DE102024111138A1 - Depowdering device and build chamber for additive manufacturing of components from a powder material - Google Patents
Depowdering device and build chamber for additive manufacturing of components from a powder materialInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Entpulverungsvorrichtung (1) zum Entpulvern mittels additiver Fertigung aus einem Pulvermaterial hergestellter Bauteile (2), mit
- einer Baukammeraufnahme (3), die derart eingerichtet ist, dass eine Baukammer (5) einer additiven Fertigungsvorrichtung an der Baukammeraufnahme (3) befestigt werden kann,
- einer Substratplattenaufnahme (7), die derart eingerichtet ist, dass eine Substratplatte (9) der Baukammer (5) an der Substratplattenaufnahme (7) befestigt werden kann, wobei
- zumindest eine erste Aufnahme, ausgewählt aus der Baukammeraufnahme (3) und der Substratplattenaufnahme (7), relativ zu einer zweiten Aufnahme, ausgewählt aus der Substratplattenaufnahme (7) und der Baukammeraufnahme (3), derart verlagerbar ist, dass die an der Substratplattenaufnahme (7) befestigte Substratplatte (9) auf einer Unterseite (11) eines Baukammergehäuses (13) der Baukammer (5) aus dem an der Baukammeraufnahme (3) befestigten Baukammergehäuse (13) mittels Verlagerung zumindest der ersten Aufnahme entfernt werden kann, und mit
- einer ersten Verlagerungsvorrichtung (15), die angeordnet und eingerichtet ist, um die Substratplattenaufnahme (7) mit der daran befestigten Substratplatte (9) zwischen einer Montageposition, in der die Substratplatte (9) an der Substratplattenaufnahme (7) befestigt und von der Substratplattenaufnahme (7) gelöst werden kann, und einer Entpulverungsposition zu verlagern.
The invention relates to a depowdering device (1) for depowdering components (2) produced from a powder material by additive manufacturing, comprising
- a construction chamber holder (3) which is designed such that a construction chamber (5) of an additive manufacturing device can be attached to the construction chamber holder (3),
- a substrate plate holder (7) which is designed such that a substrate plate (9) of the construction chamber (5) can be fastened to the substrate plate holder (7), wherein
- at least one first receptacle, selected from the construction chamber receptacle (3) and the substrate plate receptacle (7), is displaceable relative to a second receptacle, selected from the substrate plate receptacle (7) and the construction chamber receptacle (3), such that the substrate plate (9) fastened to the substrate plate receptacle (7) on an underside (11) of a construction chamber housing (13) of the construction chamber (5) can be removed from the construction chamber housing (13) fastened to the construction chamber receptacle (3) by displacing at least the first receptacle, and with
- a first displacement device (15) which is arranged and configured to displace the substrate plate holder (7) with the substrate plate (9) fastened thereto between a mounting position in which the substrate plate (9) can be fastened to and detached from the substrate plate holder (7), and a depowdering position.
Description
Die Erfindung betrifft eine Entpulverungsvorrichtung zum Entpulvern mittels additiver Fertigung aus einem Pulvermaterial hergestellter Bauteile und eine Baukammer zur additiven Fertigung solcher Bauteile aus einem Pulvermaterial.The invention relates to a depowdering device for depowdering components produced from a powder material by additive manufacturing and to a construction chamber for the additive manufacturing of such components from a powder material.
Bei der additiven Fertigung von Bauteilen aus einem Pulvermaterial werden die Bauteile schichtweise, Pulvermaterialschicht für Pulvermaterialschicht, in einer Baukammer aufgebaut, wobei eine Substratplatte innerhalb der Baukammer stets zum Aufbringen der neuen Pulvermaterialschicht um eine Schichtdicke nach unten verlagert wird. Am Ende des Fertigungsprozesses liegt in der Baukammer ein sich aus der Summe der aufgebrachten Pulvermaterialschichten ergebendes Pulvervolumen vor, wobei dieses Pulvermaterial loses Pulver umfasst, in das die gefertigten Bauteile eingebettet sind. Die Bauteile müssen in einem nächsten Schritt freigelegt werden, was allgemein als „Entpulvern“ oder „Entpulverung“ bezeichnet wird. Hierzu stehen grundsätzlich zwei Konzepte - im Folgenden als „Entpulverungskonzepte“ bezeichnet - zur Verfügung, die alternativ oder in Kombination miteinander angewendet werden können: zum einen ein Entleeren der Baukammer, wobei das lose Pulvermaterial quasi ausgeleert und/oder abgekippt wird, zum anderen ein insbesondere manuelles Entfernen des losen Pulvermaterials von den Bauteilen mittels eines Entpulverungswerkzeugs wie beispielsweise einer Entpulverungslanze und/oder einem Pinsel. Die Entpulverung wird typischerweise nicht in der Fertigungsvorrichtung selbst durchgeführt, sondern in mindestens einer separat hiervon vorgesehenen Entpulverungsstation, wobei regelmäßig zwei verschiedene, dedizierte Entpulverungsstationen zur Anwendung kommen, wenn die beiden zuvor beschriebenen Entpulverungskonzepte des Entleerens der Baukammer einerseits und des Entfernens des losen Pulvermaterials mittels Entpulverungswerkzeugs andererseits miteinander kombiniert werden. Somit muss die Baukammer mindestens einmal, gegebenenfalls sogar zweimal verbracht werden, wobei hierbei, aber auch bei der Entpulverung selbst, logistische Schwierigkeiten und Probleme mit Blick auf die Kontamination einer Umgebung mit losem Pulvermaterial und ganz besonders Probleme mit Blick auf den Arbeitsschutz der beteiligten Personen auftreten, da das feinkörnige Pulvermaterial typischerweise lungengängig ist. Der Transfer der Baukammer zwischen den verschiedenen Stationen und ihre Handhabung in den Stationen erweist sich insbesondere bei großen und/oder schweren Baukammern als schwierig. Es besteht daher grundsätzlich, gerade aber auch für größere und/oder schwerere Baukammern ein Bedarf daran, die Vorgehensweise im Rahmen der Entpulverung zu optimieren, insbesondere in Hinblick auf die Logistik und die Effizienz des Prozesses, sowie ganz besonders mit Blick auf die Kontamination der Umgebung und den Arbeitsschutz.In the additive manufacturing of components from a powder material, the components are built layer by layer, powder material layer by powder material layer, in a build chamber, with a substrate plate within the build chamber being continuously shifted downwards by one layer thickness to apply the new powder material layer. At the end of the manufacturing process, the powder volume in the build chamber results from the sum of the applied powder material layers, whereby this powder material includes loose powder in which the manufactured components are embedded. The components must be exposed in a next step, which is generally referred to as "depowdering" or "depowder removal." For this purpose, two concepts are generally available – hereinafter referred to as "depowder removal concepts" – which can be used alternatively or in combination with one another: firstly, emptying the build chamber, in which the loose powder material is essentially emptied and/or tipped out; secondly, the manual removal of the loose powder material from the components using a depowder removal tool such as a depowder removal lance and/or a brush. Depowdering is typically not carried out in the production device itself, but in at least one separate depowdering station. Two different, dedicated depowdering stations are regularly used when combining the two previously described depowdering concepts of emptying the build chamber on the one hand and removing the loose powder material using a depowdering tool on the other. Therefore, the build chamber must be moved at least once, possibly even twice. This, as well as the depowdering itself, presents logistical difficulties and problems with regard to the contamination of an environment with loose powder material and, in particular, problems with regard to the occupational safety of the people involved, as the fine-grained powder material is typically respirable. Transferring the build chamber between the various stations and handling it within the stations proves to be difficult, especially with large and/or heavy build chambers. There is therefore a fundamental need, especially for larger and/or heavier build chambers, to optimize the depowdering procedure, particularly with regard to logistics and the efficiency of the process, and especially with regard to environmental contamination and occupational safety.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Entpulverungsvorrichtung zum Entpulvern mittels additiver Fertigung aus einem Pulvermaterial hergestellter Bauteile und eine Baukammer zur additiven Fertigung solcher Bauteile aus einem Pulvermaterial zu schaffen, wobei die genannten Nachteile zumindest reduziert sind, vorzugsweise vermieden werden.The invention is therefore based on the object of creating a depowdering device for depowdering components produced from a powder material by additive manufacturing and a construction chamber for the additive manufacturing of such components from a powder material, wherein the aforementioned disadvantages are at least reduced, preferably avoided.
Die Aufgabe wird gelöst, indem die vorliegende technische Lehre bereitgestellt wird, insbesondere die Lehre der unabhängigen Ansprüche sowie der in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung offenbarten Ausführungsformen.The object is achieved by providing the present technical teaching, in particular the teaching of the independent claims as well as the embodiments disclosed in the dependent claims and the description.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem eine Entpulverungsvorrichtung zum Entpulvern mittels additiver Fertigung aus einem Pulvermaterial hergestellter Bauteile geschaffen wird, die eine Baukammeraufnahme aufweist, wobei die Baukammeraufnahme derart eingerichtet ist, dass eine Baukammer einer additiven Fertigungsvorrichtung an der Baukammeraufnahme befestigt werden kann. Die Entpulverungsvorrichtung weist außerdem eine Substratplattenaufnahme auf, die derart eingerichtet ist, dass eine Substratplatte der Baukammer an der Substratplattenaufnahme befestigt werden kann. Zumindest eine erste Aufnahme, ausgewählt aus der Baukammeraufnahme und der Substratplattenaufnahme, ist relativ zu einer zweiten Aufnahme, ausgewählt aus der Substratplattenaufnahme und der Baukammeraufnahme, derart verlagerbar, dass die an der Substratplattenaufnahme befestigte Substratplatte auf einer Unterseite eines Baukammergehäuses der Baukammer aus dem an der Baukammeraufnahme befestigten Baukammergehäuse mittels Verlagerung zumindest der ersten Aufnahme entfernt werden kann. Schließlich weist die Entpulverungsvorrichtung eine erste Verlagerungsvorrichtung auf, die angeordnet und eingerichtet ist, um die Substratplattenaufnahme mit der daran befestigten Substratplatte zwischen einer Montageposition, in der die Substratplatte an der Substratplattenaufnahme befestigt und von der Substratplattenaufnahme gelöst werden kann, und einer Entpulverungsposition zu verlagern. Vorteilhafterweise ist es mit der Entpulverungsvorrichtung möglich, die Substratplatte gerade bei großen und schweren Baukammern in einfacher Weise aus dem Baukammergehäuse zu entnehmen und zu handhaben, und die gefertigten Bauteile von losem Pulvermaterial zu trennen, insbesondere indem die Substratplatte mittels der ersten Verlagerungsvorrichtung in die Entpulverungsposition verlagert wird, in der das lose Pulvermaterial von den Bauteilen abfallen kann, wobei es bevorzugt quasi abgekippt wird. Durch die Relativverlagerung zwischen der ersten Aufnahme und der zweiten Aufnahme ist es möglich, die Substratplatte in gerade bei großen und schweren Baukammern einfacher Weise aus dem Baukammergehäuse heraus nach unten zu verlagern, wobei bereits während dieser Verlagerung loses Pulvermaterial durch einen zwischen dem Baukammergehäuse und der Substratplatte entstehenden Spalt entweichen kann, sodass die Bauteile freigelegt und einer weiteren Bearbeitung zugänglich gemacht werden. Somit stellt die Entpulverungsvorrichtung eine Möglichkeit dar, den Entpulverungsvorgang logistisch einfach und zugleich effektiv durchzuführen.The object is achieved in particular by providing a depowdering device for depowdering components produced from a powder material by means of additive manufacturing, which device has a build chamber receptacle, wherein the build chamber receptacle is configured such that a build chamber of an additive manufacturing device can be fastened to the build chamber receptacle. The depowdering device also has a substrate plate receptacle configured such that a substrate plate of the build chamber can be fastened to the substrate plate receptacle. At least one first receptacle, selected from the build chamber receptacle and the substrate plate receptacle, is displaceable relative to a second receptacle, selected from the substrate plate receptacle and the build chamber receptacle, such that the substrate plate fastened to the substrate plate receptacle on an underside of a build chamber housing of the build chamber can be removed from the build chamber housing fastened to the build chamber receptacle by displacing at least the first receptacle. Finally, the depowdering device comprises a first displacement device arranged and configured to displace the substrate plate holder with the substrate plate attached thereto between a mounting position, in which the substrate plate can be attached to and detached from the substrate plate holder, and a depowdering position. Advantageously, the depowdering device makes it possible to easily remove and handle the substrate plate from the build chamber housing, particularly in the case of large and heavy build chambers, and to separate the manufactured components from loose powder material, in particular by displacing the substrate plate by means of the first displacement device into the depowdering position, in which the loose powder material can fall off the components, preferably being tipped over. The relative displacement between the first and second mounts makes it possible to easily move the substrate plate downwards out of the build chamber housing, especially in large and heavy build chambers. Even during this displacement, loose powder material can escape through a gap created between the build chamber housing and the substrate plate, exposing the components and making them accessible for further processing. The depowder removal device thus represents a way to carry out the depowder removal process in a logistically simple yet effective manner.
