powder is introduced into the process chamber, the newly introduced material using a leveling device in the form of a smoothing slide over the last prepared Layer after its irradiation and lowering is distributed so that one if possible flat and smooth layer with a layer thickness of, for example 0.05 mm or 0.1 mm for the next irradiation process is formed.

Die Qualität der Präparation der aufeinanderfolgenden Pulverschichten im Sinne des Einhaltens einer jeweiligen vorbestimmten Schichtdicke und des Schaffens einer jeweiligen ebenen Pulverschichtoberfläche spielt eine wesentliche Rolle beim selektiven Laserschmelzen, da sie die Homogenität des aus dem Pulver erschmolzenen und wiedererstarrten Materials des Formkörpers beeinflusst.The quality of the preparation of the successive Powder layers in the sense of adhering to a respective predetermined one Layer thickness and the creation of a respective flat powder layer surface plays play an essential role in selective laser melting, as they Homogeneity of from the powder melted and re-solidified material of the molding affected.

Beim Betrieb einer Vorrichtung nach der WO 98/24 574 hat es sich gezeigt, dass während des Verschmelzens des Metallpulvers Spritzer erschmolzenen Materials entstehen können, die sich auf der Oberfläche vorher bestrahlter Bereiche der betreffenden Schicht absetzen und dort anhaften. Dabei entstehen unerwünschte Unebenheiten, die die Präparation der nächsten Pulverschicht erschweren bzw. die Qualität der Präparation der nächsten Pulverschicht beeinträchtigen können. Häufig stehen derartige Unebenheiten über das Maß der gewünschten nächsten Schichtdicke hinaus von der zuletzt bestrahlten Schicht nach oben hin ab, so dass bei der Schichtenpräparation eine Kollision zwischen einer solchen Unebenheit und dem Glättungsschieber stattfinden kann und der Präparationsvorgang unterbrochen werden muss. Glättungsschieber bekannter Bauart können dabei beschädigt und schnell unbrauchbar werden.When operating a device after WO 98/24 574 has shown that during the fusion of the Metal powder splashes of melted material can arise themselves on the surface place previously irradiated areas of the layer in question and cling there. This creates undesirable bumps that the preparation the next Powder layer complicate or the quality of the preparation of the next powder layer impair can. Frequently there are such bumps the measure of desired next layer thickness from the last irradiated layer upwards, see above that in layer preparation a collision between such an unevenness and the smoothing slide take place can and the preparation process must be interrupted. leveling slider known design can thereby damaged and quickly become unusable.

In der DE 199 05 067 A1 ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art beschrieben, bei der die Nivellier- und Glättungseinrichtung eine Schleifvorrichtung aufweist, die mit einer elektromotorisch angetriebenen Schleifwelle etwaige auf verschmolzenen und erstarrten Bereichen der zuletzt bestrahlten Schicht nach oben hin abstehende und anhaftende Unebenheiten zumindest teilweise abschleifen kann.In the DE 199 05 067 A1 A device of the type mentioned is described, in which the leveling and smoothing device has a grinding device which fuses with an electric motor-driven grinding shaft NEN and solidified areas of the last irradiated layer can at least partially grind up and stick out unevenness.

Mittels der Schleifvorrichtung werden zu Unebenheiten auf der Oberfläche des verschmolzenen Materials erstarrte Schmelzspritzer zumindest so weit abgeschliffen, dass ihre Höhe nicht über die gewünschte Dicke der nächsten zu präparierenden Pulverschicht hinausreicht.By means of the grinding device to bumps on the surface of the fused material at least froze sanded so far that their height does not exceed the desired thickness of the next one präparierenden Powder layer extends.

Bei einer Vorrichtung gemäß der DE 199 05 067 A1 umfasst die Nivellier- und Glättungseinrichtung einen über die zuletzt präparierte Schicht hinweg verfahrbaren Pulverspender, der während seiner Fahrbewegung Werkstoffpulver für die zu präparierende Schicht abgibt. Der Pulverspender ist Bestandteil einer verfahrbaren Schichtenpräparator-Baugruppe. Der Pulverspender hat eine Reservoirkammer zur Aufnahme von Werkstoffpulver und einen zwischen dem Schleifwerkzeug und dem Glättungsschieber liegenden Ausgabespalt, der dicht oberhalb des Oberflächenniveaus der zu präparierenden nächsten Schicht nach unten hin mündet, um bedarfsweise Werkstoffpulver für die Schichtenbildung nach unten hin auslaufen zu lassen, welches vom folgenden Glättungsschieber dann fein verteilt und in der gewünschten Schichtdicke nivelliert wird. Der Ausgabespalt des Pulverspenders erstreckt sich im Wesentlichen über die gesamte Breite des Giättungsschiebers. Entsprechendes gilt für die Schleifwelle in der Schichtenpräparator-Baugruppe.In a device according to the DE 199 05 067 A1 the leveling and smoothing device comprises a powder dispenser which can be moved over the last prepared layer and releases material powder for the layer to be prepared during its movement. The powder dispenser is part of a movable layer preparator assembly. The powder dispenser has a reservoir chamber for holding material powder and a dispensing gap between the grinding tool and the smoothing slide, which opens downwards just above the surface level of the next layer to be prepared in order to allow material powder to run downwards for layer formation, which is from the The following smoothing slide is then finely distributed and leveled in the desired layer thickness. The output gap of the powder dispenser extends essentially over the entire width of the smoothing slide. The same applies to the grinding shaft in the layer preparator assembly.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zur Herstellung eines Formkörpers bereitzustellen, bei der die Nivellier- und Glättungseinrichtung eine zuverlässige Präparation der jeweiligen Werkstoffpulverschichten auf einfachere Weise und mit einfacheren Mitteln als bisher ermöglicht.The invention has for its object a To provide a device of the type mentioned at the outset for producing a shaped body, where the leveling and smoothing device a reliable preparation of the respective material powder layers in a simpler way and made possible with simpler means than before.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass bei einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 der Glättungsschieber so beschaffen ist, dass er bei der Einebnung und Nivellierung des Werkstoffpulvers lokalen fixierten Hindernissen zonenweise nachgiebig ausweichen kann.To solve this problem, the invention proposes that in a device with the features of the preamble of Claim 1 of the smoothing slide is designed to level and level the Powdery local fixed obstacles yield in zones can dodge.

