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Stand der Technik und Definition von wichtigen Begriffen für die Beschreibung
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Das Selektive Laserschmelzverfahren (SLM) oder Selektive Lasersinterverfahren (SLS) ist ein generatives Fertigungsverfahren. Bei dem Verfahren wird der zu verarbeitende Werkstoff in Pulverform in einer dünnen Schicht auf einer Substratplatte aufgebracht. Der pulverförmige Werkstoff (auch kurz „das Pulver“) wird mittels elektromagnetischer Strahlung (insbesondere Laserstrahlung) lokal angeschmolzen (bei SLS) bzw. vollständig umgeschmolzen (bei SLM) und bildet nach der Erstarrung eine feste Materialschicht.
Anschließend wird die Substratplatte um die Dicke einer Schicht abgesenkt und erneut Pulver aufgetragen. Dieser Zyklus wird solange wiederholt, bis alle Schichten angeschmolzen bzw. umgeschmolzen sind. Der fertige Formkörper wird vom überschüssigen Pulver gereinigt und kann danach verwendet werden.
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Mögliche pulverförmige Werkstoffe sind pulverförmige Metalle (Kupfer, Stahl, Kobalt-Chrom, Titan, Wolfram, Aluminium, Gold) und andere Stoffe (Glas, Keramik, Kunststoff).
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Eine Anlage für SLM oder SLS (im Folgenden „Anlage“) beinhaltet als wichtige Komponenten eine Rechen- und Auswerteeinheit, eine Bestrahlungseinheit, eine Spiegelablenkeinheit und einen Beschichter.
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Die Erfindung befasst sich ausschließlich mit dem Beschichter.
Die Aufgabe des Beschichters ist das Absenken der Substratplatte und daraufhin der gleichmäßige und ebene Auftrag einer neuen Pulverschicht.
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In wird eine Aufsicht auf den Beschichter gezeigt (unten links). In dieser Aufsicht sind zwei Schnittebenen (13a,b) dargestellt. Ferner ist in oben links und oben rechts je ein Schnittbild zu sehen. Das Schnittbild oben links bezieht sich auf den Schnitt (13a) der Aufsicht. Das Schnittbild oben rechts bezieht sich auf den Schnitt (13b).
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Der Beschichter weist einen Bauraum (3) auf. Der Pulverauftrag erfolgt durch einen Auftrag einer Schicht des pulverförmigen Werkstoffs (6) (im Folgenden auch als „Pulver“ bezeichnet) in den Bauraum. Bei jeder Schicht wird der Bodenblock des Bauraums (5) mit der Substratplatte abgesenkt.
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Der Bauraum ist seitlich durch eine Trennwand, Querwände und Längswände begrenzt. Die Trennwand, die Querwände und die Längswände bilden einen starren Rahmen, der als „Grundrahmen“ (10) bezeichnet wird.
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Der Auftrag der Pulverschicht erfolgt mit Hilfe einer Rakel (8). Die Rakel fährt dabei über die Oberfläche dieses Grundrahmens, die als „Bautischebene“ (27) bezeichnet wird. Die Rakel nimmt in der primären Bewegungsrichtung der Rakel (15) in einer Pulveraufnahmezone (28) Pulver auf, schiebt sie in Form einer Pulveransammlung (23) vor sich her und gibt das Pulver im Bauraum wieder ab. Nach der primären Bewegung der Rakel erfolgt die sekundäre Bewegung der Rakel, die dazu dient, die Rakel wieder in die Ausgangsposition zurückzufahren.
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Die Rakel kann eine Linearbewegung (Wie im Beispiel der ) oder eine Drehbewegung ausführen.
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Das Pulver kann in verschiedener Weise in den Bereich der Pulveraufnahmezone gelangen.
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Zum einen kann eine Pulvermenge aus einem Dosiersystem (z.B. Dosierschnecke) abgegeben werden, welche sich oberhalb der Pulveraufnahmezone befindet. Das Pulver fällt dann auf die Bautischebene, wird dort von der Rakel erfasst und ebenfalls im Bauraum abgelagert.
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Zum anderen kann der Beschichter einen mit Pulver gefüllten Vorratsraum (2) in der Pulveraufnahmezone aufweisen, wie in dargestellt. Dann wird bei jedem Zyklus der Bodenblock des Vorratsraums (4) angehoben, so dass eine Pulvermenge von der Rakel erfasst werden kann.