In einer Ausführungsform ist die Baukammeraufnahme als die erste Aufnahme relativ zu der Substratplattenaufnahme als der zweiten Aufnahme derart verlagerbar, dass die an der Substratplattenaufnahme befestigte Substratplatte auf der Unterseite des Baukammergehäuses aus dem an der Baukammeraufnahme befestigten Baukammergehäuse mittels Verlagerung der Baukammeraufnahme entfernt werden kann. Es ist möglich, dass die Substratplattenaufnahme dabei raumfest bleibt, sodass ausschließlich die Baukammeraufnahme verlagert wird.In one embodiment, the build chamber holder, as the first holder, is displaceable relative to the substrate plate holder, as the second holder, such that the substrate plate attached to the substrate plate holder on the underside of the build chamber housing can be removed from the build chamber housing, which is attached to the build chamber holder, by displacing the build chamber holder. It is possible for the substrate plate holder to remain spatially fixed, so that only the build chamber holder is displaced.
In einer anderen Ausführungsform ist die Substratplattenaufnahme als die erste Aufnahme relativ zu der Baukammeraufnahme als der zweiten Aufnahme derart verlagerbar, dass die an der Substratplattenaufnahme befestigte Substratplatte auf der Unterseite des Baukammergehäuses aus dem an der Baukammeraufnahme befestigten Baukammergehäuse mittels Verlagerung der Substratplattenaufnahme entfernt werden kann. Es ist möglich, dass die Baukammeraufnahme dabei raumfest bleibt, sodass ausschließlich die Substratplattenaufnahme verlagert wird.In another embodiment, the substrate plate holder, as the first holder, is displaceable relative to the build chamber holder, as the second holder, such that the substrate plate attached to the substrate plate holder on the underside of the build chamber housing can be removed from the build chamber housing, which is attached to the build chamber holder, by displacing the substrate plate holder. It is possible for the build chamber holder to remain spatially fixed, so that only the substrate plate holder is displaced.
In wieder einer anderen Ausführungsform sind die Substratplattenaufnahme und die Baukammeraufnahme beide relativ zueinander derart verlagerbar, dass die an der Substratplattenaufnahme befestigte Substratplatte auf der Unterseite des Baukammergehäuses aus dem an der Baukammeraufnahme befestigten Baukammergehäuse mittels dieser Relativverlagerung entfernt werden kann. Es ist insbesondere möglich, dass dabei sowohl die Baukammeraufnahme als auch die Substratplattenaufnahme aktiv verlagert werden, um die Relativverlagerung zu bewirken.In yet another embodiment, the substrate plate holder and the build chamber holder are both displaceable relative to each other such that the substrate plate attached to the substrate plate holder on the underside of the build chamber housing can be removed from the build chamber housing attached to the build chamber holder by means of this relative displacement. In particular, it is possible for both the build chamber holder and the substrate plate holder to be actively displaced to effect the relative displacement.
Die Verlagerung der ersten Aufnahme relativ zu der zweiten Aufnahme erfolgt in einer Ausgestaltung vertikal, insbesondere derart, dass das Baukammergehäuse nach geodätisch oben und/oder die Substratplatte nach geodätisch unten verlagert wird. Auf diese Weise wird jedenfalls die Substratplatte relativ zu dem Baukammergehäuse gesehen nach unten aus diesem entnommen. Dabei entsteht zwischen einem unteren Rand des Baukammergehäuses und der Substratplatte ein Spalt, der sich progressiv während der weiteren Verlagerung vergrößert, wobei loses Pulvermaterial durch diesen Spalt entweichen kann.In one embodiment, the first receptacle is displaced relative to the second receptacle vertically, in particular such that the build chamber housing is displaced geodetically upwards and/or the substrate plate is displaced geodetically downwards. In this way, the substrate plate is removed from the build chamber housing downwards, as viewed from the latter. A gap is created between a lower edge of the build chamber housing and the substrate plate, which progressively increases during further displacement, allowing loose powder material to escape through this gap.
Alternativ oder zusätzlich erfolgt die Verlagerung der ersten Aufnahme relativ zu der zweiten Aufnahme linear. Dies stellt eine besonders einfache Ausgestaltung der Verlagerung dar, bei der insbesondere gewährleistet ist, dass auf der Substratplatte angeordnete Bauteile nicht mit dem Rand des Baukammergehäuses kollidieren.Alternatively or additionally, the first receptacle is displaced linearly relative to the second receptacle. This represents a particularly simple design for the displacement, which ensures, in particular, that components arranged on the substrate plate do not collide with the edge of the build chamber housing.
Insbesondere ist die Baukammeraufnahme derart eingerichtet, dass das Baukammergehäuse unmittelbar an der Baukammeraufnahme befestigt werden kann, während die Substratplatte nicht unmittelbar - sondern, solange die Substratplatte mit dem Baukammergehäuse verbunden ist, nur mittelbar über die Befestigung des Baukammergehäuses - an der Baukammeraufnahme befestigt wird. Vielmehr wird die Substratplatte unmittelbar an der Substratplattenaufnahme befestigt.In particular, the build chamber mount is configured such that the build chamber housing can be attached directly to the build chamber mount, while the substrate plate is not attached directly to the build chamber mount—but, as long as the substrate plate is connected to the build chamber housing, only indirectly via the attachment of the build chamber housing. Rather, the substrate plate is attached directly to the substrate plate mount.
Die erste Verlagerungsvorrichtung ist in einer Ausgestaltung angeordnet und eingerichtet, um die Substratplattenaufnahme mit der daran befestigten und aus dem Baukammergehäuse entfernten Substratplatte zwischen der Montageposition und der Entpulverungsposition zu verlagern. Dies bedeutet insbesondere, dass die erste Verlagerungsvorrichtung eingerichtet ist, um die Substratplattenaufnahme nach deren vollständigem Entnehmen aus dem Baukammergehäuse von der Montageposition in die Entpulverungsposition zu verlagern.In one embodiment, the first displacement device is arranged and configured to displace the substrate plate holder, with the substrate plate attached thereto and removed from the build chamber housing, between the mounting position and the depowdering position. This means, in particular, that the first displacement device is configured to displace the substrate plate holder from the mounting position to the depowdering position after it has been completely removed from the build chamber housing.
Insbesondere wird die Substratplatte zunächst in der Montageposition an der Substratplattenaufnahme befestigt, danach aus dem Baukammergehäuse entfernt und anschließend mittels der ersten Verlagerungsvorrichtung in die Entpulverungsposition verlagert.In particular, the substrate plate is first attached to the substrate plate holder in the mounting position, then removed from the build chamber housing and subsequently moved to the depowdering position by means of the first displacement device.
In einer Ausgestaltung weist die erste Verlagerungsvorrichtung die Substratplattenaufnahme auf, wobei die Substratplatte an der Substratplattenaufnahme befestigt werden kann, wenn die erste Verlagerungsvorrichtung mit der Substratplattenaufnahme in der Montageposition angeordnet ist. Insbesondere ist es möglich, dass die Substratplattenaufnahme fest mit der ersten Verlagerungsvorrichtung verbunden oder einteilig mit der ersten Verlagerungsvorrichtung ausgebildet ist.In one embodiment, the first displacement device comprises the substrate plate holder, wherein the substrate plate can be fastened to the substrate plate holder when the first displacement device is arranged with the substrate plate holder in the assembly position. In particular, it is possible for the substrate plate holder to be firmly connected to the first displacement device or to be formed integrally with the first displacement device.
Die hier vorgeschlagene Entpulverungsvorrichtung ist insbesondere eingerichtet zur Verwendung mit Baukammern, die ein Pulvervolumen von 450 1 bis 1000 1, insbesondere von 500 1 bis 900 1, insbesondere von 700 1 bis 800 1, insbesondere 750 1, aufweisen.The depowdering device proposed here is particularly designed for use with construction chambers having a powder volume of 450 l to 1000 l, in particular of 500 l to 900 1, in particular from 700 1 to 800 1, in particular 750 1.
Die Baukammer, insbesondere das Baukammergehäuse und auch die Substratplatte, weist eine bestimmungsgemäße Hochrichtung derart auf, dass eine Vorzugsrichtung für die Anordnung der Baukammer in einer Fertigungsvorrichtung zur additiven Fertigung von Bauteilen in der Baukammer existiert, wobei die bestimmungsgemäße Hochrichtung der Baukammer entlang der geodätischen Hochrichtung oder Vertikalen ausgerichtet - insbesondere parallel dazu orientiert - ist, wenn die Baukammer bestimmungsgemäß in der Fertigungsvorrichtung angeordnet ist. Entsprechend sind auch die Baukammeraufnahme und die Substratplattenaufnahme der Entpulverungsvorrichtung bevorzugt derart ausgebildet, dass die bestimmungsgemäße Hochrichtung des Baukammergehäuses und der Substratplatte entlang der geodätischen Hochrichtung ausgerichtet und insbesondere parallel dazu orientiert ist, wenn das Baukammergehäuse an der Baukammeraufnahme und die Substratplatte an der in der Montageposition angeordneten Substratplattenaufnahme befestigt sind.The build chamber, in particular the build chamber housing and also the substrate plate, has a designated vertical direction such that a preferred direction for the arrangement of the build chamber in a manufacturing device for the additive manufacturing of components exists in the build chamber, wherein the designated vertical direction of the build chamber is aligned along the geodetic vertical direction or vertical - in particular oriented parallel thereto - when the build chamber is arranged as intended in the manufacturing device. Accordingly, the build chamber receptacle and the substrate plate receptacle of the depowdering device are preferably designed such that the designated vertical direction of the build chamber housing and the substrate plate is aligned along the geodetic vertical direction and in particular oriented parallel thereto when the build chamber housing is attached to the build chamber receptacle and the substrate plate is attached to the substrate plate receptacle arranged in the assembly position.
Die Substratplattenaufnahme weist in einer Ausführungsform eine erste Befestigungsvorrichtung auf, die eingerichtet ist, um die Substratplatte an der Substratplattenaufnahme zu befestigen.In one embodiment, the substrate plate holder comprises a first fastening device which is configured to fasten the substrate plate to the substrate plate holder.
Die erste Befestigungsvorrichtung weist bevorzugt erste Gegen-Befestigungselemente auf, die eingerichtet und auf erste Befestigungselemente der Substratplatte abgestimmt sind, um mit den ersten Befestigungselementen zusammenzuwirken, um die Substratplatte an der Substratplattenaufnahme zu befestigen. Die ersten Befestigungselemente und die ersten Gegen-Befestigungselemente sind bevorzugt als Nullpunktspannsystem ausgebildet. Vorteilhaft kann auf diese Weise eine genau definierte Lage und Ausrichtung der Substratplatte an der Substratplattenaufnahme verwirklicht werden. Insbesondere können die ersten Befestigungselemente als Spannbolzen, vorzugsweise als für die Nullpunktspannung eingerichtete Spannbolzen, ausgebildet sein. In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Substratplatte vier Spannbolzen auf.The first fastening device preferably has first counter-fastening elements that are configured and matched to first fastening elements of the substrate plate in order to cooperate with the first fastening elements to fasten the substrate plate to the substrate plate holder. The first fastening elements and the first counter-fastening elements are preferably designed as a zero-point clamping system. This advantageously allows a precisely defined position and alignment of the substrate plate on the substrate plate holder to be achieved. In particular, the first fastening elements can be designed as clamping bolts, preferably as clamping bolts configured for zero-point clamping. In a preferred embodiment, the substrate plate has four clamping bolts.
Alternativ oder zusätzlich weist die Baukammeraufnahme eine zweite Befestigungsvorrichtung auf, die eingerichtet ist, um die Baukammer, insbesondere das Baukammergehäuse, an der Baukammeraufnahme zu befestigen.Alternatively or additionally, the construction chamber holder has a second fastening device which is designed to fasten the construction chamber, in particular the construction chamber housing, to the construction chamber holder.