Ein nach der Erfindung gestalteter Glättungsschieber ist in sich steif genug, um loses Werkstoffpulver bei seiner Glättungsbewegung über der jeweiligen zuletzt bestrahlten Schicht einzuebenen, und zwar mit der gewünschten Pulverschichtdicke. Trifft der, Glättungsschieber dabei auf lokal fixierte Hindernisse, wie etwa die oben bereits angesprochenen singulären kleinen Erhebungen bzw. Spitzen aufgrund von erstarrten Schmelzspritzern oder dgl., so überfährt er diese Hindernisse bei der weiteren Glättungsbewegung; wobei das Glättungsschiebermaterial nur im Bereich der Zone der Kollision mit dem Hindernis eine nennenswerte vorwiegend elastische Deformation erfährt und somit der Glättungsschieber dem Hindernis zonenweise nachgiebig ausweichen kann.A designed according to the invention leveling slider is inherently stiff enough to move loose material powder over its respective smoothing motion level the last irradiated layer with the desired one Powder layer thickness. If the smoothing slider hits local fixed obstacles, such as the singular small ones already mentioned above Elevations or peaks due to solidified melt splashes or the like, so he runs over them Obstacles to further smoothing movement; the smoothing slide material only in the area of the collision with the obstacle a noteworthy predominantly undergoes elastic deformation and thus the smoothing slide Can yield flexibly to obstacles in zones.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Glättungsschieber bzw. dessen Abstreifelement aus einem weichelastischen Material gebildet. Gute Ergebnisse wurden mit Kunststoffmaterialien, insbesondere Silikon erzielt. Bei Versuchen mit solchen weichelastischen Kunststoff-Glättungsschiebern wurde festgestellt, dass es gelegentlich zu Verletzungen bzw. Rissbildungen des Glättungsschiebers aufgrund von Kollisionen mit scharfkantigen Spitzen erstarrter Schmelzspritzer bei der Pulverschichtenpräparation kommen kann. Dabei hat sich auch gezeigt, dass solche einzelnen Risse die Funktionsfähigkeit des Glättungsschiebers nicht in kritischer Weise beeinträchtigen, da das weichelastische Kunststoffmaterial die Tendenz gezeigt hat, den Rissspalt unmittelbar nach Rissbildung quasi zu schließen bzw. sehr klein zu machen. Verschleiß im Sinne solcher Risse, die sich bei längerem Einsatz des Glättungsschiebers an zufälligen Stellen des Kunststoffelementes bilden, kann somit über eine vergleichsweise lange Nutzperiode akzeptiert werden. Erst wenn sich nach dauerhaftem Einsatz ein merklicher Verschleiß des Glättungsschiebers zeigt, sollte eine Auswechslung des Glättungsschiebers erfolgen. Aus diesem Grunde wird vorgeschlagen, dass der Glättungsschieber bedarfsweise auswechselbar an einer Glättungsschieberhalterung der Nivellier- und Glättungseinrichtung angeordnet ist. Das auswechselbare Kunststoffelement kann z.B. ein stabförmiges Vierkant-Element sein, welches normalerweise in horizontaler Ausrichtung an der Glättungsschieberhalterung der Nivellier- und Glättungseinrichtung angeordnet ist. Wie erwähnt, kann das stabförmige Kunststoffelement einen Viertkant-Querschnitt haben. Denkbar sind jedoch auch andere Querschnittsformen, etwa Dreiecksquerschnitt oder Kreisquerschnitt, wobei im letzteren Fall der Glättungsschieber in einer Variante auch als Rolle ausgebildet sein kann, die drehbar gelagert ist, jedoch nicht unbedingt motorisch angetrieben sein muss.According to a preferred embodiment of the Invention is the smoothing slide or its stripping element formed from a soft elastic material. Good results have been seen with plastic materials, especially silicone achieved. In experiments with such flexible plastic smoothing slides it was found that there was occasional injury or cracking of the smoothing slide due to collisions with sharp-edged tips of solidified melt spatter in powder layer preparation can come. It has also been shown that such individuals Cracked functionality of the smoothing slide do not interfere critically because the soft elastic Plastic material has shown the tendency to crack the gap immediately to close after crack formation or to make it very small. Wear in the sense such cracks that persist for a long time Use of the smoothing slide on random Form the plastic element, can thus be a comparative long periods of use are accepted. Only if after a long time Use shows a noticeable wear on the smoothing slide a replacement of the smoothing slide respectively. For this reason, it is proposed that the smoothing slide if necessary, replaceable on a smoothing slide holder Leveling and smoothing device is arranged. The replaceable plastic element can e.g. a rod-shaped square element which is normally in a horizontal orientation on the smoothing slide holder the leveling and smoothing device is arranged. As mentioned, can the rod-shaped Plastic element have a square cross-section. Are conceivable however, other cross-sectional shapes, such as triangular cross-section or circular cross-section, in the latter case the smoothing slide In one variant, it can also be designed as a roller that can rotate is stored, but not necessarily driven by a motor got to.

Auf eine Schleifwelle, wie sie aus der DE 199 05 067 A1 bekannt ist, kann bei der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung verzichtet werden, wodurch die Konstruktion von Ausführungsformen nach der vorliegenden Erfindung wesentlich vereinfacht ist. Auch der Betrieb bei der Schichtenpräparation gestaltet sich mit der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung einfacher, da der aus der DE 199 05 067 A1 bekannte Schritt des Abschleifens von lokal fixierten Hindernissen entfallen kann. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass beim Betrieb der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung solche lokalen Hindernisse aufgrund erstarrter Schmelzspritzer oder dgl. toleriert werden können, weil der Glättungsschieber so beschaffen ist, dass er ihnen zonenweise nachgiebig ausweichen kann und dennoch eine ansonsten ebene und auf die erforderliche Dicke nivellierte Pulverschicht präparieren kann. Etwaige über diese Pulverschicht nach oben hin abstehende kleine Spitzen erstarrter Schmelzspritzer aus dem vorausgegangenen Belichtungsschritt können toleriert und bei dem nächsten Belichtungsschritt wieder eingeschmolzen werden.On a grinding shaft like the one from the DE 199 05 067 A1 is known, can be dispensed with in the device according to the present invention, whereby the construction of embodiments according to the present invention is considerably simplified. Operation with the layer preparation is also easier with the device according to the present invention, since it is made of DE 199 05 067 A1 known step of grinding locally fixed obstacles can be omitted. In other words, this means that when operating the device according to the present invention, such local obstacles due to solidified melt splashes or the like can be tolerated because the smoothing slide is designed in such a way that it can yield to them zone by zone and yet an otherwise level and on the required thickness nivel prepared powder layer. Any small peaks of solidified melt spatter from the previous exposure step that protrude upward above this powder layer can be tolerated and melted down again in the next exposure step.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Glättungsschieber eine Vielzahl kleiner, normalerweise dicht nebeneinander von einem Träger nach unten hängender Pulverabstreifelemente auf, die jeweils nachgiebig und zurückfedernd aus ihrer Normallage auslenkbar sind, um einem lokalen Hindernis bei der Schichtenpräparation auszuweichen. In der einfachsten Variante dieser Ausführungsform ist der Glättungsschieber bürstenartig ausgestaltet, wobei die nachgiebig auslenkbaren Pulverabstreifelemente die Borsten bilden. Es können relativ kurze und in sich steife Borsten vorgesehen sein, die bei einem Auftreffen auf ein Hindernis seitlich ausgelenkt werden und nach Passieren des Hindernisses in ihre Ausgangsstellung federnd zurückdrängen. Versuche haben ergeben, dass solche bürstenartigen Glättungsschieber zuverlässig funktionieren und nur geringen Verschleiß bei normaler Betriebsweise zeigen.According to a further embodiment of the invention has the smoothing slide a multitude of small ones, usually close together of one carrier hanging down Powder wiping elements, each of which is flexible and resilient their normal position are deflectable to a local obstacle the layer preparation dodge. In the simplest variant of this embodiment is the smoothing slide designed like a brush, the resiliently deflectable powder stripping elements the bristles form. It can relatively short and inherently stiff bristles are provided, which at are laterally deflected when hitting an obstacle and resilient after passing the obstacle in its starting position push back. tries have revealed that such brush-like leveling slider reliable work and little wear and tear in normal operation demonstrate.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Nivellier- und Glättungseinrichtung einen über der zuletzt bestrahlten Schicht hinweg vor- und zurückverfahrbaren Pulverspender umfasst, der während seiner Fahrbewegung Werkstoffpulver für die jeweils zu präparierende Werkstoffpulverschicht abgeben kann. Ein solcher verfahrbarer Pulverspender kann eine Vordosierung der Pulvermenge vornehmen, so dass der bei der Schichtenpräparation dem Pulverspender nachfolgende Glättungsschieber allenfalls geringe Pulvermengen vor sich herzuschieben hat. Vorzugsweise sind der Pulverspender und die Nivellier- und Glättungseinrichtung gemeinsame Bestandteile einer verfahrbaren Schichtenpräparator-Baugruppe.According to a development of the invention it is provided that the leveling and smoothing device one over the powder dispenser that can be moved back and forth over the last irradiated layer, the while its driving motion powder material for each to be prepared Material powder layer can give up. Such a movable powder dispenser can pre-dose the amount of powder, so that at the layer preparation the smoothing slide following the powder dispenser is at most small Has to push amounts of powder in front of him. Preferably the powder dispenser and the leveling and smoother common components of a moveable layer preparator assembly.