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Das Absenken des Bodenblocks des Bauraum und ggf. das Anheben des Bodenblocks des Vorratsraums geschieht mit Linearverstellern, welche unterhalb der Böden des Bauraums bzw. des Vorratsraums angebracht sind.
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Beim Vorgang des Rakelns kann sich nach Überstreichen des Bauraums sich noch Pulver an der Rakel befinden, welches überschüssig ist. Dieses Pulver wird mit der Rakel in ein herausnehmbares Pulverüberlaufgefäß (11) verbracht. Nach Überstreichen des Pulverüberlaufgefäßes kehrt die Rakel um und fährt zurück an ihren Zyklus-Startpunkt jenseits des Vorratsraums oder jenseits der Zone, aus der Pulver von den Dosierschnecken herabfällt.
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Die Unterkante der Rakel gleitet bei jedem Zyklus über Teile der Oberfläche des Beschichters, die im Folgenden als „Fahrbereichsfläche“ (18) bezeichnet werden.
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Der Grundrahmen weist auf der Oberseite häufig eine Pulverrückhaltestufe (17) auf. Dabei handelt es sich um eine Erhöhung der Quer- und Längswände über das Niveau der Rakelebene hinaus, welche das Pulver zurückhält und dessen Ausbreitung zur Seite hin begrenzt.
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Das Aufschmelzen findet in der obersten Pulverschicht (1) des Bauraums statt. Unterhalb dieser befinden sich auf der Substratplatte (12) ein oder mehrere bereits teilweise gebaute und in Pulver eingebettete Formkörper (14).
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Nachdem der Formkörper oder die Formkörper fertiggestellt sind, werden diese an der Substratplatte mit den Formkörpern aus dem Bauraum entnommen. Die Größe des Bauraums ist ausschlaggebend für die maximale mögliche Größe der Formkörper.
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Danach wird der Formkörper von der Substratplatte getrennt. Außerdem wird das verbleibende lose Pulver aus dem Bauraum entfernt. Dieses verbleibende Pulver ist durch Spritzer des vormals flüssigen Materials mit größeren Partikeln verunreinigt.
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Das Pulver wird üblicherweise entweder einem Wiederverwertungsbetrieb zugeführt, wobei wieder feines Pulver hergestellt wird, oder es wird ausgesiebt.
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Im Fall des Aussiebens kann der durch die Siebe fallende feine Pulveranteil unter Sauerstoffausschluss gelagert und bei einem späteren Bauvorgang wiederverwendet werden. Nur die ausgesiebten größeren Pulverpartikel werden dem Wiederverwertungsbetrieb zugeführt.
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Als X-Dimension, auch als „Länge“ (Ziffer 24 in ), wird die Raumrichtung parallel zur Vorschubrichtung der Rakel bezeichnet. Jedoch sind die Überlegungen nicht auf eine linear bewegte Rakel beschränkt. Im Falle einer kreisförmig bewegten Rakel erhält X den Charakter eines (azimutalen) Winkels (Ziffer 24 in ). Alle Überlegungen sind auch auf eine kreisförmig bewegte Rakel übertragbar.
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Als Y-Dimension, auch als „Breite“ (Ziffer 25 in ), wird die waagrechte Abmessung senkrecht zur Vorschubrichtung bezeichnet. Im Falle einer Kreisbewegung der Rakel ist Y die radiale Koordinate (Ziffer 25 in ).
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Als Z-Dimension (Höhe) (26) wird die senkrechte Richtung bezeichnet.
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Beschreibung der Erfindung
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Die Erfindung besteht in einer grundlegend anderen Anordnung der Komponenten des Beschichters. Ein Ausführungsbeispiel ist in dargestellt; hier ist ein erfindungsgemäßer Beschichter gezeigt. Der untere linke Teil von zeigt eine Aufsicht, darüber oben links die Frontansicht, oben rechts die Seitenansicht.
zeigt weitere Merkmale der Erfindung, in Aufsicht auf einen Beschichter.
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Die Erfindung verfolgt das Ziel des vereinfachten Austausches von Pulver beim Wechsel von einer Pulversorte zur anderen, der leichteren Reinigung des Beschichters, sowie der Kosteneinsparung bei Komponenten und Abdichtungen.