Die zweite Befestigungsvorrichtung weist bevorzugt zweite Gegen-Befestigungselemente auf, die eingerichtet und auf zweite Befestigungselemente der Baukammer abgestimmt sind, um mit den zweiten Befestigungselementen zusammenzuwirken, um die Baukammer, insbesondere das Baukammergehäuse, an der Baukammeraufnahme zu befestigen. Die zweiten Befestigungselemente und die zweiten Gegen-Befestigungselemente sind bevorzugt als Nullpunktspannsystem ausgebildet. Vorteilhaft kann auf diese Weise eine genau definierte Lage und Ausrichtung des Baukammergehäuses in der Entpulverungsvorrichtung verwirklicht werden. Insbesondere können die zweiten Befestigungselemente als Spannbolzen, vorzugsweise als für die Nullpunktspannung eingerichtete Spannbolzen, ausgebildet sein. In einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Baukammergehäuse vier Spannbolzen auf.The second fastening device preferably has second counter-fastening elements that are configured and coordinated with second fastening elements of the build chamber to interact with the second fastening elements to fasten the build chamber, in particular the build chamber housing, to the build chamber receptacle. The second fastening elements and the second counter-fastening elements are preferably designed as a zero-point clamping system. This advantageously allows a precisely defined position and orientation of the build chamber housing in the depowdering device to be achieved. In particular, the second fastening elements can be designed as clamping bolts, preferably as clamping bolts configured for zero-point clamping. In a preferred embodiment, the build chamber housing has four clamping bolts.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Baukammeraufnahme - insbesondere als die erste Aufnahme - einen vorzugsweise vertikal zwischen einer Ruhestellung und einer Übergabestellung verlagerbaren Befestigungsflansch aufweist, der eingerichtet ist zur Befestigung der Baukammer, insbesondere des Baukammergehäuses, an dem Befestigungsflansch. Dabei weist bevorzugt der Befestigungsflansch die zweiten Gegen-Befestigungselemente auf.According to a further development of the invention, the build chamber receptacle—in particular as the first receptacle—has a fastening flange that is preferably vertically displaceable between a rest position and a transfer position, which is configured to fasten the build chamber, in particular the build chamber housing, to the fastening flange. The fastening flange preferably has the second counter-fastening elements.
In einer Ausführungsform kann die Baukammer, insbesondere das Baukammergehäuse, in der Ruhestellung an dem Befestigungsflansch befestigt werden, wobei die Substratplatte in der Übergabestellung an der Substratplattenaufnahme befestigt werden kann. Die Verlagerung des Befestigungsflanschs zwischen der Ruhestellung und der Übergabestellung dient also insbesondere der Befestigung der Substratplatte an der Substratplattenaufnahme. In einer Ausgestaltung wird anschließend in der Übergabestellung die Substratplatte von dem Baukammergehäuse gelöst, wobei die Relativverlagerung zwischen der Substratplattenaufnahme und der Baukammeraufnahme anschließend bewirkt wird, indem der Befestigungsflansch aus der Übergabestellung zurück in die Ruhestellung verlagert wird. Dabei wird insbesondere zugleich das Baukammergehäuse geodätisch nach oben angehoben und somit die Substratplatte nach unten aus dem Baukammergehäuse entfernt.In one embodiment, the build chamber, in particular the build chamber housing, can be fastened to the fastening flange in the rest position, wherein the substrate plate can be fastened to the substrate plate holder in the transfer position. The displacement of the fastening flange between the rest position and the transfer position therefore serves in particular to fasten the substrate plate to the substrate plate holder. In one embodiment, the substrate plate is subsequently detached from the build chamber housing in the transfer position, wherein the relative displacement between the substrate plate holder and the build chamber holder is subsequently brought about by the fastening flange being moved from the transfer position back into the rest position. In particular, the build chamber housing is simultaneously lifted geodetically upwards and the substrate plate is thus removed downwards from the build chamber housing.
In einer Ausführungsform ist der Befestigungsflansch zumindest in der Ruhestellung festlegbar, insbesondere verriegelbar, insbesondere derart, dass er nicht ohne aktiven Eingriff, das heißt nicht ohne aktives Lösen der Festlegung oder Verriegelung, aus der Ruhestellung in die Übergabestellung gelangen kann. Alternativ oder zusätzlich ist der Befestigungsflansch in der Übergabestellung festlegbar, insbesondere verriegelbar.In one embodiment, the fastening flange can be secured, in particular locked, at least in the rest position, in particular in such a way that it cannot move from the rest position into the transfer position without active intervention, i.e., without actively releasing the securing or locking mechanism. Alternatively or additionally, the fastening flange can be secured, in particular locked, in the transfer position.
In einer Ausführungsform ist der Befestigungsflansch zur gasdichten Befestigung der Baukammer, insbesondere des Baukammergehäuse, an dem Befestigungsflansch eingerichtet. Vorteilhaft kann dadurch ein Inneres des Baukammergehäuses und zugleich - nach dem Lösen der Substratplatte - auch ein die Substratplatte umgreifender Entpulverungsraum gegenüber einer Umgebung der Entpulverungsvorrichtung abgedichtet werden.In one embodiment, the fastening flange is designed for gas-tight fastening of the construction chamber, in particular the construction chamber housing, on the mounting flange. This advantageously allows the interior of the build chamber housing and, at the same time—after the substrate plate has been removed—also a depowdering chamber surrounding the substrate plate to be sealed from the surroundings of the depowdering device.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Substratplattenaufnahme in dem Entpulverungsraum angeordnet ist. Vorteilhaft ist es mit der Entpulverungsvorrichtung auf diese Weise möglich, die Substratplatte in einer geschützten Umgebung zu handhaben und die Entpulverung zumindest weitgehend ohne Kontamination der Umgebung sowie unter verbessertem Arbeitsschutz für beteiligte Personen durchzuführen.According to a further development of the invention, the substrate plate holder is arranged in the depowdering chamber. This advantageously makes it possible to handle the substrate plate in a protected environment and to carry out the depowdering at least largely without contamination of the environment and with improved occupational safety for the personnel involved.
In einer Ausführungsform ist zusätzlich die erste Verlagerungsvorrichtung in dem Entpulverungsraum angeordnet. Hierdurch wird eine besonders hohe Schutzwirkung des Entpulverungsraums gewährleistet.In one embodiment, the first displacement device is additionally arranged in the depowdering chamber. This ensures a particularly high level of protection for the depowdering chamber.
Der Entpulverungsraum weist in einer Ausgestaltung eine Einbringöffnung auf, durch welche die Baukammer zumindest teilweise in den Entpulverungsraum eingebracht werden kann. Bevorzugt ist der Entpulverungsraum durch die Einbringöffnung nach geodätisch oben hin offen, und der Befestigungsflansch ist unterhalb der Einbringöffnung angeordnet, sodass das Baukammergehäuse durch die Einbringöffnung hindurch auf dem Befestigungsflansch angeordnet und an diesem befestigt werden kann.In one embodiment, the depowdering chamber has an insertion opening through which the build chamber can be at least partially inserted into the depowdering chamber. Preferably, the depowdering chamber is geodetically open at the top through the insertion opening, and the mounting flange is arranged below the insertion opening, so that the build chamber housing can be arranged on the mounting flange through the insertion opening and secured thereto.
In einer Ausführungsform ist der Entpulverungsraum gasdicht verschließbar. In einer Ausgestaltung ist der Entpulverungsraum mittels des - insbesondere in der Einbringöffnung angeordneten - Baukammergehäuses gasdicht verschließbar.In one embodiment, the powder removal chamber can be sealed gas-tight. In one configuration, the powder removal chamber can be sealed gas-tight by means of the build chamber housing, which is arranged in particular in the insertion opening.
Der Entpulverungsraum kann alternativ oder zusätzlich zu der Einbringöffnung eine Tür aufweisen, die wahlweise geöffnet oder insbesondere gasdicht geschlossen werden kann. Die Tür ist vorzugsweise seitlich an dem Entpulverungsraum angeordnet.Alternatively or in addition to the feed opening, the depowder removal chamber may have a door that can be opened or, in particular, closed gas-tight. The door is preferably arranged on the side of the depowder removal chamber.
In einer Ausführungsform weist die Entpulverungsvorrichtung eine Inertisierungsvorrichtung auf, die angeordnet und eingerichtet ist, um ein Inneres des Entpulverungsraums zu inertisieren, insbesondere um in dem Inneren ein Vakuum und/oder eine Schutzgasatmosphäre zu erzeugen. Die Inertisierungsvorrichtung kann hierzu insbesondere eine Vakuumpumpe und/oder eine Schutzgaszufuhr aufweisen. Als Schutzgas kommen insbesondere Edelgase, wie beispielsweise Helium oder Argon, Stickstoff, Kohlendioxid oder andere inerte oder zumindest mit Bezug auf bestimmte auszuschließende chemische Reaktionen inerte oder zumindest reaktionsträge Gase infrage.In one embodiment, the depowdering device comprises an inerting device arranged and configured to inerte the interior of the depowdering chamber, in particular to create a vacuum and/or a protective gas atmosphere therein. For this purpose, the inerting device may, in particular, comprise a vacuum pump and/or a protective gas supply. Suitable protective gases include, in particular, noble gases such as helium or argon, nitrogen, carbon dioxide, or other inert gases, or at least gases that are inert or at least unreactive with respect to certain chemical reactions that are to be excluded.
In einer Ausgestaltung ist die Inertisierungsvorrichtung eingerichtet, um eine vorbestimmte Restgaskonzentration oder eine vorbestimmte maximale Restgaskonzentration, insbesondere einen vorbestimmten Sauerstoffpartialdruck oder einen vorbestimmten maximalen Sauerstoffpartialdruck, in dem Entpulverungsraum zu überwachen, vorzugsweise einzuhalten. Alternativ oder zusätzlich ist die Inertisierungsvorrichtung eingerichtet, um einen vorbestimmten Druckbereich oder einen vorbestimmten Maximaldruck in dem Entpulverungsraum zu überwachen, vorzugsweise einzuhalten.In one embodiment, the inerting device is configured to monitor, preferably maintain, a predetermined residual gas concentration or a predetermined maximum residual gas concentration, in particular a predetermined oxygen partial pressure or a predetermined maximum oxygen partial pressure, in the depowdering chamber. Alternatively or additionally, the inerting device is configured to monitor, preferably maintain, a predetermined pressure range or a predetermined maximum pressure in the depowdering chamber.
Alternativ oder zusätzlich ist die Inertisierungsvorrichtung eingerichtet, um ein Volumen des Entpulverungsraums vor einer Flutung mit Schutzgas zu verdrängen; insbesondere kann die Inertisierungsvorrichtung hierzu eine geeignete Pumpvorrichtung, insbesondere einen Blasebalg, aufweisen.Alternatively or additionally, the inerting device is configured to displace a volume of the depowdering chamber before flooding with protective gas; in particular, the inerting device may comprise a suitable pumping device, in particular a bellows, for this purpose.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Entpulverungsraum eine Trichtervorrichtung aufweist, die derart ausgebildet ist, dass loses Pulvermaterial aus dem Entpulverungsraum über die Trichtervorrichtung abgeführt werden kann. Vorteilhaft kann das lose Pulvermaterial auf diese Weise ohne Austrag in die Umgebung und damit verbundene Kontamination oder Belastung von Personen in die Trichtervorrichtung geleert und über diese abgeführt werden.According to a further development of the invention, the depowdering chamber comprises a hopper device configured such that loose powder material can be removed from the depowdering chamber via the hopper device. Advantageously, the loose powder material can be emptied into the hopper device and removed via the hopper device without being discharged into the environment and the associated contamination or exposure to people.