Dabei kann es vorgesehen sein, dass die Schichtenpräparator-Baugruppe in Richtung ihrer normalen Vorschubbewegung vor und hinter dem Pulverspender einen jeweiligen Glättungsschieber aufweist, der so beschaffen ist, dass er bei der Einebnung und Nivellierung des Werkstoffpulvers lokalen Hindernissen zonenweise nachgiebig ausweichen kann. Bei der letztgenannten Ausführungsform kann die horizontal hin- und herbewegbare Schichtenpräparator-Baugruppe sowohl bei Fahrt in der einen Richtung als auch bei Fahrt in der anderen Richtung zur Präparation einer betreffenden Pulverschicht genutzt werden, wobei der jeweilige Glättungsschieber zur Wirkung kommt, der in Bezug auf die jeweilige Bewegungsrichtung dem Pulverspender folgt. Leerlauffahrten der Schichtenpräparator-Baugruppe sind somit nicht erforderlich. Zweckmäßigerweise sollte der Pulverspender ein Reservoir für die Aufnahme einer für mehrere Schichten ausreichenden Pulvermenge haben, so dass ein Nachfüllen des Werkstoffpulvers während der Herstellung eines Formkörpers möglichst selten erforderlich ist.It can be provided that the layer preparator assembly in the direction of their normal feed movement in front of and behind the powder dispenser has a respective smoothing slide, which is designed to level and level yielding local obstacles in zones can dodge. In the latter embodiment, the horizontal reciprocating layer preparator assembly both at Travel in one direction as well as travel in the other direction preparation of a powder layer in question, the respective Smoothing slide for Effect comes in relation to the respective direction of movement follows the powder dispenser. Idle runs of the layer preparator assembly are therefore not necessary. The powder dispenser should expediently a reservoir for the inclusion of one for have several layers of sufficient powder so that refilling the Material powder during the production of a shaped body if possible is rarely required.

Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.The invention is described below Reference to the figures in more detail explained.

1 zeigt in einer schematischen Teilschnitt-Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung nach der Erfindung. 1 shows a schematic partial sectional side view of an embodiment of a device according to the invention.

2 zeigt in einer nicht maßstäblichen und teils gebrochen gezeichneten Teilschnitt-DarstellungeineSchichtenpräparator-Baugruppe in ihrer Betriebslage relativ zu einem bereits teilweise fertiggestellten Formkörper. 2 shows in a partial section representation, not drawn to scale and partly broken, of a layer preparator assembly in its operating position relative to a molded part that has already been partially completed.

3 zeigt in einer Darstellung gemäß 2 eine Schichtenpräparator-Baugruppe mit bürstenartigen Glättungsschiebern. 3 shows in a representation according to 2 a layer preparator assembly with brush-like smoothing slides.

4 zeigt eine perspektivische Ansicht von schräg unten auf eine konkrete Ausführungsform der Schichtenpräparator-Baugruppe. 4 shows a perspective view obliquely from below of a specific embodiment of the layer preparator assembly.

5 zeigt die Schichtenpräparator-Baugruppe aus 4 in einer perspektivischen Ansicht von schräg oben. 5 shows the layer preparator assembly 4 in a perspective view obliquely from above.

6 zeigt in einer der 2 ähnlichen Darstellung die Schichtenpräparator-Baugruppe in einer Lückenfüll-Betriebsart. 6 shows in one of the 2 similar representation of the layer preparator assembly in a gap filling mode.

In 1 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung nach der Erfindung teilweise im Schnitt dargestellt.In 1 an embodiment of a device according to the invention is shown schematically partially in section.

Die Vorrichtung hat abgesehen von der Schichtpräparator-Baugruppe einen grundsätzlichen Aufbau wie die in DE 199 05 067 A1 beschriebene Vorrichtung und umfaßt ein Außengehäuse 3, in dem sich eine horizontale Stützplatte 5 befindet, die das Gehäuse 3 in einen oberen, die Prozesskammer 7 enthaltenden Bereich 9 und in einen eine Steuerungseinrichtung 13 der Vorrichtung aufnehmenden unteren Bereich 11 unterteilt. In der von dem Prozesskammergehäuse 15 mit Deckel 17 begrenzten Prozesskammer 7 befindet sich der gesteuert vertikal verfahrbare Träger 19 zur Abstützung des Schichtenaufbaus und des entstehenden Formkörpers 21. Der eine im Wesentlichen horizontale Stützfläche bildende Träger 19 weist an seiner Unterseite einen vertikalen Antriebsschaft 23 auf, der durch eine Führung der Plattform 5 hindurch geführt ist und an seinem unteren Ende über zwei einander entgegengesetzt angeordnete Seitenarme 24 mit einem jeweiligen vertikal geführten Linearantrieb 25 verbunden ist. Die Linearantriebsanordnung 25 wird von der Steuereinrichtung 13, die ein Steuerrechner im Gehäuse 3 umfaßt, angesteuert, um den Träger 19 zur Präparation einer jeweiligen folgenden Werkstoffpulverschicht vorzugsweise um das Maß der gewünschten Schichtdicke jeweils abzusenken oder ggf. bei Bedarf anzuheben.Apart from the layer preparator assembly, the device has a basic structure like that in DE 199 05 067 A1 described device and comprises an outer housing 3 in which there is a horizontal support plate 5 which is the housing 3 into an upper one, the process chamber 7 containing area 9 and in a control device 13 the lower part of the device 11 divided. In the of the process chamber housing 15 with lid 17 limited process chamber 7 is the controlled vertically movable carrier 19 to support the layer structure and the resulting molded body 21 , The carrier forming an essentially horizontal support surface 19 has a vertical drive shaft on its underside 23 on by guiding the platform 5 is guided through and at its lower end via two opposing side arms 24 with a respective vertically guided linear drive 25 connected is. The linear drive arrangement 25 is from the control device 13 that have a control computer in the housing 3 includes, driven to the carrier 19 for the preparation of a respective subsequent material powder layer, preferably in order to lower the dimension of the desired layer thickness or to increase it if necessary.