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Punkt 1 der Zusammenfassung betrifft einen Beschichter für SLM oder SLS, mit einem Pulverauffanggefäß, des Pulver auffängt, welches sich nach Überstreichen des Bauraums noch an der Rakel befindet
wobei
das Pulverauffanggefäß auch Pulver auffängt, welches an mindestens einer der folgenden Zonen herabfällt
- a) vom einem Sammelspalt oder einer Außenkante an der bauraumfernen Querkante,
- b) von einem Sammelspalt oder einer Außenkante an einer der Längsseiten der Bautischebene,
- c) aus dem Spalt zwischen Grundrahmen und Bodenblock des Bauraums,
- d) ggf. aus dem Spalt zwischen Grundrahmen und Bodenblock des Vorratsraums,
- e) ggf. aus einem Spalt in einem Passstück des Bauraums oder des Vorratsraums,
- f) aus dem Bauraum bei herausgefahrenem Bodenblock oder
- g) ggf. aus dem Vorratsraum bei herausgefahrenem Bodenblock.
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Bei der Erfindung tritt ein herausnehmbares Pulverauffanggefäß (49) an die Stelle des Pulverüberlaufgefäßes (11). Das Pulverauffanggefäß ist unterhalb der Bautischebene (27) angebracht. Es übernimmt die Funktion des Pulverüberlaufgefäßes und vorteilhaft mindestens eine weitere Funktion.
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Wir betrachten in der Aufsicht in , und zunächst den Bereich der „bauraumnahen Querkante“ (20). Es handelt sich um die Kante, welche die Rakel nach Überstreichen des Bauraums in ihrer primären Bewegungsrichtung erreicht. Es ist die rechte Kante des Grundrahmens in den und . In diesem Bereich gelangt Pulver, wenn die Rakel den Bauraum bereits überstrichen hat und noch Pulver vor sich herschiebt. Das Pulver ist überschüssig und soll entfernt werden.
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Das Pulver fällt beispielsweise durch einen „bauraumnahen Sammelspalt“ (34 in ) in das Pulverauffanggefäß.
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Anstelle des Sammelspalts kann auch die Außenkante des Grundrahmens treten. In diesem Fall muss die Pulverrückhaltestufe an der bauraumnahen Querkante abgesenkt sein. Dies erleichtert vorteilhaft auch die Reinigung der Oberfläche des Grundrahmens, da die Pulverrückhaltestufe zu einer innenliegenden Kante (16) führt, welche schwierig (z.B. mit einer Saugvorrichtung) zu reinigen ist. Wenn ein Bereich der innenliegenden Kante abgesenkt ist, können auch andere Bereiche der innenliegenden Kante leichter gereinigt werden, weil das Pulver dann längs der Kante (z.B. mit einem Pinsel) bis zu dem abgesenkten Bereich geschoben werden kann.
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Das Pulverauffanggefäß muss so angeordnet und ausgedehnt sein, dass die bauraumnahe Querkante über dem Pulverauffanggefäß liegt. Dadurch ergibt sich eine Pulverfalle (43).
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Die Innovation liegt darin, dass das Pulverauffanggefäß auch Pulver aus anderen Quellen auffängt, erfindungsgemäß aus mindestens einer der folgenden Zonen:
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von einem Sammelspalt oder einer Außenkante an der bauraumfernen Querkante
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Die bauraumferne Querkante (21) ist die Kante, welche der bauraumnahen Querkante gegenüberliegt. Sie befindet sich in der Nähe des Zyklus-Startpunks, am Anfang der primären Bewegung der Rakel. In und handelt es sich um die linke Kante in der Aufsicht.
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Auch die bauraumferne Querkante kann als Außenkante so gestaltet sein, dass Pulver über sie herab in das Pulverauffanggefäß fällt.
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Dazu muss zunächst das Pulverauffanggefäß vorzugsweise so angeordnet und ausgedehnt sein, dass sowohl die bauraumnahe Querkante als auch die bauraumferne Querkante über dem Pulverauffanggefäß liegen. Dadurch ergibt sich ein relativ großes Pulverauffanggefäß.
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In befindet sich das Auffanggefäß unterhalb der Außenkanten des Grundrahmens und hat, um das herabfallende Pulver aufzufangen, eine Länge, welche durch über die Länge des Grundrahmens hinausgeht, wodurch eine Pulverfalle (43) entsteht, in die das überschüssige Pulver gerakelt wird.