Die Trichtervorrichtung ist in einer Ausgestaltung einteilig oder einstückig mit dem Entpulverungsraum ausgebildet oder an dem Entpulverungsraum befestigt und zu dessen Inneren hin offen. In einer Ausgestaltung kann die Trichtervorrichtung mit dem Entpulverungsraum als Schweißbaugruppe ausgebildet, insbesondere an den Entpulverungsraum angeschweißt sein. Alternativ kann die Trichtervorrichtung aber auch mehrteilig mit dem Entpulverungsraum ausgebildet und in geeigneter Weise an diesem befestigt sein, insbesondere mit einer geeigneten Abdichtung. Insbesondere die Trichtervorrichtung geodätisch unten an dem Entpulverungsraum angeordnet. Bevorzugt bildet die Trichtervorrichtung eine Unterseite des Entpulverungsraums.In one embodiment, the hopper device is formed in one piece or integrally with the depowdering chamber or is fastened to the depowdering chamber and open to its interior. In one embodiment, the hopper device can be formed with the depowdering chamber as a welded assembly, in particular welded to the depowdering chamber. Alternatively, the hopper device can also be formed in several parts with the depowdering chamber and fastened to it in a suitable manner, in particular with a suitable seal. In particular, the hopper device is arranged geodetically at the bottom of the depowdering chamber. The hopper device preferably forms an underside of the depowdering chamber.
Insbesondere wenn die Substratplatte mittels der ersten Verlagerungsvorrichtung von der Montageposition in die Entpulverungsposition verlagert wird, wird das lose Pulvermaterial in die Trichtervorrichtung abgekippt. Ferner gelangt auch zuvor das durch den zwischen dem Baukammergehäuse und der Substratplatte gebildeten Spalt herausrieselnde Pulvermaterial in die Trichtervorrichtung.In particular, when the substrate plate is moved from the assembly position to the depowdering position by means of the first transfer device, the loose powder material is tipped into the hopper device. Furthermore, the powder material that trickles out through the gap formed between the build chamber housing and the substrate plate also enters the hopper device.
Die Entpulverungsvorrichtung weist in einer Ausführungsform eine Abführvorrichtung auf, mittels der das in die Trichtervorrichtung gelangte Pulvermaterial weggefördert werden kann, wobei die Abführvorrichtung vorzugsweise als Ausblas- und/oder Absaugvorrichtung ausgebildet ist, die eingerichtet ist, um einen Gasstrom zu erzeugen, durch den das Pulvermaterial mitgerissen und aus der Trichtervorrichtung - insbesondere über eine daran angeschlossene Leitung, vorzugsweise einen Schlauch - abgeführt wird.In one embodiment, the depowdering device comprises a discharge device by means of which the powder material which has entered the hopper device can be conveyed away, wherein the discharge device is preferably designed as a blowing and/or suction device which is configured to generate a gas stream by which the powder material is entrained and discharged from the hopper device - in particular via a line connected thereto, preferably a hose.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Befestigungsflansch eine der insbesondere offenen Einbringöffnung des Entpulverungsraums zugewandte Anschlussfläche aufweist, wobei der Befestigungsflansch eingerichtet ist zur - insbesondere gasdichten - Befestigung des Baukammergehäuses an der Anschlussfläche. Der Befestigungsflansch weist - insbesondere in der Anschlussfläche - eine Durchtrittsöffnung auf, wobei die Durchtrittsöffnung und die erste Verlagerungsvorrichtung derart angeordnet und eingerichtet sind, dass die erste Verlagerungsvorrichtung die Durchtrittsöffnung durchgreifen kann, wenn die erste Verlagerungsvorrichtung in der Montageposition und der Befestigungsflansch in der Übergabestellung angeordnet sind. Wie bereits zuvor ausgeführt, kann somit in einfacher Weise zunächst das Baukammergehäuse in der Ruheposition an dem Befestigungsflansch befestigt werden, woraufhin dieser in die Übergabeposition abgesenkt werden kann. In der Übergabeposition durchgreift die erste Verlagerungsvorrichtung - insbesondere mit der Substratplattenaufnahme - die Durchtrittsöffnung, sodass dann die Substratplatte an der Substratplattenaufnahme befestigt werden kann. Anschließend kann die Substratplatte von dem Baukammergehäuse gelöst werden, und dieses kann zusammen mit dem Befestigungsflansch zurück nach oben in die Ruheposition verlagert werden, wobei die Substratplatte nach unten aus dem Baukammergehäuse entfernt wird. Sodann kann die erste Verlagerungsvorrichtung aktiviert werden, um die Substratplattenaufnahme mit der daran befestigten Substratplatte in die Entpulverungsposition zu verlagern.According to a further development of the invention, the fastening flange has a connection surface facing the, in particular, open introduction opening of the depowdering chamber, wherein the fastening flange is configured for the—in particular gas-tight—attachment of the build chamber housing to the connection surface. The fastening flange has—in particular in the connection surface—a through-opening, wherein the through-opening and the first displacement device are arranged and configured such that the first displacement device can pass through the through-opening when the first displacement device is in the assembly position and the fastening flange is in the transfer position. As already explained above, the build chamber housing can thus first be easily attached to the fastening flange in the rest position, after which the latter can be lowered into the transfer position. In the transfer position, the first displacement device—in particular with the substrate plate holder—passes through the through-opening, so that the substrate plate can then be attached to the substrate plate holder. The substrate plate can then be detached from the build chamber housing, which, together with the mounting flange, can be moved back up into the rest position, with the substrate plate being removed downward from the build chamber housing. The first displacement device can then be activated to move the substrate plate holder, with the attached substrate plate, into the depowdering position.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen der Anschlussfläche des Befestigungsflanschs und einem Rand der Einbringöffnung ein Faltenbalg angeordnet ist. Vorteilhaft kann auf diese Weise das Innere des Entpulverungsraums gasdicht geschlossen sein: Zwar ist das Innere des Entpulverungsraums zum Inneren des Baukammergehäuses hin durch die Durchtrittsöffnung offen, jedoch dichtet das vorzugsweise gasdicht an dem Befestigungsflansch befestigte Baukammergehäuse sein eigenes Inneres und das Innere des Entpulverungsraums ab, wobei dieses weiterhin über den Faltenbalg abgedichtet ist. Somit kann auch die Einbringöffnung offenbleiben, wobei trotzdem das Innere des Entpulverungsraums von der Umgebung isoliert ist.According to a further development of the invention, a bellows is arranged between the connecting surface of the mounting flange and an edge of the insertion opening. This advantageously allows the interior of the depowder removal chamber to be sealed gas-tight: While the interior of the depowder removal chamber is open to the interior of the build chamber housing through the passage opening, the build chamber housing, which is preferably attached gas-tight to the mounting flange, seals its own interior and the interior of the depowder removal chamber, which continues to be sealed by the bellows. Thus, the insertion opening can remain open, while the interior of the depowder removal chamber is still isolated from the environment.
Der Faltenbalg ist insbesondere - entlang einer geschlossenen Umfangslinie - umlaufend einerseits an dem Befestigungsflansch und andererseits an einem Rand der Einbringöffnung befestigt. Insbesondere ist der Faltenbalg gasdicht ausgebildet und gasdicht einerseits an dem Befestigungsflansch und andererseits an dem Rand der Einbringöffnung befestigt.In particular, the bellows is attached circumferentially along a closed circumferential line, on the one hand to the mounting flange and on the other hand to an edge of the insertion opening. In particular, the bellows is designed to be gas-tight and is attached gas-tight to the mounting flange and on the other hand to the edge of the insertion opening.
In einer Ausgestaltung ist der Faltenbalg elastisch ausgebildet.In one embodiment, the bellows is designed to be elastic.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Befestigungsflansch in die Ruhestellung vorgespannt ist. Vorteilhaft kann damit der Befestigungsflansch immer in der Ruhestellung verweilen, wenn keine Baukammer an der Entpulverungsvorrichtung angeordnet ist, somit steht er jederzeit zur Anordnung einer Baukammer an der Entpulverungsvorrichtung zur Verfügung.According to a further development of the invention, the mounting flange is preloaded into the rest position. Advantageously, the mounting flange can always remain in the rest position when no build chamber is arranged on the depowder removal device, thus being available at any time for arranging a build chamber on the depowder removal device.
Die Vorspannung ist in einer Ausgestaltung derart abgestimmt, dass der Befestigungsflansch durch das Gewicht einer an dem Befestigungsflansch befestigten Baukammer aus der Ruhestellung gegen die Vorspannung in die Übergabestellung gedrängt werden kann. Es bedarf dann bevorzugt insbesondere keiner Einleitung zusätzlicher Kräfte, um den Befestigungsflansch in die Übergabestellung zu verlagern. Umgekehrt wird das Anheben des Baukammergehäuses ausgehend von der Übergabestellung durch die Vorspannung vorteilhaft unterstützt.In one embodiment, the preload is adjusted such that the mounting flange can be forced from the rest position into the transfer position by the weight of a build chamber attached to the mounting flange, counter to the preload. In this case, preferably, no additional forces are required to move the mounting flange into the transfer position. Conversely, the preload advantageously assists the lifting of the build chamber housing from the transfer position.
In einer Ausgestaltung ist der Faltenbalg eingerichtet, um die Vorspannung aufzubringen, die den Befestigungsflansch in die Ruhestellung drängt; insbesondere kann der Faltenbalg hierzu elastisch ausgebildet sein und/oder elastische Eigenschaften aufweisen. Alternativ oder zusätzlich ist mindestens ein Vorspannelement zwischen dem Befestigungsflansch und dem Rand der Einbringöffnung angeordnet, durch welches die Vorspannung zumindest teilweise aufgebracht oder erzeugt wird. Das mindestens eine Vorspannelement kann dabei außerhalb oder innerhalb des Faltenbalgs angeordnet sein.In one embodiment, the bellows is configured to apply the preload that forces the fastening flange into the rest position; in particular, the bellows can be elastically configured for this purpose and/or have elastic properties. Alternatively or additionally, at least one preload element is arranged between the fastening flange and the edge of the insertion opening, by which the preload is at least partially applied or generated. The at least one preload element can be arranged outside or inside the bellows.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Verlagerungsvorrichtung um eine - vorzugsweise horizontale - erste Drehachse zwischen der Montageposition und der Entpulverungsposition drehbar ist.According to a further development of the invention, it is provided that the first displacement device is rotatable about a - preferably horizontal - first axis of rotation between the assembly position and the depowdering position.
Aus der Montageposition kann die Substratplatte mittels der ersten Verlagerungsvorrichtung insbesondere derart um die erste Drehachse gedreht oder geschwenkt werden, dass die Hochrichtung der Substratplatte schräg oder sogar antiparallel zu der geodätischen Hochrichtung ausgerichtet ist, derart, dass loses Pulver von der schräggestellten oder umgedrehten Substratplatte abgekippt werden kann.From the mounting position, the substrate plate can be rotated about the first axis of rotation by means of the first displacement device in particular in such a way or pivoted so that the vertical direction of the substrate plate is aligned obliquely or even antiparallel to the geodetic vertical direction, such that loose powder can be tipped off the inclined or inverted substrate plate.
In einer Ausführungsform ist die erste Verlagerungsvorrichtung eingerichtet, um die Substratplattenaufnahme zwischen der Montageposition und der Entpulverungsposition um mindestens 120°, insbesondere um mindestens 150°, insbesondere um mindestens 180°, um die erste Drehachse zu drehen.In one embodiment, the first displacement device is configured to rotate the substrate plate holder between the mounting position and the depowdering position by at least 120°, in particular by at least 150°, in particular by at least 180°, about the first axis of rotation.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Entpulverungsraum einen Handschuheingriff aufweist. Vorteilhaft ermöglicht dies eine zusätzliche, manuelle Entpulverung der auf der Substratplatte angeordneten Bauteile, sodass beide Entpulverungskonzepte in Kombination miteinander in demselben Entpulverungsraum angewendet werden können. Dies verringert vorteilhaft nochmals den logistischen Aufwand bei der Entpulverung deutlich, reduziert zugleich die Gefahr einer Kontamination der Umgebung und erhöht den Arbeitsschutz der beteiligten Personen stark. Insbesondere bedarf es nämlich nur noch der einmaligen Verbringung der Baukammer aus der Fertigungsvorrichtung in eine einzige Entpulverungsstation, nämlich die hier vorgeschlagene Entpulverungsvorrichtung, um beide Entpulverungskonzepte kumulativ umzusetzen und damit eine optimierte Entpulverung bei gleichzeitig optimierter Logistik sowie erhöhtem Arbeitsschutz und reduzierter Kontaminationsgefahr zu erreichen. Weiterhin kann mittels des Handschuheingriffs insbesondere eine manuelle Manipulation der Substratplatte und/oder der darauf angeordneten Bauteile in einer inerten Atmosphäre des Handschuhkastens durchgeführt werden, ohne die Inertisierung zu brechen.According to a further development of the invention, the depowdering chamber has a glove port. This advantageously enables additional, manual depowdering of the components arranged on the substrate plate, so that both depowdering concepts can be used in combination with one another in the same depowdering chamber. This advantageously further reduces the logistical effort required for depowdering, simultaneously reduces the risk of environmental contamination and greatly increases occupational safety for the persons involved. In particular, the build chamber only needs to be moved once from the production device to a single depowdering station, namely the depowdering device proposed here, in order to cumulatively implement both depowdering concepts and thus achieve optimized depowdering with simultaneously optimized logistics as well as increased occupational safety and a reduced risk of contamination. Furthermore, the glove port allows, in particular, manual manipulation of the substrate plate and/or the components arranged thereon in the inert atmosphere of the glove box without breaking the inerting.