Zu Beginn der Herstellung eines Formkörpers 21 wird der Träger i 9 gesteuert in eine vertikale Startposition verfahren, deren Lage in 1 mit S angedeutet ist. Dann wird die noch zu erläuternde Schichtenpräparator-Baugruppe 32 aktiviert, um auf dem Träger 19 eine erste Werkstoffpulverschicht P bestimmter Schichtdicke zu präparieren. Die Schichtdicke beträgt beispielsweise etwa 0,1 mm. Sie kann jedoch abhängig von den Gegebenheiten größer oder kleiner gewählt werden. Nach Fertigstellung der ersten Schicht L kommt dann die Bestrahlungseinrichtung 34 zum Einsatz, um die Schicht L in einem ihr zugeordneten Querschnittsbereich des Modells des herzustellenden Formkörpers 21 abschnittsweise mit einem fokussierten Laserstrahl 36 abzutasten, dessen Energiedichte in der Ebene S ausreicht, um das Pulvermaterial über den Schmelzpunkt zu erhitzen und zu verschmelzen, so dass nach Erstarrung der aufgeschmolzenen Bereiche diese eine möglichst homogen zusammenhängende Festphase bilden. Die optische Fokussiereinrichtung 40 befindet sich zwischen dem Laser 38 und einem X-Y-Scanner 42 mit (nicht näher dargestellten) Schwenkspiegeln, die nach Maßgabe der jeweiligen CAD-Querschnittsdaten des herzustellenden Formkörpers 21 unter der Steuerung der Steuerungseinrichtung 13 bewegt werden, um den Laserstrahl 36 entsprechend zu führen. Die optische Einrichtung 34 befindet sich außerhalb der Prozesskammer 7. Ein oberes Fenster 44 in dem Deckel 17 des Prozesskammergehäuses läßt den Laserstrahl 36 zur Prozesskammer 7 hin durchtreten. Vorzugsweise ist das Fenster 44 mit einer auf die Wellenlänge des Lasers 38 abgestimmten Antireflexionsscfiicht beschichtet.At the beginning of the production of a shaped body 21 the carrier i 9 is moved in a controlled manner into a vertical starting position, the position of which in 1 with S is indicated. Then the layer preparator assembly to be explained 32 activated to on the carrier 19 to prepare a first material powder layer P of a certain layer thickness. The layer thickness is approximately 0.1 mm, for example. However, depending on the circumstances, it can be chosen larger or smaller. After completion of the first layer L, the radiation device then comes 34 used to the layer L in an associated cross-sectional area of the model of the molded body to be produced 21 in sections with a focused laser beam 36 to scan, the energy density of which is sufficient in plane S to heat and melt the powder material above the melting point, so that after solidification of the melted areas, these form a solid phase which is as homogeneously coherent as possible. The optical focusing device 40 is between the laser 38 and an XY scanner 42 with (not shown in more detail) swivel mirrors, which in accordance with the respective CAD cross-sectional data of the molded body to be produced 21 under the control of the control device 13 be moved to the laser beam 36 to lead accordingly. The optical device 34 is outside the process chamber 7 , An upper window 44 in the lid 17 of the process chamber housing leaves the laser beam 36 to the process chamber 7 step through. Preferably the window 44 with one on the wavelength of the laser 38 matched anti-reflective coating.

Nach Bestrahlung der ersten Schicht L und somit Herstellung der ersten Schicht des Formkörpers 21 wird dann der Träger 19 um das Maß der gewünschten nächsten Schichtdicke gesteuert abgesenkt und es folgt die Präparation der nächsten Schicht, die dann wieder entsprechend dem Muster des dieser nächsten Schicht zugeordneten Querschnitts des Formkörpers 21 mittels Laserstrahl 36 selektiv verschmolzen wird. Diese Vorgehensweise wird dann entsprechend wiederholt, bis der Formkörper 21 fertiggestellt ist.After irradiation of the first layer L and thus production of the first layer of the shaped body 21 then becomes the carrier 19 is lowered in a controlled manner by the measure of the desired next layer thickness and the preparation of the next layer follows, which then again corresponds to the pattern of the cross section of the shaped body assigned to this next layer 21 using a laser beam 36 is selectively fused. This procedure is then repeated accordingly until the molded body 21 is finished.

Auf der mit Blick auf 1 erkennbaren Rückseite der Prozesskammer 7 ist dicht oberhalb der Ebene S ein Schutzgasverteiler 45 vorgesehen, dem Schutzgas, vorzugsweise Argon, über eine äußere Schutzgaszuführung zugeführt wird. Auf der in 1 nicht erkennbaren gegenüberliegenden Seite befindet sich vorzugsweise auf gleichem Höhenniveau knapp oberhalb der Ebene S ein entsprechender Schutzgassammler, der das Schutzgas zu einer Schutzgasabführungsleitung abführt. Vorzugsweise ist die Schutzgasabführungsleitung über ein Filter und eine Pumpe mit dem Schutzgaseinlass verbunden, so dass das Schutzgas im Kreislauf gepumpt werden kann. Wie auch bereits in der WO 98/24 574 beschrieben, dient das Schutzgas dazu, Luftsauerstoff möglichst von dem jeweiligen Schmelzbereich (Wechselwirkungsbereich zwischen Laserstrahlung und Pulver) fernzuhalten, um Oxidationsvorgänge zu vermeiden. Der sich vorzugsweise über nahezu die gesamte Breite der Prozesskammer 7 erstreckende Schutzgasverteiler 45 und das als Schutzgassammler ausgebildete entsprechende Gegenstück sorgen dafür, dass die Schutzgasströmung möglichst laminar ist.On the facing 1 recognizable back of the process chamber 7 is a protective gas distributor just above level S. 45 provided, the protective gas, preferably argon, is supplied via an external protective gas supply. On the in 1 On the opposite side, which cannot be seen, there is preferably a corresponding protective gas collector at the same height level just above the level S, which leads the protective gas to a protective gas discharge line. The protective gas discharge line is preferably connected to the protective gas inlet via a filter and a pump, so that the protective gas can be pumped in the circuit. As already described in WO 98/24 574, the protective gas serves to keep atmospheric oxygen as far as possible away from the respective melting range (interaction range between laser radiation and powder) in order to avoid oxidation processes. Which preferably extends over almost the entire width of the process chamber 7 extending protective gas distributor 45 and the corresponding counterpart designed as a protective gas collector ensure that the protective gas flow is as laminar as possible.