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Alternativ wird das Pulver von einer Trichterkonstruktion aufgefangen, die es in ein kleineres Pulverauffanggefäß weiterleitet.
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Außerdem soll die Pulverrückhaltestufe in diesem Bereich abgesenkt sein. Dadurch ist das Gerät leichter zu reinigen, weil innenliegende Kanten (16) vermieden werden.
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Wenn die sekundäre Bewegung der Rakel bis über diese Kante hinausführt, bevor die Bewegungsrichtung wieder umgedreht wird, so fällt bei jedem Zyklus das überschüssige Pulver in das Pulverauffanggefäß.
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Das Entfernen von überschüssigem Pulver auf der bauraumfernen Seite erleichtert die Reinigung des Beschichters, da es sich vor der Pulverrückhaltestufe ansammeln würde. Solches Pulver wird im Bauraum und ggf. im Vorratsraum während der sekundären Bewegung der Rakel in kleinen Mengen erfasst und zur bauraumfernen Seite gebracht.
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Wenn die Rakel nicht über die Kante hinausfährt, so ist dennoch eine entsprechende Reinigung nach Ablauf des Bauvorgangs leicht möglich, wobei das Pulver z. B. mit einem Pinsel über die Kante geschoben wird.
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Ein Sammelspalt kann die Funktion der Kante übernehmen. Er muss parallel zur Kante verlaufen. wir bezeichnen ihn als „bauraumfernen Sammelspalt“ (Ziffer 35 im Ausführungsbeispiel der ).
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von einem Sammelspalt oder einer Außenkante an mindestens einer der Längsseiten der Bautischebene
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Auch die Außenkanten an den beiden Längsseiten der Bautischebene können so gestaltet sein, dass Pulver über sie in das Pulverauffanggefäß hinab fällt. Dazu muss zunächst das Pulverauffanggefäß vorzugsweise so angeordnet und ausgedehnt sein, dass sowohl die bauraumnahe Querkante als auch die jeweilige Längskante (22) über dem Pulverauffanggefäß liegen.
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In befindet sich das Auffanggefäß unterhalb der Außenkanten des Grundrahmens und hat, um das herabfallende Pulver aufzufangen, auch eine Breite, welche über die Breite des Grundrahmens hinausreicht. Dadurch entsteht hier die Pulverfalle (43).
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Als Alternative kann eine Trichterkonstruktion dienen wie unter (a) beschrieben.
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Die Pulverrückhaltestufe soll in diesem Bereich abgesenkt sein. Dadurch ist das Gerät leichter zu reinigen, weil innenliegende Kanten (16) vermieden werden.
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Die Breite der Rakel kann zudem über die Längskanten der Bautischfläche hinaus vergrößert sein. In diesem Fall kann sich kein Pulver in der Nähe dieser Längskanten ablagern.
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Nun besteht ein Problem der Befestigung des Grundrahmens, weil im Falle des Herabfallens von Pulver von beiden Längskanten und Kombination mit Merkmal a)
der Grundrahmen
- - von oben durch eine überstehende Rakel abgedeckt ist,
- - nach unten offen für das Pulverauffanggefäß ist
- - zu den Querseiten und zu den Längsseiten hin Kanten hat, auf denen Pulver herabfällt.
Der Grundrahmen kann unter diesen Bedingungen dennoch befestigt werden. In ist dafür eine Befestigung mit schmalen Haltestegen (29) vorgesehen. Die Haltestege können auf ihrer Oberseite dachartig geformt sein, so dass sich dort kein Pulver ablagert, sondern an den Haltestegen vorbei in das Pulverauffanggefäß fällt.
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Gerade bei einer solchen Konstruktion ist der Beschichter insgesamt leicht von Pulver zu reinigen, da der Grundrahmen zum Reinigen zugänglich ist.
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Anstelle der Längskante, über die das Pulver fällt, kann auch ein Längskanten-Sammelspalt 1 (Ziffer 36 in ) bzw. Längskanten- Sammelspalt 2 (Ziffer 37 in ) dienen. Diese Spalten befinden sich jeweils in der Nähe der Längskante und verlaufen parallel zur Längskante.