Es ist möglich, dass der Handschuheingriff auch genutzt werden kann, um die Substratplatte an der Substratplattenaufnahme zu befestigen.It is possible that the glove opening can also be used to attach the substrate plate to the substrate plate holder.
In einer Ausführungsform ist der Entpulverungsraum als Handschuhkasten ausgebildet. Unter einem Handschuhkasten wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre insbesondere ein durch zumindest bereichsweise transparente Wandungen geschlossenes Volumen verstanden, wobei zumindest eine Wandung des Handschuhkastens einen Handschuheingriff aufweist, durch den eine Person geschützt und mittels mindestens eines an der Wandung dicht montierten Handschuhs von der Umgebung isoliert mit mindestens einer Hand, vorzugsweise über zwei Handschuhe mit beiden Händen, in das Innere des Handschuhkastens eingreifen und darin angeordnete Gegenstände manipulieren kann. Ein solcher Handschuhkasten wird auch als Glovebox bezeichnet.In one embodiment, the powder removal chamber is designed as a glove box. In the context of the present technical teaching, a glove box is understood, in particular, to be a volume enclosed by walls that are at least partially transparent, wherein at least one wall of the glove box has a glove opening through which a person can reach into the interior of the glove box and manipulate objects arranged therein with at least one hand, preferably with both hands over two gloves, while being protected and isolated from the environment by means of at least one glove tightly mounted on the wall. Such a glove box is also referred to as a glove box.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass in dem Entpulverungsraum mindestens ein Entpulverungswerkzeug angeordnet ist. Vorteilhaft können insbesondere auf diese Weise beide oben beschriebenen Entpulverungskonzepte in derselben Entpulverungsvorrichtung und insbesondere in derselben Entpulverungsstation durchgeführt werden.In one embodiment, at least one depowdering tool is arranged in the depowdering chamber. Advantageously, both depowdering concepts described above can be implemented in the same depowdering device and, in particular, in the same depowdering station.
In einer Ausführungsform ist eine - vorzugsweise manuell geführte - gasstromgetriebene Entpulverungslanze als das mindestens eine Entpulverungswerkzeug in dem Entpulverungsraum angeordnet. Dies stellt eine besonders effiziente Ausgestaltung des Entpulverungswerkzeugs dar. Alternativ oder zusätzlich ist in dem Entpulverungsraum ein Pinsel als das mindestens ein Entpulverungswerkzeug angeordnet. Es ist auch möglich, dass die Entpulverungslanze zusätzlich eine Pinselfunktion aufweist oder zusätzlich als Pinsel ausgebildet ist.In one embodiment, a gas-flow-driven depowdering lance—preferably manually guided—is arranged as the at least one depowdering tool in the depowdering chamber. This represents a particularly efficient design of the depowdering tool. Alternatively or additionally, a brush is arranged in the depowdering chamber as the at least one depowdering tool. It is also possible for the depowdering lance to additionally have a brush function or to be additionally designed as a brush.
In einer Ausgestaltung ist die Entpulverungslanze als Sauglanze ausgebildet und eingerichtet, um Pulvermaterial von den Bauteilen abzusaugen. In einer anderen Ausgestaltung ist die Entpulverungslanze als Drucklanze oder Gaspistole ausgebildet und eingerichtet, um Pulvermaterial von den Bauteilen abzublasen.In one embodiment, the depowdering lance is designed as a suction lance and configured to suck powder material from the components. In another embodiment, the depowdering lance is designed as a pressure lance or gas gun and configured to blow powder material off the components.
In einer Ausführungsform sind in dem Entpulverungsraum mindestens zwei Entpulverungslanzen angeordnet, insbesondere eine erste, als Sauglanze ausgebildete Entpulverungslanze und eine zweite, als Drucklanze oder Gaspistole ausgebildete Entpulverungslanze. Alternativ oder zusätzlich ist in dem Entpulverungsraum eine Entpulverungslanze angeordnet, die als kombinierte Saug- und Drucklanze ausgebildet ist und somit beide Funktionen in sich vereint.In one embodiment, at least two depowdering lances are arranged in the depowdering chamber, in particular a first depowdering lance designed as a suction lance and a second depowdering lance designed as a pressure lance or gas gun. Alternatively or additionally, a depowdering lance designed as a combined suction and pressure lance, thus combining both functions, is arranged in the depowdering chamber.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Substratplattenaufnahme mit der daran befestigten Substratplatte um eine zweite Drehachse drehbar, insbesondere drehbar gelagert ist. Vorteilhaft vereinfacht dies eine Entpulverung - insbesondere mittels des Entpulverungswerkzeugs -, indem insbesondere von der Position des Handschuheingriffs aus verschiedenen Seiten der Substratplatte durch Drehung um die zweite Drehachse zugänglich werden. Vorzugsweise kann die Substratplattenaufnahme um mindestens 180° - insbesondere in beide Drehrichtungen -, vorzugweise um mindestens 360° um die zweite Drehachse gedreht werden, sodass sie allseitig aus der Position des Handschuheingriffs zugänglich ist.According to a further development of the invention, the substrate plate holder, with the substrate plate attached thereto, is rotatable, in particular rotatably mounted, about a second axis of rotation. This advantageously simplifies depowdering—in particular by means of the depowdering tool—by allowing access to various sides of the substrate plate, particularly from the glove-engagement position, by rotating it about the second axis of rotation. The substrate plate holder can preferably be rotated by at least 180°—in particular in both directions of rotation—and preferably by at least 360° about the second axis of rotation, so that it is accessible from all sides from the glove-engagement position.
In einer Ausführungsform weist die Entpulverungsvorrichtung eine zweite Verlagerungsvorrichtung auf, die angeordnet und eingerichtet ist, um die Substratplattenaufnahme mit der daran befestigten Substratplatte um die zweite Drehachse zu drehen.In one embodiment, the depowdering device comprises a second displacement device arranged and configured to rotate the substrate plate holder with the substrate plate attached thereto about the second axis of rotation.
In einer Ausführungsform sind die erste Verlagerungsvorrichtung und die zweite Verlagerungsvorrichtung verkettet angeordnet, derart, dass die eine Verlagerungsvorrichtung, ausgewählt aus der ersten Verlagerungsvorrichtung und der zweiten Verlagerungsvorrichtung, auf die andere Verlagerungsvorrichtung, ausgewählt aus der zweiten Verlagerungsvorrichtung und der ersten Verlagerungsvorrichtung, wirkt, was insbesondere bedeutet, dass die eine Verlagerungsvorrichtung bei einer durch sie bewirkten Verlagerung die andere Verlagerungsvorrichtung mitverlagert. In einer Ausgestaltung ist die zweite Verlagerungsvorrichtung eingerichtet, um die erste Verlagerungsvorrichtung um die zweite Drehachse zu drehen; dabei wird vorteilhaft zugleich die an der ersten Verlagerungsvorrichtung angeordnet Substratplattenaufnahme mitgedreht. Alternativ oder zusätzlich ist die zweite Verlagerungsvorrichtung an der ersten Verlagerungsvorrichtung angeordnet und eingerichtet, um die Substratplattenaufnahme relativ zu der ersten Verlagerungsvorrichtung um die zweite Drehachse zu drehen; bei dieser Ausgestaltung ist es möglich, dass die zweite Verlagerungsvorrichtung durch die erste Verlagerungsvorrichtung mitverlagert wird, wenn die Substratplattenaufnahme mittels der ersten Verlagerungsvorrichtung zwischen der Montageposition und der Entpulverungsposition verlagert, insbesondere um die erste Drehachse gedreht wird.In one embodiment, the first displacement device and the second displacement device are arranged in a chain such that one displacement device, selected from the first displacement device and the second displacement device, acts on the other displacement device, selected from the second displacement device and the first displacement device, which means in particular that one displacement device also displaces the other displacement device when it causes a displacement. In one embodiment, the second displacement device is configured to rotate the first displacement device about the second axis of rotation; in the process, the substrate plate holder arranged on the first displacement device is advantageously also rotated at the same time. Alternatively or additionally, the second displacement device is arranged on the first displacement device and configured to rotate the substrate plate holder relative to the first displacement device about the second axis of rotation; In this embodiment, it is possible for the second displacement device to be displaced by the first displacement device when the substrate plate holder is displaced between the mounting position and the depowdering position by means of the first displacement device, in particular rotated about the first axis of rotation.
Die zweite Drehachse steht bevorzugt senkrecht auf der ersten Drehachse. Alternativ oder zusätzlich ist die zweite Drehachse bevorzugt - zumindest in der Montageposition - vertikal, das heißt entlang der geodätischen Hochrichtung, ausgerichtet.The second axis of rotation is preferably perpendicular to the first axis of rotation. Alternatively or additionally, the second axis of rotation is preferably aligned vertically—at least in the mounting position—i.e., along the geodetic vertical direction.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Entpulverungsvorrichtung mindestens eine Vibrationsvorrichtung aufweist, die eingerichtet ist, um die Substratplatte - insbesondere in der Entpulverungsposition - zu Schwingungen anzuregen. Hierdurch kann vorteilhaft die Entpulverung sehr effektiv unterstützt werden, insbesondere durch vibrationsinduziertes Abschütteln des losen Pulvermaterials.According to a further development of the invention, the depowdering device comprises at least one vibration device configured to excite the substrate plate—particularly in the depowdering position—to vibrate. This advantageously supports the depowdering process very effectively, particularly through vibration-induced shaking off of the loose powder material.
In einer Ausführungsform kann die Vibrationsvorrichtung eingerichtet sein, um lösbar an der Substratplattenaufnahme oder der Substratplatte befestigt zu werden; alternativ oder zusätzlich kann die Vibrationsvorrichtung an der ersten Verlagerungsvorrichtung angeordnet sein. In einer Ausgestaltung ist eine erste Vibrationsvorrichtung vorgesehen, die lösbar an der Substratplattenaufnahme oder der Substratplatte befestigt werden kann, wobei eine zweite Vibrationsvorrichtung an der ersten Verlagerungsvorrichtung angeordnet ist.In one embodiment, the vibration device can be configured to be releasably attached to the substrate plate holder or the substrate plate; alternatively or additionally, the vibration device can be arranged on the first displacement device. In one embodiment, a first vibration device is provided that can be releasably attached to the substrate plate holder or the substrate plate, with a second vibration device arranged on the first displacement device.
In einer Ausgestaltung ist die mindestens eine Vibrationsvorrichtung als Kugelvibrator ausgebildet. Insbesondere in diesem Fall ist die Vibrationsvorrichtung bevorzugt an der ersten Verlagerungsvorrichtung angeordnet, insbesondere - dauerhaft - befestigt.In one embodiment, the at least one vibration device is designed as a ball vibrator. In this case, in particular, the vibration device is preferably arranged on the first displacement device, in particular permanently attached.