An dem Gehäusedeckel 17 ist bei 48 eine Videoüberwachungskamera 48 vorgesehen, mittels der die Vorgänge in der Prozesskammer 7 an einem Monitor der Steuerungseinrichtung 13 oder/und an einem Monitor eines externen Rechners 50 beobachtet werden können. Der externe Rechner 50 ist über ein Netzwerk 52 mit dem internen Rechner der Steuerungseinrichtung 13 verbunden.On the housing cover 17 is a video surveillance camera at 48 48 provided by means of which the processes in the process chamber 7 on a monitor of the control device 13 or / and on a monitor of an external computer 50 can be observed. The external computer 50 is over a network 52 with the internal computer of the control device 13 connected.

Der externe Rechner 50 dient dazu, die CAD-Daten zur Beschreibung des herzustellenden Formkörpers 21 aufzubereiten und in ein für den Rechner der Steuerungseinrichtung 13 erforderliches Format umzusetzen und die so präparierten Daten an den Rechner der Steuerungseinrichtung 13 über das Netzwerk 52 zu senden. Es sei darauf hingewiesen, dass an den Rechner 50 über das Netz 52 weitere Vorrichtungen zur Formkörperherstellung angeschlossen sein können.The external computer 50 serves the CAD data to describe the molded body to be produced 21 prepare and in a for the computer of the control device 13 implement the required format and the data prepared in this way to the computer of the control device 13 over the network 52 to send. It should be noted that on the calculator 50 over the network 52 further devices for molding production can be connected.

Zur Erläuterung des Aufbaus und der Arbeitsweise der bereits angesprochenen Schichtenpräparator-Baugruppe 32 und insbesondere der dazugehörigen Glättungsschieber 68 wird nachstehend auf 2 Bezug genommen.To explain the structure and mode of operation of the layer preparator assembly already mentioned 32 and especially the associated smoothing slider 68 will appear below 2 Referred.

2 zeigt in einer stark schematisierten Schnittseitenansicht eine gebrochene Teildarstellung des Trägers 19 mit einem Ausschnitt des im Entstehen befindlichen Formkörpers 21. Die Plattform 19 ist in der Darstellung gemäß 2 bereits um den Betrag der aktuell zu präparierenden Werkstoffpulverschicht , abgesenkt worden. Die Schichtenpräparator-Baugruppe 32 fährt über die zuletzt bestrahlte Schicht L des entstehenden Formkörpers 21 hinweg in Richtung des Pfeiles R, wobei der untere Rand 69 der Schichtenpräparator-Baugruppe 32 einen vertikalen Abstand S zu der horizontalen ebenen Oberfläche der zuletzt verfestigten Schicht L hat und dieser Abstand S der gewünschten aktuell zu präparierenden Pulverschichtdicke entspricht. 2 shows a broken partial view of the carrier in a highly schematic sectional side view 19 with a section of the molded body being created 21 , The platform 19 is in the representation according 2 has already been reduced by the amount of the material powder layer currently to be prepared. The layer preparator assembly 32 travels over the last irradiated layer L of the resulting molded body 21 away in the direction of arrow R, with the lower edge 69 the layer preparator assembly 32 has a vertical distance S from the horizontal flat surface of the last solidified layer L and this distance S corresponds to the desired powder layer thickness currently to be prepared.

Von der Schichtenpräparator-Baugruppe 32 ist in 2 nur der untere Teil mit zwei Glättungsschiebern 68 zu erkennen. Zwischen den beiden Glättungsschiebern 68 befindet sich – nach oben versetzt – der Ausgabespalt 66 des in die Schichtenpräparator-Baugruppe 32 integrierten Pulverspenders 62.From the layer preparator assembly 32 is in 2 only the lower part with two smoothing sliders 68 to recognize. Between the two smoothing sliders 68 is the output slot - offset upwards 66 of the layer preparator assembly 32 integrated powder dispenser 62 ,

Der Pulverspender 62 kann einen Vorrat an Werkstoffpulver aufnehmen und in der in 2 erkennbaren Weise Pulver P über den Ausgabespalt 66 zwischen den Glättungsschiebern 68 nach unten hin ausgeben.The powder dispenser 62 can hold a supply of material powder and in the in 2 recognizable way powder P over the discharge gap 66 between the smoothing sliders 68 spend downwards.

2 stellt eine Momentaufnahme der Schichtenpräparator-Baugruppe 32 bei der Bewegung von links nach rechts dar. Bei dieser Bewegungsrichtung ist es der links eingezeichnete Glättungsschieber 68, welcher aktuell das Pulver P bei der gewünschten Schichtdicke S einebnet. Nachdem die Schichtenpräparator-Baugruppe 32 mit der Präparation der nächstfolgend zu belichtenden Schicht fertig ist, kann sie in einer Parkposition auf der rechten Seite verbleiben, solange der Vorgang der Bestrahlung der präparierten Schicht und der Vorgang des darauffolgenden Absenkens der Plattform 19 dauern. Zur Präparation der nächstfolgenden Pulverschicht kann dann die Schichtenpräparator-Baugruppe 32 entgegengesetzt zur vorausgegangenen Fahrtrichtung bewegt werden, um Pulver auf der zuletzt verfestigten Schicht abzulegen und eine betreffende Pulverschicht zu präparieren. Bezogen auf 2 würde sich die Schichtenpräparator-Baugruppe 32 somit nach Fertigstellung und Bestrahlung der aktuell präparierten Schicht sowie nach Absenkung der Trägerplattform 19 entgegengesetzt der mit Pfeil R gekennzeichneten Richtung dann von rechts nach links bewegen. Zur Glättung der Pulverschicht würde dann der in 2 rechts eingezeichnete Glättungsschieber 68 wirksam werden. 2 provides a snapshot of the layer preparator assembly 32 when moving from left to right. In this direction of movement it is the smoothness shown on the left tung slide 68 , which is currently leveling the powder P at the desired layer thickness S. After the preparator assembly 32 When the preparation of the next layer to be exposed has been completed, it can remain in a parking position on the right-hand side as long as the process of irradiating the prepared layer and the process of subsequently lowering the platform 19 take. The layer preparator assembly can then be used to prepare the next powder layer 32 are moved in the opposite direction to the previous direction of travel in order to deposit powder on the last solidified layer and to prepare a relevant layer of powder. Relating to 2 would be the layer preparator assembly 32 thus after completion and irradiation of the currently prepared layer and after lowering the carrier platform 19 then move in the opposite direction from arrow R from right to left. To smooth the powder layer, the in 2 smoothing slider shown on the right 68 be effective.