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aus dem Spalt zwischen Grundrahmen und dem Bodenblock des Bauraums
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Der Spalt zwischen dem Grundrahmen und dem Bodenblock des Bauraums kann Undichtigkeiten aufweisen. Die Abdichtung gegen Pulver wäre schwierig. Ferner soll es trotz der Abdichtung nicht zu Haftkräften des Bodenblocks an den Wänden des Bauraums kommen, weil sonst ruckartige und nicht genau vorherzusagende Bewegungen auftreten könnten, die Einfluss auf die angestrebte Bau-Präzision hätten. Erfindungsgemäß wird es akzeptiert, dass an dieser Stelle Pulver durchdringen und in das Pulverauffanggefäß herabfallen kann.
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Das Pulverauffanggefäß muss vorzugsweise so angeordnet und ausgedehnt sein, dass sowohl die bauraumnahe Querkante als auch der Bauraum über dem Pulverauffanggefäß liegen. Als Alternative kann eine Trichterkonstruktion dienen wie unter (a) beschrieben.
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aus dem Spalt zwischen Grundrahmen und dem Bodenblock des Vorratsraums
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Die entsprechenden Überlegungen wie bei c) gelten auch für den Spalt zwischen Grundrahmen und dem Bodenblock des Vorratsraums
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ggf. aus einem Spalt In einem Passstück des Bauraums oder des Vorratsraums
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Es ist möglich, bei einem Beschichter die Form des Bauraums oder des Vorratsraums mit Passstücken zu konfigurieren und damit an die Geometrie der zu bauenden Formteile anzupassen. Die Vorteile einer solchen Vorgehensweise liegen in geringerem Pulverumlauf und höherer Geschwindigkeit bei Bauprozessen mit verkleinertem Vorratsraum.
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Das Bauraum-Passstück hat vorzugsweise einen inneren Ausschnitt, welcher den Seitenwänden des jeweils gewünschten Bauraums entspricht.
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In diesem Zusammenhang gilt die Beschreibung zur am gleichen Tage der Anmeldung dieser Erfindung vom gleichen Anmelder eingereichten Erfindung „Verfahren und Vorrichtung zur Anpassung der Bauraumgeometrie bei Selektiven Laserschmelzen oder Selektiven Lasersintern“ als vollumfänglich in dieser Beschreibung enthalten.
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Das Prinzip wird mit Hilfe von erläutert. Dargestellt werden zwei verschiedene Konfigurationen. zeigt in Aufsicht nur den Grundrahmen (10), die Bauräume (3a, 3b) und die Vorratsräume (2a, 2b).
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Der Grundrahmen weist einen Bauraumausschnitt (30) auf welcher größer oder gleich dem durch die Wände des Bauraums definiertem Ausschnitt ist. Durch Einsetzen eines Bauraum-Passstücks wird dieser Bauraumausschnitt verkleinert.
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In der oberen Darstellung ist ein Bauraum-Passstück A (31a) dargestellt, dessen innere Wände den Bauraum 1 (3a) bilden, während in der unteren Darstellung ein Bauraum-Passstück B (31b) dargestellt ist, dessen innere Wände den kleineren Bauraum 2 (3b) bilden.
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Außerdem weist ein Bauraum-Passstück vorzugsweise einen Formschluss zum Bauraumausschnitt auf. Das Bauraum-Passstück steht in bestimmungsgemäßer Einbaulage relativ zum Bauraumausschnitt fest, wird also nicht etwa durch den Boden des Bauraums mitbewegt. Die Fixierung erfolgt z.B. durch Festschrauben.
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Der Boden des Bauraums darf im Betrieb nicht mit verkleinerten Bauraumwänden kollidieren.
Man kann eine Kollision vermeiden dadurch, dass man einen hinreichend kleinen Körper verwendet (der als „Bauraum-Bodenkörper“ bezeichnet wird). Seine Bodenfläche muss also vollständig innerhalb des kleinesten Bauraums liegen.
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Allerdings würde dann bei einigen Konfigurationen (ausgenommen möglicherweise die Konfiguration mit dem kleinsten Bauraum) Pulver austreten, weil der Bauraumboden nicht eng schließt.
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Dieses Problem kann gelöst werden, indem die Dichtigkeit gegen den Pulveraustritt nicht durch den Boden des Bauraums, sondern durch verschiedene Substratplatten gewährleistet wird, deren Form der zugehörigen Bauraum-Grundfläche angepasst sind und sich mit einem sachgerechten Spaltmaß im zugehörigen Bauraum bewegen lassen.