Alternativ oder zusätzlich ist die mindestens eine Vibrationsvorrichtung eingerichtet, um Ultraschallschwingungen zu erzeugen. Alternativ oder zusätzlich ist die mindestens eine Vibrationsvorrichtung eingerichtet, um Schwingungen in einem Frequenzbereich von 1 Hz bis 50 kHz, vorzugsweise von 1 Hz bis 15 kHz oder von 30 kHz bis 38 kHz, zu erzeugen. In einer Ausgestaltung ist die erste Vibrationsvorrichtung eingerichtet zur Erzeugung von Schwingungen in einem Frequenzbereich von 30 kHz bis 38 kHz, und die zweite Vibrationsvorrichtung, die vorzugsweise als Kugelvibrator ausgebildet ist, ist eingerichtet zur Erzeugung von Schwingungen einem Frequenzbereich von 1 Hz bis 15 kHz.Alternatively or additionally, the at least one vibration device is configured to generate ultrasonic vibrations. Alternatively or additionally, the at least one vibration device is configured to generate vibrations in a frequency range from 1 Hz to 50 kHz, preferably from 1 Hz to 15 kHz or from 30 kHz to 38 kHz. In one embodiment, the first vibration device is configured to generate vibrations in a frequency range from 30 kHz to 38 kHz, and the second vibration device, which is preferably designed as a ball vibrator, is configured to generate vibrations in a frequency range from 1 Hz to 15 kHz.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass zumindest eine Verlagerungsvorrichtung, ausgewählt aus der ersten Verlagerungsvorrichtung und der zweiten Verlagerungsvorrichtung, als hydraulische oder pneumatische Verlagerungsvorrichtung ausgebildet ist. Dies trägt vorteilhaft zu einem Explosionsschutz der Entpulverungsvorrichtung bei, da bei einer hydraulischen oder pneumatischen Ausgestaltung der Verlagerungsvorrichtung keine Funken entstehen können, die gegebenenfalls zu einer Entzündung und damit Verpuffung oder Explosion des Pulvermaterials führen könnten.In one embodiment, at least one displacement device, selected from the first displacement device and the second displacement device, is designed as a hydraulic or pneumatic displacement device. This advantageously contributes to explosion protection of the depowder removal device, since a hydraulic or pneumatic design of the displacement device prevents sparks from occurring, which could potentially lead to ignition and thus deflagration or explosion of the powder material.
In einer Ausführungsform sind alle Verlagerungsvorrichtungen der Entpulverungsvorrichtung als hydraulische oder pneumatische Verlagerungsvorrichtungen ausgebildet.In one embodiment, all displacement devices of the depowdering device are designed as hydraulic or pneumatic displacement devices.
Insbesondere ist bevorzugt keine Verlagerungsvorrichtung der Entpulverungsvorrichtung als elektrische Verlagerungsvorrichtung ausgebildet.In particular, preferably no displacement device of the depowdering device is designed as an electrical displacement device.
In einer Ausführungsform weist die erste Verlagerungsvorrichtung ein Schwenkgetriebe auf. Dies ermöglicht ein besonders effizientes Verlagern der Substratplattenaufnahme zwischen der Montageposition und der Entpulverungsposition. Vorzugsweise ermöglicht das Schwenkgetriebe außerdem ein Stoppen oder Anhalten der Substratplattenaufnahme in einer beliebigen Winkelposition zwischen der Montageposition und der Entpulverungsposition.In one embodiment, the first displacement device comprises a pivoting gear. This enables particularly efficient displacement of the substrate plate holder between the mounting position and the depowder removal position. Preferably, the pivoting gear also enables the substrate plate holder to be stopped or held at any angular position between the mounting position and the depowder removal position.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Baukammer zur additiven Fertigung von Bauteilen aus einem Pulvermaterial in der Baukammer geschaffen wird, wobei die Baukammer ein Baukammergehäuse und eine in dem Baukammergehäuse verlagerbar angeordnete Substratplatte aufweist, wobei die Baukammer außerdem eine Riegelvorrichtung aufweist, die eingerichtet ist, um die Substratplatte in einer Verriegelungsposition an dem Baukammergehäuse zu halten und in einer Freigabeposition - insbesondere zu einer Unterseite des Baukammergehäuses hin - freizugeben. In Zusammenhang mit der Baukammer ergeben sich insbesondere diejenigen Vorteile, die zuvor bereits in Zusammenhang mit der Entpulverungsvorrichtung erläutert wurden. In einer Ausführungsform ist die Baukammer eingerichtet zur Verwendung mit einer erfindungsgemäßen Entpulverungsvorrichtung oder einer Entpulverungsvorrichtung nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen.The object is also achieved by creating a build chamber for the additive manufacturing of components from a powder material in the build chamber, wherein the build chamber has a build chamber housing and a substrate plate displaceably arranged in the build chamber housing, wherein the build chamber also has a locking device that is configured to hold the substrate plate in a locking position on the build chamber housing and to release it in a release position - in particular towards an underside of the build chamber housing. In connection with the build chamber, in particular those advantages arise that were already explained above in connection with the depowdering device. In one embodiment, the build chamber is configured for use with a depowdering device according to the invention or a depowdering device according to one or more of the previously described embodiments.
Die Substratplatte ist insbesondere auswechselbar an dem Baukammergehäuse angeordnet.The substrate plate is arranged in particular in an exchangeable manner on the construction chamber housing.
In einer Ausführungsform weist- allein - das Baukammergehäuse die Riegelvorrichtung auf. In einer anderen Ausführungsform weist - allein - die Substratplatte die Riegelvorrichtung auf. In einer weiteren Ausführungsform ist es möglich, dass einerseits das Baukammergehäuse und andererseits die Substratplatte jeweils in der Verriegelungsposition miteinander zusammenwirkende Teile der Riegelvorrichtung aufweisen, die in der Verriegelungsposition derart zusammenwirken, dass die Substratplatte an dem Baukammergehäuse gehalten wird.In one embodiment, the build chamber housing alone has the locking device. In another embodiment, the substrate plate alone has the locking device. In a further embodiment, it is possible for the build chamber housing and the substrate plate to each have parts of the locking device that interact with each other in the locking position, which interact in the locking position such that the substrate plate is held to the build chamber housing.
In einer Ausgestaltung weist die Baukammer mindestens ein Dichtelement auf, das an dem Baukammergehäuse und/oder an der Substratplatte angeordnet und eingerichtet ist, um die Substratplatte gegen das Baukammergehäuse zu dichten, wobei zugleich das Kammervolumen im Bereich des Übergangs zwischen der Substratplatte und dem Baukammergehäuse gedichtet ist. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das mindestens eine Dichtelement an der Substratplatte angeordnet und derart eingerichtet, dass es die Substratplatte auch bei deren Verlagerung relativ zu dem Baukammergehäuse gegenüber dem Baukammergehäuse dichtet, sodass das Kammervolumen auch bei der Verlagerung der Substratplatte relativ zu dem Baukammergehäuse in diesem Bereich gedichtet ist.In one embodiment, the build chamber has at least one sealing element arranged on the build chamber housing and/or on the substrate plate and configured to seal the substrate plate against the build chamber housing, wherein at the same time the chamber volume is sealed in the region of the transition between the substrate plate and the build chamber housing. In a preferred embodiment, the at least one sealing element is arranged on the substrate plate and configured such that it seals the substrate plate against the build chamber housing even when the substrate plate is displaced relative to the build chamber housing, so that the chamber volume is sealed in this region even when the substrate plate is displaced relative to the build chamber housing.
Die Baukammer weist in einer Ausführungsform einen Baukammerdeckel auf, mit dem die Baukammer insbesondere für einen Transport zwischen der Fertigungsvorrichtung und der Entpulverungsvorrichtung - insbesondere gasdicht - geschlossen werden kann. In einer Fertigungsvorrichtung kann der Baukammerdeckel entfernt werden, um Bauteile mittels mindestens einen Energiestrahls in einem pulverbettbasierten Verfahren auf der Substratplatte aufzubauen. In der Entpulverungsvorrichtung verweilt der Baukammerdeckel bevorzugt fortwährend auf dem Baukammergehäuse, insbesondere um dessen Inneres und zugleich das Innere des Entpulverungsraums gegen die äußere Umgebung abzudichten.In one embodiment, the build chamber has a build chamber lid, with which the build chamber can be closed—in particular in a gas-tight manner—particularly for transport between the production device and the depowdering device. In a production device, the build chamber lid can be removed to build components on the substrate plate using at least one energy beam in a powder-bed-based process. In the depowdering device, the build chamber lid preferably remains continuously on the build chamber housing, in particular to seal its interior and, at the same time, the interior of the depowdering chamber from the external environment.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Riegelvorrichtung verlagerbare Haltebolzen aufweist, die in der Verriegelungsposition derart in ein Inneres des Baukammergehäuses vorstehen, dass die Substratplatte auf den Haltebolzen aufliegen kann, wobei die Haltebolzen in der Freigabeposition derart aus dem Inneren zurückgezogen sind, dass die Substratplatte an den zurückgezogenen Haltebolzen vorbei aus dem Baukammergehäuse - nach unten - entfernt werden kann. Die Haltebolzen sind bevorzugt in die Verriegelungsposition vorgespannt.According to a further development of the invention, the locking device comprises movable retaining pins which, in the locking position, protrude into the interior of the build chamber housing such that the substrate plate can rest on the retaining pins. In the release position, the retaining pins are retracted from the interior such that the substrate plate can be removed downwards from the build chamber housing past the retracted retaining pins. The retaining pins are preferably preloaded into the locking position.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Riegelvorrichtung mindestens eine von außerhalb der Baukammer betätigbare Betätigungsleiste aufweist, die mit den Haltebolzen wirkverbunden und eingerichtet ist, um die Haltebolzen bei Betätigung der Betätigungsleiste zwischen der Verriegelungsposition und der Freigabeposition zu verlagern. Die Betätigungsleiste ist bevorzugt linear, insbesondere an einer Seite der Baukammer in Richtung der zugeordneten Seitenkante, zwischen der Verriegelungsposition und der Freigabeposition verlagerbar. Bevorzugt ist die Betätigungsleiste in die Verriegelungsposition vorgespannt, wodurch zugleich die Haltebolzen - mittelbar - in die Verriegelungsposition vorgespannt sind. In einer Ausgestaltung sind an zwei einander senkrecht zu der bestimmungsgemäßen geodätischen Hochrichtung gegenüberliegenden Seiten des Baukammergehäuses von außerhalb der Baukammer betätigbare Betätigungsleisten angeordnet, die jeweils mit Haltebolzen wirkverbunden und eingerichtet sind, um die ihnen jeweils zugeordneten Haltebolzen zwischen der Verriegelungsposition und der Freigabeposition zu verlagern.According to a further development of the invention, the locking device comprises at least one actuating bar operable from outside the build chamber, which is operatively connected to the retaining bolts and configured to displace the retaining bolts between the locking position and the release position upon actuation of the actuating bar. The actuating bar is preferably displaceable linearly, in particular on one side of the build chamber in the direction of the associated side edge, between the locking position and the release position. Preferably, the actuating bar is pretensioned into the locking position, whereby the retaining bolts are simultaneously - indirectly - pretensioned into the locking position. In one embodiment, actuating bars operable from outside the build chamber are arranged on two sides of the build chamber housing opposite one another perpendicular to the intended geodetic vertical direction. Each actuating bar is operatively connected to retaining bolts and configured to displace the retaining bolts assigned to it between the locking position and the release position.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Substratplatte erste Befestigungselemente aufweist, die eingerichtet sind, um die Substratplatte an der Substratplattenaufnahme zu befestigen. Dabei sind die ersten Befestigungselemente bevorzugt eingerichtet und auf die ersten Gegen-Befestigungselemente der ersten Befestigungsvorrichtung der Substratplattenaufnahme abgestimmt, um mit den ersten Gegen-Befestigungselementen zusammenzuwirken, um die Substratplatte an der Substratplattenaufnahme zu befestigen. Die ersten Befestigungselemente und die ersten Gegen-Befestigungselemente sind bevorzugt als Nullpunktspannsystem ausgebildet. Vorteilhaft kann auf diese Weise eine genau definierte Lage und Ausrichtung der Substratplatte an der ersten Verlagerungsvorrichtung verwirklicht werden.According to a further development of the invention, the substrate plate comprises first fastening elements configured to fasten the substrate plate to the substrate plate holder. The first fastening elements are preferably configured and matched to the first counter-fastening elements of the first fastening device of the substrate plate holder in order to cooperate with the first counter-fastening elements to fasten the substrate plate to the substrate plate holder. The first fastening elements and the first counter-fastening elements are preferably designed as a zero-point clamping system. This advantageously allows a precisely defined position and alignment of the substrate plate on the first displacement device to be achieved.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Baukammergehäuse zweite Befestigungselemente aufweist, die eingerichtet sind, um das Baukammergehäuse an der Baukammeraufnahme zu befestigen. Dabei sind die zweiten Befestigungselemente bevorzugt eingerichtet und auf die zweiten Gegen-Befestigungselemente der zweiten Befestigungsvorrichtung der Baukammeraufnahme abgestimmt, um mit den zweiten Gegen-Befestigungselementen zusammenzuwirken, um die Baukammer an der Baukammeraufnahme zu befestigen. Die zweiten Befestigungselemente und die zweiten Gegen-Befestigungselemente sind bevorzugt als Nullpunktspannsystem ausgebildet. Vorteilhaft kann auf diese Weise eine genau definierte Lage und Ausrichtung des Baukammergehäuses in der Entpulverungsvorrichtung verwirklicht werden.According to a further development of the invention, the build chamber housing comprises second fastening elements configured to fasten the build chamber housing to the build chamber receptacle. The second fastening elements are preferably configured and matched to the second counter-fastening elements of the second fastening device of the build chamber receptacle in order to cooperate with the second counter-fastening elements to fasten the build chamber to the build chamber receptacle. The second fastening elements and the second counter-fastening elements are preferably designed as a zero-point clamping system. This advantageously allows a precisely defined position and alignment of the build chamber housing in the depowdering device to be achieved.