Bei den Glättungsschiebern 68 des Ausführungsbeispiels nach 2 handelt es sich um Vierkant-Silikonstäbe, welche in der gezeigten Weise so ausgerichtet sind, dass eine jeweilige Seite 69 zuunterst liegt und horizontal ausgerichtet ist. Es sei an dieser Stelle jedoch gleich darauf hingewiesen, dass auch andere Profilformen bzw. Ausrichtungen betreffender Glättungsschieber 68 im Rahmen der Erfindung möglich sind. Gute Ergebnisse wurden bei Versuchen z.B. mit horizontal ausgerichteten, länglichen Glättungsschieberelementen erzielt, welche zuunterst eine Kante bzw. Ecke, etwa eines Dreieckprofils, aufwiesen. Wie bereits erwähnt, können auch Rundprofile zum Einsatz. kommen. Wichtig ist jedoch, dass die Glättungsschieber in sich steif genug sind, so dass sie bei einer Kollision mit einem Hindernis 55 nur jeweils im Bereich der Kollisionszone ausweichen, jedoch das vor ihnen vom Pulverspender hingelegte Metallpulver verdrängen und dabei so verschieben können, dass es in der gewünschten Weise eine Schicht bildet. Eine solche Situation ist in 2 skizziert. Aufgrund eines erstarrten und an der Schicht L fixierten Schmelzspritzers ist bei der Bestrahlung der zuletzt verfestigten Schicht L eine Erhebung 55 entstanden, deren oberster Bereich noch oberhalb der momentan präparierten Pulverschicht liegt und somit ein Hindernis für die Glättungsschieber 68 darstellt. Wie bei 71 in 2 angedeutet, kommt es beim Überfahren des Hindernisses 55 zu einer punktuellen, im Wesentlichen elastischen reversiblen Materialverdrängung an dem betreffenden Glättungsschieber 68, die sich jedoch auf die unmittelbare Kollisionszone beschränkt, so dass der Glättungsschieber 68 ungeachtet der Störung 55 eine sehr gut eingeebnete und nivellierte Pulverschicht erzeugen kann.With the smoothing slides 68 of the embodiment 2 These are square silicone rods, which are aligned in the manner shown such that a respective side 69 is at the bottom and is aligned horizontally. At this point, however, it should be pointed out immediately that other profile shapes or orientations also concern smoothing slides 68 are possible within the scope of the invention. Good results have been achieved in tests, for example with horizontally oriented, elongated smoothing slide elements which at the bottom had an edge or corner, for example a triangular profile. As already mentioned, round profiles can also be used. come. It is important, however, that the smoothing slides are stiff enough in themselves so that they collide with an obstacle 55 dodge only in the area of the collision zone, but displace the metal powder placed in front of them by the powder dispenser and be able to move it so that it forms a layer in the desired manner. Such a situation is in 2 outlined. Due to a solidified melt spatter fixed to the layer L, an elevation is produced when the last solidified layer L is irradiated 55 were created, the top area of which is still above the currently prepared powder layer and thus an obstacle for the smoothing slide 68 represents. As at 71 in 2 indicated, it happens when driving over the obstacle 55 to a selective, essentially elastic reversible material displacement on the smoothing slide in question 68 which, however, is limited to the immediate collision zone, so that the smoothing slide 68 regardless of the disturbance 55 can produce a very well leveled and leveled powder layer.

Die Glättungsschieber 68 sind bedarfsweise auswechselbar an Glättungsschieberhalterungen 73 befestigt. Da es sich bei den als Abstreifelemente wirkenden Glättungsschiebern 68 um sehr kostengünstige Elemente handelt und eine Auswechslung mit geringem Aufwand erfolgen kann, stellt der Austausch der Glättungsschieber 68 kein Problem dar. Wie bereits erwähnt, ist es jedoch normalerweise nicht erforderlich, einen Glättungsschieber nach Auftreten erster schmaler Risse gleich auszuwechseln.The smoothing slider 68 are interchangeable on smoothing slide holders if necessary 73 attached. Since it is with the smoothing slides acting as stripping elements 68 The smoothing slides are replaced by very inexpensive elements and can be replaced with little effort 68 no problem. As already mentioned, however, it is normally not necessary to replace a smoothing slide immediately after the first narrow cracks have appeared.

3 zeigt das Ausführungsbeispiel aus 2 in einer der 2 entsprechenden Darstellung, jedoch mit anderen Glättungsschieberelementen 68a. Wie auch bei der Ausführungsform nach 2 erstrecken sich die Glättungsschieber 68a und der Ausgabespalt 66 senkrecht zur Zeichenebene über eine ausreichende Länge, so dass normalerweise eine Präparationsfahrt über den bereits erstellten Teil 21 des Formkörpers ausreicht, um eine vollständige Pulverschicht abzulegen und zu glätten. 3 shows the embodiment 2 in one of the 2 corresponding representation, but with other smoothing slide elements 68a , As with the embodiment according to 2 extend the smoothing slider 68a and the output gap 66 perpendicular to the plane of the drawing over a sufficient length, so that normally a preparation run over the already created part 21 of the molded body is sufficient to deposit and smooth a complete powder layer.

Bei den Glättungsschiebern 68a gemäß 3 handelt es sich um längliche Bürstenelemente mit Borsten 75, die im gezeigten Beispiel normalerweise vertikal von einem Trägerabschnitt 77 nach unten hängen. Das Borstenensemble ist in sich steif genug, um von dem Spalt 66 des Pulverspenders ausgegebenes Pulver einzuebnen und auf der gewünschten Schichtdicke zu nivellieren. An dem bei 55 in 3 gezeigten Hindernis können jedoch die unmittelbar damit kollidierenden Borsten 75 ausweichen, um nach Überwindung des Hindernisses wieder in eine ihrer Ausgangslage zumindest näherungsweise entsprechende Position zurückzukehren.With the smoothing slides 68a according to 3 are elongated brush elements with bristles 75 , which in the example shown are normally vertical from a support section 77 hang down. The bristle ensemble is stiff enough in itself to move away from the gap 66 level the powder dispensed by the powder dispenser and level it to the desired layer thickness. At the 55 in 3 obstacle shown, however, can be the bristles colliding directly with it 75 dodge to return to a position at least approximately corresponding to their starting position after overcoming the obstacle.

Auch die Glättungsschieber 68a gemäß 3 funktionieren zuverlässig und sind wenig verschleißanfällig.Even the smoothing slider 68a according to 3 work reliably and are not prone to wear.

In den 4 und 5 ist eine Schichtenpräparator-Baugruppe der in 2 gezeigten Art detaillierter und im ausgebauten Zustand dargestellt. An der in 4 erkennbaren Unterseite der Schichtenpräparator-Baugruppe 32 sind die auswechselbaren und aus Silikon bestehenden Glättungsschieber 68 in den Glättungsschieberhaltern 73 angeordnet. Es handelt sich bei diesen Glättungsschiebern 68 im Beispielsfall der 4 um Viertkant-Silikonstangen. Zwischen den Glättungsschiebern 68 ist der Ausgabespalt 66 des Pulverspenders 62 erkennbar. Der Pulverspender 62 enthält Mittel zur dosierten Abgabe des Werkstoffpulvers. Diese Dosiermittel umfassen im Beispielsfall eine Dosierwelle, welche abhängig von ihrer jeweiligen Drehstellung Werkstoffpulver über den Spalt 66 ausgibt. Der allgemeine Aufbau einer solchen Dosierwelle ist z.B. in 5 der DE 199 05 067 A1 gezeigt.In the 4 and 5 is a layer preparator assembly of the in 2 shown type shown in more detail and removed. At the in 4 recognizable underside of the preparator assembly 32 are the exchangeable smoothing slides made of silicone 68 in the smoothing slide holders 73 arranged. These are smoothing sliders 68 in the example the 4 around square silicone bars. Between the smoothing sliders 68 is the output slit 66 of the powder dispenser 62 recognizable. The powder dispenser 62 contains agents for the metered delivery of the material powder. In the example, these dosing means comprise a dosing shaft which, depending on its respective rotational position, powders of material over the gap 66 outputs. The general structure of such a metering shaft is, for example, in 5 the DE 199 05 067 A1 shown.