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Eine andere Möglichkeit zur Lösung des Problems besteht darin, dass verschiedene Formen des Bauraumblocks durch Bauraumboden-Passstücke konfiguriert werden können, welche in bestimmungsgemäßer Einbaulage relativ zum Bauraum-Bodenkörper fest stehen.
Nach dieser Ausführungsform wird ein dem Bauraum angepasster Bauraumboden gebildet, wobei der Bauraum-Bodenkörper mit Bauraumboden-Passtücken, die jeweils zu Bodenblöcken des Bauraums ergänzt werden.
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Ein zusätzliches Merkmal ist die Einführung eines absichtlichen Spalts (33) in einem Bauraum-Passstück zwischen dem Bauraum und dem Pulverauffanggefäß, welcher sich über die gesamte Breite des Bauraums erstrecken, als Pulverfalle dient und somit das Pulverauffanggefäß in dieser Konfiguration ersetzt. In diesem Fall kann die primäre Bewegung der Rakel bereits nach Überstreichen des Spalts und nicht erst nach überstreichen des Pulverüberlaufgefäßes umgedreht werden um an den Zyklus-Startpunkt zurückzufahren. Dadurch reduziert sich die Fahrbereichsfläche (18a bzw. 18b) und bei angenommener konstanter Fahrgeschwindigkeit die Fahrzeit der Rakel. Die Fahrzeit der Rakel ist ein Bestandteil des Zeitbedarfs für den Bauprozess, der vorteilhaft insgesamt schneller wird.
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Ein Beschichter, bei dem zusätzlich auch noch verschiedene Vorratsraum-Grundflächen mit Vorratsraum-Passtücken (38a, 38b) konfiguriert werden können, dient zur Gewährleistung einer angepassten Pulverversorgung.
Analog zur Vorgehensweise beim Bauraum können verschiedene Vorratsraum-Grundflächen konfiguriert werden, um eine beabsichtigte Pulverversorgungsfunktion zu erreichen.
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Die Überlegungen zur Konfiguration des Vorratsraums sind auf die Konfiguration des Bauraums übertragbar. So können auch verschiedene Formen des Vorratsraumbodens durch an einem Vorratsraum-Bodenkörper befestigte Vorratsraumboden-Passstücke konfiguriert werden
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Selbst bei einer eng schließenden Bodenblock-Bauraum-Kombination, bei eng schließenden Bodenblock-Vorratsraum-Kombinationen oder bei einer eng schließenden Substratplatten-Bauraum-Kombination bestehen weiterhin ein Problem mit austretendem Pulver, z.B. wegen der Fertigungstoleranzen der beteiligten Bauteile oder der Toleranzen bei der Fixierung des Bauraum-Passstücks.
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Gerade dieses Problem wird mit der erfindungsgemäßen zweiten Funktion des Pulverauffanggefäßes gelöst. Dazu muss zunächst das Pulverauffanggefäß vorzugsweise so angeordnet und ausgedehnt sein, dass der Bauraum und ggf. der Vorratsraum über dem Pulverauffanggefäß liegen. Als Alternative kann eine Trichterkonstruktion dienen wie unter (a) beschrieben.
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Das Pulverauffanggefäß kann auch das aus den absichtlichen Spalten austretende Pulver aufnehmen, sowie Pulver aus Spalten zwischen aneinander fixiertem Passtücken, zwischen den Grundrahmen und einem an ihm fixierten Passstück oder zwischen einem Bodenkörper und einem an diesem fixierten Passstück.
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aus dem Bauraum bei herausgefahrenem Bodenblock
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Der erfindungsgemäße Beschichter kann vorteilhaft einen Reinigungsmodus aufweisen, bei dem der Bodenblock des Bauraums vorzugsweise so aus dem Grundrahmen herausgefahren wird, dass seine Oberfläche unterhalb des Grundrahmens steht und zum Reinigen zugänglich wird. Die Reinigung des Bodenblocks kann dann in sehr einfacher Weise z. B. mit einem Pinsel erfolgen. In diesem Fall wird beim Herausfahren und beim Reinigen Pulver aus dem Bauraum herabfallen.
Zunächst muss das Pulverauffanggefäß so angeordnet und ausgedehnt sein, dass der Bauraum über dem Pulverauffanggefäß liegt.