Zur Erfindung gehört auch ein Verfahren zum Entpulvern von mittels additiver Fertigung aus einem Pulvermaterial hergestellten Bauteilen, mit folgenden Schritten:
- a) Befestigen eines Baukammergehäuses einer Baukammer, insbesondere einer erfindungsgemäßen Baukammer oder einer Baukammer nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen, an einer Baukammeraufnahme einer Entpulverungsvorrichtung, insbesondere einer erfindungsgemäßen Entpulverungsvorrichtung oder einer Entpulverungsvorrichtung nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen,
- b) Befestigen einer Substratplatte der Baukammer an einer Substratplattenaufnahme der Entpulverungsvorrichtung,
- c) Lösen der Substratplatte von dem Baukammergehäuse an einer Unterseite der Baukammer und Entfernen der Substratplatte aus dem Baukammergehäuse an der Unterseite,
- d) Verlagern der Substratplatte in eine Entpulverungsposition,
- e) optional weiteres Entfernen von Pulvermaterial, insbesondere mittels eines Entpulverungswerkzeugs, und
- f) Entnehmen der Substratplatte aus der Entpulverungsvorrichtung.
- a) fastening a construction chamber housing of a construction chamber, in particular a construction chamber according to the invention or a construction chamber according to one or more of the previously described embodiments, to a construction chamber receptacle of a depowdering device, in particular a depowdering device according to the invention or a depowdering device according to one or more of the previously described embodiments,
- b) Attaching a substrate plate of the build chamber to a substrate plate holder of the depowdering device,
- c) Detaching the substrate plate from the build chamber housing at a bottom of the build chamber and removing the substrate plate from the build chamber housing at the bottom,
- d) Moving the substrate plate to a depowdering position,
- e) optionally further removal of powder material, in particular by means of a de-powdering tool, and
- f) Removing the substrate plate from the depowdering device.
In Zusammenhang mit dem Verfahren ergeben sich insbesondere diejenigen Vorteile, die zuvor bereits in Zusammenhang mit der Baukammer oder der Entpulverungsvorrichtung beschrieben wurden.In connection with the process, the advantages that have already been described in connection with the build chamber or the depowdering device arise in particular.
In einer Ausführungsform wird die Baukammeraufnahme zwischen dem Schritt a) und dem Schritt b) in einem weiteren Schritt a1) aus einer Ruhestellung in eine Übergabestellung vertikal, das heißt geodätisch nach unten, abgesenkt, und die Substratplatte des in dem Schritt b) in der Übergabestellung der Baukammeraufnahme an der Substratplattenaufnahme befestigt, wobei sich die Substratplattenaufnahme in einer Montageposition befindet.In one embodiment, the construction chamber holder is lowered vertically, i.e. geodetically downwards, from a rest position into a transfer position between step a) and step b) in a further step a1), and the substrate plate of the construction chamber holder in step b) is fastened to the substrate plate holder in the transfer position, wherein the substrate plate holder is in an assembly position.
In einer Ausführungsform wird die Substratplatte in dem Schritt c) an der Unterseite aus dem Baukammergehäuse entfernt, indem die Baukammeraufnahme mit dem daran befestigten Baukammergehäuse vertikal - nach geodätisch oben - zurück in die Ruhestellung verlagert wird.In one embodiment, the substrate plate is removed from the build chamber housing at the bottom in step c) by moving the build chamber holder with the build chamber housing attached to it vertically - geodetically upwards - back into the rest position.
In einer Ausführungsform wird die Substratplattenaufnahme mit der daran befestigten Substratplatte in dem Schritt d) aus der Montageposition um eine erste Drehachse in die Entpulverungsposition gedreht.In one embodiment, the substrate plate holder with the substrate plate attached thereto is rotated in step d) from the mounting position about a first rotation axis into the depowdering position.
In einer Ausführungsform wird die Substratplattenaufnahme zwischen dem Schritt d) und dem Schritt f) um die erste Drehachse zurück aus der Entpulverungsposition in die Montageposition gedreht. In dem Schritt f) wird die Substratplatte in der Montageposition von der Substratplattenaufnahme gelöst und aus der Montageposition heraus aus der Entpulverungsvorrichtung entnommen.In one embodiment, the substrate plate holder is rotated about the first rotation axis between step d) and step f) back from the depowdering position to the assembly position. In step f), the substrate plate is released from the substrate plate holder in the assembly position and removed from the assembly position from the depowdering device.
Dabei ist es möglich, dass die Substratplatte über eine Durchtrittsöffnung eines Befestigungsflanschs der Baukammeraufnahme sowie eine Einbringöffnung eines Entpulverungsraums, in dem die Substratplattenaufnahme angeordnet ist, entnommen wird. Alternativ ist es möglich, dass die Substratplatte durch eine - insbesondere seitlich angeordnete - Tür des Entpulverungsraums entnommen wird.It is possible for the substrate plate to be removed via a through-opening of a mounting flange of the build chamber holder and an insertion opening of a depowder removal chamber in which the substrate plate holder is located. Alternatively, it is possible for the substrate plate to be removed through a door of the depowder removal chamber, particularly one located on the side.
Vorzugsweise wird in dem optionalen Schritt e) ein Pinsel und/oder eine gasstromgetriebene Entpulverungslanze, insbesondere eine Sauglanze und/oder eine Drucklanze oder Gaspistole, als mindestens ein Entpulverungswerkzeug verwendet. Es ist möglich, dass in Schritt e) mehr als ein Entpulverungswerkzeug verwendet wird, insbesondere können auch verschieden ausgestaltete Entpulverungswerkzeuge verwendet werden.Preferably, in the optional step e), a brush and/or a gas-driven depowdering lance, in particular a suction lance and/or a pressure lance or gas gun, is used as at least one depowdering tool. It is possible for more than one depowdering tool to be used in step e); in particular, depowdering tools of different designs can also be used.
In einer Ausführungsform wird vor dem Schritt c), insbesondere nach dem Schritt a) oder nach dem Schritt b), der Entpulverungsraum inertisiert, wobei insbesondere eine Schutzgasatmosphäre und/oder ein Vakuum in dem Entpulverungsraum erzeugt wird.In one embodiment, the depowdering chamber is rendered inert before step c), in particular after step a) or after step b), wherein in particular a protective gas atmosphere sphere and/or a vacuum is created in the depowdering chamber.
Bevorzugt wird vor oder in dem Schritt f) die inertisierte Atmosphäre in dem Entpulverungsraum gebrochen oder entfernt, sodass eine Umgebungsatmosphäre in dem Entpulverungsraum herrscht. Dies kann insbesondere durch Lösen des Baukammergehäuses von der Baukammeraufnahme und Entfernen des Baukammergehäuses von der Entpulverungsvorrichtung geschehen.Preferably, before or during step f), the inerted atmosphere in the depowdering chamber is broken or removed, so that an ambient atmosphere prevails in the depowdering chamber. This can be done, in particular, by detaching the build chamber housing from the build chamber mount and removing the build chamber housing from the depowdering device.
Die Beschreibung des Verfahrens einerseits und der Entpulverungsvorrichtung andererseits sind insbesondere komplementär zueinander zu verstehen. Merkmale der Entpulverungsvorrichtung, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden, sind bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Merkmale einer Ausführungsform der Entpulverungsvorrichtung. Verfahrensschritte, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit der Entpulverungsvorrichtung erläutert wurden, sind bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Schritte einer Ausführungsform des Verfahrens.The description of the method, on the one hand, and the depowdering device, on the other hand, are to be understood as complementary to one another. Features of the depowdering device that were explained explicitly or implicitly in connection with the method are preferably features of an embodiment of the depowdering device, either individually or in combination with one another. Method steps that were explained explicitly or implicitly in connection with the depowdering device are preferably steps of an embodiment of the method, either individually or in combination with one another.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Entpulverungsvorrichtung in einer ersten Funktionsstellung; -
2 eine schematische Darstellung der Entpulverungsvorrichtung gemäß1 in einer zweiten Funktionsstellung; -
3 eine schematische Darstellung der Entpulverungsvorrichtung gemäß1 in einer dritten Funktionsstellung; -
4 eine schematische Darstellung der Entpulverungsvorrichtung gemäß1 in einer vierten Funktionsstellung; -
5 eine schematische Darstellung der Entpulverungsvorrichtung gemäß1 in einer fünften Funktionsstellung; -
6 eine schematische Darstellung der Entpulverungsvorrichtung gemäß1 in einer sechsten Funktionsstellung; -
7 eine schematische Darstellung der Entpulverungsvorrichtung gemäß1 in einer siebten Funktionsstellung; -
8 eine schematische Darstellung der Entpulverungsvorrichtung gemäß1 in einer achten Funktionsstellung; -
9 eine schematische Darstellung der Entpulverungsvorrichtung gemäß1 in einer neunten Funktionsstellung; -
10 eine schematische Darstellung der Entpulverungsvorrichtung gemäß1 in einer zehnten Funktionsstellung; -
11 eine schematische Darstellung der Entpulverungsvorrichtung gemäß1 in einer elften Funktionsstellung; -
12 eine schematische Darstellung der Entpulverungsvorrichtung gemäß1 in einer zwölften Funktionsstellung; -
13 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Baukammer zur additiven Fertigung von Bauteilen aus einem Pulvermaterial in der Baukammer; -
14 eine erste Detaildarstellung der Baukammer gemäß13 , und -
15 eine zweite Detaildarstellung der Baukammer 5 gemäß13 .
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1 a schematic representation of an embodiment of a depowdering device in a first functional position; -
2 a schematic representation of the depowdering device according to1 in a second functional position; -
3 a schematic representation of the depowdering device according to1 in a third functional position; -
4 a schematic representation of the depowdering device according to1 in a fourth functional position; -
5 a schematic representation of the depowdering device according to1 in a fifth functional position; -
6 a schematic representation of the depowdering device according to1 in a sixth functional position; -
7 a schematic representation of the depowdering device according to1 in a seventh functional position; -
8 a schematic representation of the depowdering device according to1 in an eighth functional position; -
9 a schematic representation of the depowdering device according to1 in a ninth functional position; -
10 a schematic representation of the depowdering device according to1 in a tenth functional position; -
11 a schematic representation of the depowdering device according to1 in an eleventh functional position; -
12 a schematic representation of the depowdering device according to1 in a twelfth functional position; -
13 a schematic representation of an embodiment of a build chamber for the additive manufacturing of components from a powder material in the build chamber; -
14 a first detailed representation of the construction chamber according to13 , and -
15 a second detailed view of the construction chamber 5 according to13 .