Mit 83 ist in 4 und in 5 ein steuerbarer Elektromotor zum Antrieb der sich über die gesamte Länge des Ausgabespaltes 66 parallel dazu und oberhalb davon erstreckenden Dosierwelle 85 bezeichnet. Weiterhin erkennbar in den 4 und 5 sind Rahmenelemente 76 zur Befestigung der Baugruppe 32 an Linearführungsmittel und Antriebsmittel, die die Baugruppe 32 bei ihrer Präparationsfahrt führen und antreiben.With 83 is in 4 and in 5 a controllable electric motor to drive the entire length of the output gap 66 dosing shaft extending parallel to and above it 85 designated. Also recognizable in the 4 and 5 are frame elements 76 for fastening the assembly 32 of linear guide means and drive means that the assembly 32 on their preparation trip lead and drive.

In 5 ist an der Oberseite der Baugruppe 32 die Pulverzuführungsöffnung 79 der Reservoirkammer 70 erkennbar. In der in 1 gezeigten linken Parkposition kann die Schichtenpräparator- Baugruppe 32 bei Bedarf neues Werkstoffpulver aus dem Pulverreservoir 80 nachtanken, beispielsweise in der in der DE 199 05 067 A1 beschriebenen Weise. Vorzugsweise sind Mittel vorgesehen, welche die Öffnung 79 beim Nachtanken von Werkstoffpulver nach außen hin abdichten. Hierzu gehört unter anderem die in 5 teilweise gezeigte Dichtung 81, welche mit einer Gegenfläche der Nachfüllstation 80 beim Nachtanken in Berührung kommt.In 5 is at the top of the assembly 32 the powder feed port 79 the reservoir chamber 70 recognizable. In the in 1 The left-hand parking position shown can be the layer preparator assembly 32 if necessary, new material powder from the powder reservoir 80 refuel, for example in the DE 199 05 067 A1 described way. Means are preferably provided which cover the opening 79 seal outwards when refueling material powder. This includes the in 5 partially shown seal 81 which with a counter surface of the refill station 80 comes into contact when refueling.

Unter Bezugnahme auf 6 wird nachstehend eine interessante Verwendungsmöglichkeit einer Vorrichtung der hier betrachteten Art zur Herstellung eines Formkörpers erläutert. Die Verwendung der Vorrichtung bezieht sich auf das Schließen von Poren, Ausbrüchen oder sonstigen unerwünschten lochartigen Strukturen in Oberflächen. 6 zeigt einen Ausschnitt aus einem beispielsweise metallischen oder keramischen Körper, der eine obere Fläche 90 aufweist, welche im Wesentlichen eben ist, jedoch bei 92 unerwünschte Vertiefungen aufweist. Gemäß 6 werden diese Vertiefungen 92 mit Werkstoffpulver P gefüllt, wobei dies in der Prozesskammer einer Vorrichtung gemäß 1 erfolgen kann. Die Ebene der Oberfläche 90 ist dabei horizontal ausgerichtet. Die Schichtenpräparator-Baugruppe 32 gibt das Pulver P über den Ausgabespalt 66 nach unten aus, so dass der in Bewegungsrichtung R hintere Glättungsschieber 68 das Pulver in dem Bereich der Vertiefungen 92 glattstreichen kann. Die Unterseite 69 der Glättungsschieber 68 befindet sich im Wesentlichen auf denn Niveau der Ebene 90 der Oberfläche des Körpers 21a, so dass nach einer Glättungsfahrt der Schichtenpräparator-Baugruppe 32 die Vertiefungen 92 im Wesentlichen bis zur Ebene 90 mit Werkstoffpulver P aufgefüllt sind. Danach kommt die optische Einrichtung 34 gemäß 1 zum Einsatz, um das Werkstoffpulver in den Vertiefungen 92 zu einer zusammenhängenden Festphase jeweils zu verschmelzen, so dass die Vertiefungen 92 anschließend verschwunden sind. In der in 6 skizzierten Weise können somit löchrige Oberflächen von beispielsweise metallischen oder keramischen Körpern 21a mittels selektivem Laserschmelzen repariert werden. Diese Körper können ansonsten auf irgendeine Art und Weise hergestellt worden sein.With reference to 6 An interesting possible use of a device of the type considered here for producing a shaped body is explained below. The use of the device relates to the closing of pores, breakouts or other undesirable hole-like structures in surfaces. 6 shows a section of a metal or ceramic body, for example, which has an upper surface 90 which is substantially flat but has 92 undesirable depressions. According to 6 become these recesses 92 filled with material powder P, this in the process chamber according to a device 1 can be done. The level of the surface 90 is aligned horizontally. The layer preparator assembly 32 passes the powder P through the discharge gap 66 downwards, so that the smoothing slider in the direction of movement R 68 the powder in the area of the wells 92 can smooth out. The bottom 69 the smoothing slide 68 is essentially at the level of the level 90 the surface of the body 21a , so that after a smoothing run of the layer preparator assembly 32 the wells 92 essentially down to the level 90 are filled with material powder P. Then comes the optical device 34 according to 1 used to the material powder in the wells 92 to merge into a coherent solid phase so that the depressions 92 have subsequently disappeared. In the in 6 outlined manner can thus have perforated surfaces of, for example, metallic or ceramic bodies 21a can be repaired using selective laser melting. These bodies can otherwise have been made in any way.

Selbstverständlich lässt sich in der in 6 skizzierten Weise auch bei der oben beschriebenen schichtweisen Herstellung von Formkörpern eine jeweilige zuletzt verfestigte Schicht bei Bedarf reparieren. Insbesondere die den Formkörper abschließende obere Oberflächenschicht kann auf diese Weise mit hoher Oberflächenqualität ausgebildet werden.Of course, in the 6 outlined way, also in the above-described layer-by-layer production of shaped bodies, if necessary repair a respective last solidified layer. In particular, the upper surface layer that closes off the molded body can be formed in this way with a high surface quality.

In 6 ist die Schichtenpräparator-Baugruppe 32 mit Glättungsschiebern 68 der in 2 gezeigten Art dargestellt. Selbstverständlich kommen auch die Glättungsschieber 68a gemäß 3 für den in 6 skizzierten Anwendungsfall in Frage. Unter Inkaufnahme gewisser Nachteile können bei der Anwendung gemäß 6 ggf. auch starre Glättungsschieber herkömmlicher Art verwendet werden.In 6 is the layer preparator assembly 32 with smoothing sliders 68 the in 2 shown type shown. Of course, the smoothing slides also come 68a according to 3 for the in 6 outlined use case in question. While accepting certain disadvantages, the application can be according to 6 if necessary, rigid smoothing slides of conventional type can also be used.