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Auch wird bei diesem Merkmal das Pulverauffanggefäß vorzugsweise niedriger angeordnet sein als bei der Umsetzung mit anderen Merkmalen. Bei Betrieb der Anlage ist es nämlich sinnvoll, die Reinigung bei eingehängtem oder eingestecktem Pulverauffanggefäß durchzuführen, damit das Pulver beim Reinigen aufgefangen wird. Deswegen soll vorzugsweise eine Hand in den Bereich zwischen Grundrahmen und Pulverauffanggefäß passen und es sollen auch keine anderen Objekte den Zugang zum Reinigen oder den Blick versperren.
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ggf. aus dem Vorratsraum bei herausgefahrenem Bodenblock
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Es gelten die gleichen Überlegungen wie für den Bodenblock des Bauraums.
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Punkt 2 der Zusammenfassung beschreibt einen
Beschichter nach Punkt 1, wobei
der Linearversteller, welche den Bodenblock des Bauraums hebt und senkt
- - seitlich neben dem Bauraum angeordnet ist und
- - seine Bewegung mit einer Winkelkonstruktion auf den Bodenblock des Bauraums übertragen wird
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Der Linearversteller zum Heben und Senken des Bodenblocks des Bauraums und ggf. auch der Linearversteller zum Heben und Senken des Bodenblocks des Vorratsraums sind nach dem Stand der Technik unter dem Bauraum bzw. Vorratsraum angeordnet.
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Die Linearversteller und die zugehörigen Motoren (Ziffer 42 in ) zur Bewegung des Bodenblocks des Bauraums werden in dieser Ausführungsform nicht unterhalb des Bauraumbodens, sondern seitlich neben den Grundrahmen verlegt. Die Motorkräfte werden mit Hilfe geeigneter Winkelkonstruktionen (40) auf den Bodenblock des Bauraums übertragen.
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Ein Ausführungsbeispiel ist in dargestellt.
Eine entsprechende Darstellung für eine Rakel mit Drehversteller (55) ist in dargestellt. Die Überlegungen können sinngemäß auch bei einer Rakel mit Drehbewegung angewendet werden.
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Dadurch wird vorteilhaft Platz für das Pulverauffanggefäß geschaffen.
Weiterhin sind dann vorteilhaft alle Bauteile unterhalb des Bauraumbodens unempfindlich gegen herabfallendes Pulver (48).
Weiterhin ist vorteilhaft, dass sich das Pulver nirgends ablegen kann, weil Motoren, Getriebe oder Kabel nicht mehr vorhanden sind.
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Schließlich muss bei den Linearverstellern und Motoren weniger Rücksicht auf die Größe und keine Rücksicht auf die Pulverdichtigkeit dieser Komponenten gelegt werden. Dadurch können vorteilhaft Kosten gespart werden.
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Weitere Anmerkungen:
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- 1) In ist auch der Unearversteller für die Rakel (44) neben den Grundrahmen verlegt. Er ist mit einer Winkelkonstruktion mit der Rakel verbunden. Dadurch wird der Grundrahmen von oben besser zugänglich.
- 2) Eine Reinigung eines Beschichters ist notwendig
- • im Bereich der generellen Maschinenpflege, und
- • um Pulver aus teurem Werkstoffen, z.B. Gold, vor unbefugtem Zugriff zu schützen.
- • Von besonderer Bedeutung ist die Reinigung, wenn von einem Pulverwerkstoff auf einen anderen umgestellt werden muss. Die Anwender von SLM oder SLS Anlagen wünschen gerade Systeme, die in kurzer Zeit gereinigt werden können, um in kurzer Zeit umstellen zu können und Werkstücke in verschiedenen Materialien fertigen zu können.
- 3) Die Befestigung des Pulverauffanggefäßes soll so beschaffen sein, dass das Pulverauffanggefäß leicht zu entnehmen ist. Im Beispiel der findet sich eine Aufhängekonstruktion (41) zum leichten Herausnehmen des Pulverauffanggefäßes nach einem Bauprozess. Das Pulverauffanggefäß wird vorzugsweise in die Aufhängekonstruktion gestellt, eingehängt oder eingesteckt. Der Vorgang ist sogar einfacher als bei einem Pulverüberlaufgefäß (11) gemäß .