Dem Gesichtspunkt der Oberflächenreparatur, wie er vorstehend erläutert wurde, kommt im Rahmen der vorliegenden Erfindung selbständige Bedeutung zu. Die Anmelder behalten sich vor, darauf Anspruch zu richten.The point of view of surface repair, as he explained above was of independent importance in the context of the present invention to. The applicants reserve the right to claim this.

Claims (10)

Vorrichtung zur Herstellung eines Formkörpers (21) durch schichtweises Aufbauen aus pulverförmigem, insbesondere metallischem oder keramischem Werkstoff, mit einem Träger (19) für den Schichtaufbau, einer Bestrahlungseinrichtung (34) zur Bestrahlung der jeweils zuletzt auf dem Träger (19) präparierten Werkstoffpulverschicht in einem dieser Schicht zugeordneten Querschnittsbereich des Modells des Formkörpers (21) mit einer Strahlung, insbesondere fokussierten Laserstrahlung, die das Werkstoffpulver in diesem Querschnittsbereich durch Erhitzen zum Verschmelzen oder ggf. zum Versintern bringt, einer Nivellier- und Glättungseinrichtung zur Präparierung der jeweils folgenden Werkstoffpulverschicht auf der zuletzt bestrahlten Schicht, wobei die Nivellier- und Glättungseinrichtung wenigstens einen im Abstand der gewünschten Pulverschichtdicke über der zuletzt bestrahlten Schicht hinweg bewegbaren Glättungsschieber zur Einebnung und Nivellierung einer jeweiligen Menge an Werkstoffpulver über der zuletzt bestrahlten Schicht aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Glättungsschieber (68) so beschaffen ist, dass er bei der Einebnung und Nivellierung des Werkstoffpulvers lokalen fixierten Hindernissen (55) zonenweise nachgiebig ausweichen kann.Device for producing a shaped body ( 21 ) by building up in layers from powdery, in particular metallic or ceramic material, with a carrier ( 19 ) for the layer structure, an irradiation device ( 34 ) for irradiation of the last on the carrier ( 19 ) prepared material powder layer in a cross-sectional area of the model of the molded body assigned to this layer ( 21 ) with radiation, in particular focused laser radiation, which causes the material powder to melt or possibly sinter in this cross-sectional area, a leveling and smoothing device for the preparation of the following material powder layer on the last irradiated layer, the leveling and smoothing device at least has a smoothing slide movable at a distance of the desired powder layer thickness over the last irradiated layer for leveling and leveling a respective amount of material powder over the last irradiated layer, characterized in that the smoothing slide ( 68 ) is designed so that it fixes local fixed obstacles when leveling and leveling the material powder ( 55 ) can yield flexibly in zones. Vorrichtung zur Herstellung eines Formkörpers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Glättungsschieber (68) aus einem weichelastischen Material gebildet ist.Device for producing a shaped body according to claim 1, characterized in that the smoothing slide ( 68 ) is formed from a soft elastic material. Vorrichtung zur Herstellung eines Formkörpers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Glättungsschieber (68) aus einem Kunststoff, insbesondere Silikonmaterial, gebildet ist.Device for producing a shaped body according to one of the preceding claims, characterized in that the smoothing slide ( 68 ) is formed from a plastic, in particular silicone material. Vorrichtung zur Herstellung eines Formkörpers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Glättungsschieber (68) aus wenigstens einem im Wesentlichen stabförmigen Kunststoffelement besteht, das in horizontaler Ausrichtung an einer Glättungschieberhalterung (73) der Nivellierund Glättungseinrichtung angeordnet ist.Device for producing a shaped body according to one of the preceding claims, characterized in that the smoothing slide ( 68 ) consists of at least one essentially rod-shaped plastic element that is horizontally aligned on a smoothing slide holder ( 73 ) the leveling and smoothing device is arranged. Vorrichtung zur Herstellung eines Formkörpers nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Glättungsschieber (68a) eine Vielzahl kleiner, normalerweise dicht nebeneinander von einem Träger (77) nach unten hängender Pulverabstreifelemente (75) aufweist, die jeweils nachgiebig und zurückfedernd aus ihrer Normallage auslenkbar sind, um einem lokalen Hindernis bei der Schichtenpräparation auszuweichen.Device for producing a shaped body according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the smoothing slide ( 68a ) a variety of small, usually close to each other from a carrier ( 77 ) powder scraper elements hanging down ( 75 ), each of which can be deflected from its normal position in a flexible and resilient manner in order to avoid a local obstacle in the preparation of layers. Vorrichtung zur Herstellung eines Formkörpers nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Glättungsschieber (68a) bürstenartig ausgestaltet ist, wobei die nachgiebig auslenkbaren Pulverabstreifelemente (75) die Borsten bilden.Device for producing a shaped body according to claim 5, characterized in that the smoothing slide ( 68a ) is designed like a brush, the flexible deflectable powder wiping elements ( 75 ) form the bristles. Vorrichtung zur Herstellung eines Formkörpers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Glättungsschieber (68, 68a) bedarfsweise auswechselbar an einer Glättungschieberhalterung (73) der Nivellier- und Glättungseinrichtung angeordnet ist.Device for producing a shaped body according to one of the preceding claims, characterized in that the smoothing slide ( 68 . 68a ) can be replaced if necessary on a smoothing slide holder ( 73 ) the leveling and smoothing device is arranged. Vorrichtung zur Herstellung eines Formkörpers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nivellier- und Glättungseinrichtung einen über der zuletzt bestrahlten Schicht hinweg vor- und zurück verfahrbaren Pulverspender (62) umfaßt, der während seiner Fahrbewegung Werkstoffpulver für die jeweils zu präparierende Werkstoffpulverschicht abgeben kann.Device for producing a shaped body according to one of the preceding claims, characterized in that the leveling and smoothing device comprises a powder dispenser which can be moved back and forth over the last irradiated layer ( 62 ) comprises, which can deliver material powder for the respective material powder layer to be prepared during its movement. Vorrichtung zur Herstellung eines Formkörpers nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulverspender (62) und die Nivellier- und Glättungseinrichtung gemeinsame Bestandteile einer verfahrbaren Schichtenpräparator-Baugruppe (32) sind.Device for producing a shaped body according to claim 8, characterized in that the powder dispenser ( 62 ) and the leveling and smoothing device are common components of a movable layer preparator assembly ( 32 ) are. Vorrichtung zur Herstellung eines Formkörpers nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtenpräparator-Baugruppe (32) in Richtung ihrer normalen Vorschubbewegung vor und hinter dem Pulverspender (62) einen jeweiligen Glättungsschieber (68; 68a) aufweist, der so beschaffen ist, dass er bei der Einebnung und Nivellierung des Werkstoffpulvers lokalen Hindernissen zonenweise nachgiebig ausweichen kann.Device for producing a shaped body according to claim 9, characterized in that the layer preparator assembly ( 32 ) in the direction of their normal feed movement in front of and behind the powder dispenser ( 62 ) a respective smoothing slide ( 68 ; 68a ) that is designed in such a way that it can yield locally to local obstacles in the leveling and leveling of the material powder.
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