- 4) Eine Anlage kann mit mehreren Pulverauffanggefäßen ausgeliefert werden, von denen jedoch vorzugsweise immer nur eines aktiv ist. Die anderen Pulverauffanggefäße können z.B. zur Lagerung von Pulver aus dem vorhergehenden Bauprozess dienen und beispielweise in einem Unterschrank gestellt, eingehängt oder eingesteckt werden. Zum Zwecke der Lagerung können die Pulverauffanggefäße auch mit zusätzlichen luftdichten Deckeln und mit der Möglichkeit zum Aufkleben von Etiketten o. Ä. ausgeliefert werden.
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Anhang 1: Zusammenfassung wichtiger Schritte der erfindungsgemäßen Überlegungen
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Beschichter für SLM oder SLS, mit einem Pulverauffanggefäß, des Pulver auffängt, welches sich nach Überstreichen des Bauraums noch an der Rakel befindet
wobei
das Pulverauffanggefäß auch Pulver auffängt, welches an mindestens einer der folgenden Zonen herabfällt
- - vom einem Sammelspalt oder einer Außenkante an der bauraumfernen Querkante,
- - von einem Sammelspalt oder einer Außenkante an einer der Längsseiten der Bautischebene,
- - aus dem Spalt zwischen Grundrahmen und Bodenblock des Bauraums,
- - ggf. aus dem Spalt zwischen Grundrahmen und Bodenblock des Vorratsraums,
- - ggf. aus einem Spalt in einem Passstück des Bauraums oder des Vorratsraums,
- - aus dem Bauraum bei herausgefahrenem Bodenblock oder
- - ggf. aus dem Vorratsraum bei herausgefahrenem Bodenblock
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2 Beschichter nach Punkt 1, wobei
der Linearversteller, welche den Bodenblock des Bauraums hebt und senkt
- - seitlich neben dem Bauraum angeordnet ist und
- - seine Bewegung mit einer Winkelkonstruktion auf den Bodenblock des Bauraums übertragen wird
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Figurenliste
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- : Beschichter nach dem Stand der Technik
- : Beispiel für eine Ausführungsform nach Punkt 1, mit den Zonen a, b, c, d, f und g, sowie nach Punkt 2
- : Grundrahmen in einer Ausführungsform nach Punkt 1, mit allen Zonen
- : Grundrahmen in einer Ausführungsform nach Punkt 1, mit den Zonen a und b
- : Beispiel für eine Ausführungsform nach Punkt 1, mit den Zonen a, b, c, d, f und g, sowie nach Punkt 2, mit rotatorischer Bewegung der Rakel
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Bezugszeichenliste
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- 1
- oberste Pulverschicht im Bauraum
- 2
- Vorratsraum
- 3
- Bauraum
- 4
- Bodenblock des Vorratsraums
- 5
- Bodenblock des Bauraums
- 6
- Pulverförmiger Werkstoff, schraffiert dargestellt
- 8
- Rakel
- 10
- Grundrahmen
- 11
- Pulverüberlaufgefäß
- 12
- Substratplatte
- 13
- Schnittebene
- 14
- ein Formkörper oder mehrere Formkörper
- 15
- primäre Bewegungsrichtung der Rakel
- 16
- innenliegende Kante
- 17
- Pulverrückhaltestufe
- 18, 18a, 18b
- Fahrbereichsfläche
- 20
- bauraumnahe Querkante
- 21
- bauraumferne Querkante
- 22
- Längskante
- 23
- Pulveransammlung
- 24
- X-Dimension bzw. azimutale Winkelkoordinate
- 25
- Y-Dimension bzw. radiale Koordinate
- 26
- Z-Dimension
- 27
- Bautischebene
- 28
- Pulveraufnahmezone
- 29
- Haltesteg
- 30
- Bauraumausschnitt
- 31, 31a, 31b
- Bauraum-Passstück
- 33
- absichtlicher Spalt
- 34
- bauraumnaher Sammelspalt
- 35
- bauraumferner Sammelspalt
- 36
- Längskanten-Sammelspalt 1
- 37
- Längskanten-Sammelspalt 2
- 38a, 38b
- Vorratsraum-Passstück
- 40
- Winkelkonstruktion
- 41
- Aufhängehakenkonstruktion
- 42
- Linearversteller mit Motor
- 43
- Pulverfalle
- 44
- Linearversteller für die Rakel
- 48
- herabfallendes Pulver
- 49
- Pulverauffanggefäß
- 55
- Dreh-Versteller für die Rakel