Die Entpulverungsvorrichtung 1 weist eine Baukammeraufnahme 3 auf, die derart eingerichtet ist, dass eine Baukammer 5 einer additiven Fertigungsvorrichtung an der Baukammeraufnahme 3 befestigt werden kann. Die Entpulverungsvorrichtung 1 weist außerdem eine Substratplattenaufnahme 7 auf, die derart eingerichtet ist, dass eine Substratplatte 9 der Baukammer 5 an der Substratplattenaufnahme 7 befestigt werden kann. Zumindest eine erste Aufnahme, ausgewählt aus der Substratplattenaufnahme 7 und der Baukammeraufnahme 3, ist relativ zu einer zweiten Aufnahme, ausgewählt aus der Baukammeraufnahme 3 und der Substratplattenaufnahme 7, derart verlagerbar, dass die an der Substratplattenaufnahme 7 befestigte Substratplatte 9 auf einer Unterseite 11 eines Baukammergehäuses 13 der Baukammer 5 - und damit zugleich der Unterseite 11 der Baukammer 5 - aus dem an der Baukammeraufnahme 3 befestigten Baukammergehäuse 13 mittels Verlagerung zumindest der ersten Aufnahme entfernt werden kann. Schließlich weist die Entpulverungsvorrichtung 1 eine erste Verlagerungsvorrichtung 15 auf, die angeordnet und eingerichtet ist, um die Substratplattenaufnahme 7 mit der daran befestigten Substratplatte 9 zwischen einer in
Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Baukammeraufnahme 3 als die erste Aufnahme relativ zu der Substratplattenaufnahme 7 als der zweiten Aufnahme derart verlagerbar, dass die an der Substratplattenaufnahme 7 befestigte Substratplatte 9 auf der Unterseite 11 des Baukammergehäuses 13 aus dem an der Baukammeraufnahme 3 befestigten Baukammergehäuse 13 mittels Verlagerung der Baukammeraufnahme 3 entfernt werden kann. Die Substratplattenaufnahme 7 bleibt dabei raumfest, sodass ausschließlich die Baukammeraufnahme 3 verlagert wird.In the embodiment shown here, the construction chamber holder 3 is the first The substrate plate holder 7 is displaceable relative to the substrate plate holder 7 as the second holder such that the substrate plate 9, which is fastened to the substrate plate holder 7 on the underside 11 of the build chamber housing 13, can be removed from the build chamber housing 13, which is fastened to the build chamber holder 3, by displacing the build chamber holder 3. The substrate plate holder 7 remains spatially fixed, so that only the build chamber holder 3 is displaced.
Die Verlagerung der Baukammeraufnahme 3 erfolgt hier vertikal, insbesondere derart, dass das Baukammergehäuse 13 - linear - nach geodätisch oben verlagert wird. Die Substratplatte 9 wird somit nach unten aus dem Baukammergehäuse 13 entnommen.The displacement of the build chamber holder 3 occurs vertically, in particular in such a way that the build chamber housing 13 is displaced linearly upwards. The substrate plate 9 is thus removed downwards from the build chamber housing 13.
Die Baukammeraufnahme 3 weist bevorzugt einen vertikal zwischen einer Ruhestellung und einer Übergabestellung verlagerbaren Befestigungsflansch 17 auf, der eingerichtet ist zur Befestigung des Baukammergehäuses 13 an dem Befestigungsflansch 17.The construction chamber holder 3 preferably has a fastening flange 17 which can be displaced vertically between a rest position and a transfer position and which is designed to fasten the construction chamber housing 13 to the fastening flange 17.
Die Substratplattenaufnahme 7 ist bevorzugt in einem Entpulverungsraum 19 angeordnet. Insbesondere ist die erste Verlagerungsvorrichtung 15 in dem Entpulverungsraum 19 angeordnet.The substrate plate holder 7 is preferably arranged in a depowdering chamber 19. In particular, the first displacement device 15 is arranged in the depowdering chamber 19.
Der Entpulverungsraum 19 weist bevorzugt eine Einbringöffnung 21 auf, durch welche die Baukammer 5 zumindest teilweise in den Entpulverungsraum 19 eingebracht werden kann. Bevorzugt ist der Entpulverungsraum 19 durch die Einbringöffnung 21 nach geodätisch oben zur Umgebung hin offen, und der Befestigungsflansch 17 ist unterhalb der Einbringöffnung 21 angeordnet, sodass das Baukammergehäuse 13 durch die Einbringöffnung 21 hindurch auf dem Befestigungsflansch 17 angeordnet und an diesem befestigt werden kann.The depowdering chamber 19 preferably has an insertion opening 21 through which the build chamber 5 can be at least partially introduced into the depowdering chamber 19. Preferably, the depowdering chamber 19 is geodetically open to the environment at the top through the insertion opening 21, and the fastening flange 17 is arranged below the insertion opening 21, so that the build chamber housing 13 can be arranged on the fastening flange 17 through the insertion opening 21 and fastened thereto.
Bevorzugt ist der Entpulverungsraum 19 mittels des in der Einbringöffnung 21 angeordneten und an dem Befestigungsflansch 17 befestigten Baukammergehäuses 13 gasdicht verschließbar.Preferably, the depowdering chamber 19 can be closed in a gas-tight manner by means of the construction chamber housing 13 arranged in the introduction opening 21 and fastened to the fastening flange 17.
Bevorzugt weist die Entpulverungsvorrichtung 1 eine hier nicht dargestellte Inertisierungsvorrichtung auf, die angeordnet und eingerichtet ist, um ein Inneres des Entpulverungsraums 19 zu inertisieren, insbesondere um in dem Inneren ein Vakuum und/oder eine Schutzgasatmosphäre zu erzeugen. Die Inertisierungsvorrichtung kann hierzu insbesondere eine Vakuumpumpe und/oder eine Schutzgaszufuhr aufweisen. Als Schutzgas kommen insbesondere Edelgase, wie beispielsweise Helium oder Argon, Stickstoff, Kohlendioxid oder andere inerte oder zumindest mit Bezug auf bestimmte auszuschließende chemische Reaktionen inerte oder zumindest reaktionsträge Gase infrage.The depowdering device 1 preferably has an inerting device (not shown here), which is arranged and configured to inerte the interior of the depowdering chamber 19, in particular to create a vacuum and/or a protective gas atmosphere therein. For this purpose, the inerting device can, in particular, have a vacuum pump and/or a protective gas supply. Suitable protective gases include, in particular, noble gases such as helium or argon, nitrogen, carbon dioxide, or other inert gases, or at least gases that are inert or at least unreactive with respect to certain chemical reactions that are to be excluded.
Weiter bevorzugt weist der Entpulverungsraum 19 eine Trichtervorrichtung 23 auf, die derart ausgebildet ist, dass loses Pulvermaterial aus dem Entpulverungsraum 19 über die Trichtervorrichtung 23 abgeführt werden kann. Insbesondere die Trichtervorrichtung 23 geodätisch unten an dem Entpulverungsraum 19 angeordnet. Bevorzugt bildet die Trichtervorrichtung 23 eine Unterseite des Entpulverungsraums 19.Further preferably, the depowdering chamber 19 has a hopper device 23 designed such that loose powder material can be removed from the depowdering chamber 19 via the hopper device 23. In particular, the hopper device 23 is arranged geodetically at the bottom of the depowdering chamber 19. Preferably, the hopper device 23 forms an underside of the depowdering chamber 19.
Die Entpulverungsvorrichtung 1 weist bevorzugt eine Abführvorrichtung 25 auf, mittels der das in die Trichtervorrichtung 23 gelangte Pulvermaterial weggefördert werden kann, wobei die Abführvorrichtung 25 vorzugsweise als Ausblas- und/oder Absaugvorrichtung ausgebildet ist, die eingerichtet ist, um einen Gasstrom zu erzeugen, durch den das Pulvermaterial mitgerissen und aus der Trichtervorrichtung 23 - insbesondere über eine daran angeschlossene Leitung 27, vorzugsweise einen Schlauch - abgeführt wird.The depowdering device 1 preferably has a discharge device 25, by means of which the powder material that has entered the hopper device 23 can be conveyed away, wherein the discharge device 25 is preferably designed as a blowing and/or suction device that is configured to generate a gas flow through which the powder material is entrained and discharged from the hopper device 23 - in particular via a line 27 connected thereto, preferably a hose.
Der Befestigungsflansch 17 weist bevorzugt eine der offenen Einbringöffnung 21 zugewandte Anschlussfläche 29 auf, wobei der Befestigungsflansch 17 eingerichtet ist zur - insbesondere gasdichten - Befestigung des Baukammergehäuses 13 an der Anschlussfläche 29. Weiter weist der Befestigungsflansch 17 eine Durchtrittsöffnung 31 auf, wobei die Durchtrittsöffnung 31 und die erste Verlagerungsvorrichtung 15 derart angeordnet und eingerichtet sind, dass die erste Verlagerungsvorrichtung 15 die Durchtrittsöffnung 31 durchgreifen kann, wenn die erste Verlagerungsvorrichtung 15 in der Montageposition und der Befestigungsflansch 17 in der Übergabestellung angeordnet sind.The fastening flange 17 preferably has a connection surface 29 facing the open introduction opening 21, wherein the fastening flange 17 is designed for the - in particular gas-tight - fastening of the construction chamber housing 13 to the connection surface 29. Furthermore, the fastening flange 17 has a passage opening 31, wherein the passage opening 31 and the first displacement device 15 are arranged and designed such that the first displacement device 15 can reach through the passage opening 31 when the first displacement device 15 is arranged in the assembly position and the fastening flange 17 is arranged in the transfer position.
Zwischen der Anschlussfläche 29 und einem Rand der Einbringöffnung 21 ist bevorzugt ein insbesondere - entlang einer geschlossenen Umfangslinie - umlaufender Faltenbalg 33 angeordnet, der das Innere des Entpulverungsraums 19 gasdicht schließen kann, wenn das Baukammergehäuse 13 gasdicht an dem Befestigungsflansch 17 befestigt ist.Between the connection surface 29 and an edge of the introduction opening 21, a bellows 33 is preferably arranged, in particular along a closed circumferential line, which can close the interior of the depowdering chamber 19 in a gas-tight manner when the construction chamber housing 13 is fastened to the fastening flange 17 in a gas-tight manner.
Vorzugsweise ist der Befestigungsflansch 17 in die Ruhestellung vorgespannt. Dabei kann der Faltenbalg 33 eingerichtet sein, um die Vorspannung aufzubringen, insbesondere kann der Faltenbalg 33 hierzu elastisch ausgebildet sein und/oder elastische Eigenschaften aufweisen. Alternativ oder zusätzlich ist mindestens ein hier nicht dargestelltes Vorspannelement zwischen dem Befestigungsflansch 17 und dem Rand der Einbringöffnung 21 angeordnet, durch welches die Vorspannung zumindest teilweise aufgebracht oder erzeugt wird.Preferably, the fastening flange 17 is preloaded into the rest position. The bellows 33 can be configured to apply the preload; in particular, the bellows 33 can be elastically configured for this purpose and/or have elastic properties. Alternatively or additionally, at least one preload element (not shown here) is arranged between the fastening flange 17 and the edge of the insertion opening 21, by means of which the preload is at least partially applied or generated.
Der Befestigungsflansch 17 ist bevorzugt in der Ruhestellung festlegbar, insbesondere verriegelbar, insbesondere derart, dass er nicht ohne aktiven Eingriff, das heißt nicht ohne aktives Lösen der Festlegung oder Verriegelung, aus der Ruhestellung in die Übergabestellung gelangen kann.The fastening flange 17 is preferably fixable in the rest position, in particular lockable, in particular in such a way that it cannot move from the rest position into the transfer position without active intervention, i.e. not without actively releasing the fixation or locking.
Der Entpulverungsraum 19 kann einen hier nicht dargestellten Handschuheingriff aufweisen, was insbesondere eine zusätzliche, manuelle Entpulverung der auf der Substratplatte 9 angeordneten Bauteile 2 ermöglicht. Der Handschuheingriff kann auch genutzt werden, um die Substratplatte 9 an der Substratplattenaufnahme 7 zu befestigen. Insbesondere kann der Entpulverungsraum 19 als Handschuhkasten ausgebildet sein.The depowdering chamber 19 can have a glove opening (not shown here), which in particular enables additional, manual depowdering of the components 2 arranged on the substrate plate 9. The glove opening can also be used to attach the substrate plate 9 to the substrate plate holder 7. In particular, the depowdering chamber 19 can be designed as a glove box.
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Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern jeweils auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird.Identical and functionally identical elements are provided with the same reference symbols in all figures, so that reference is made to the preceding description in each case.
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Nach dem gasdichten Befestigen des Baukammergehäuses 13 an dem Befestigungsflansch 17 wird der Entpulverungsraum 19 bevorzugt inertisiert, das heißt sein Inneres wird mit einer Schutzatmosphäre aus Vakuum und/oder Schutzgas versehen.After the gas-tight fastening of the construction chamber housing 13 to the fastening flange 17, the depowdering chamber 19 is preferably inerted, i.e. its interior is provided with a protective atmosphere of vacuum and/or protective gas.
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Dabei entsteht zwischen einem unteren Rand des Baukammergehäuses 13 und der Substratplatte 9 ein Spalt, der sich progressiv während der weiteren Verlagerung vergrößert, wobei loses Pulvermaterial durch diesen Spalt in den Entpulverungsraum 19 und insbesondere in die Trichtervorrichtung 23 entweichen kann.This creates a gap between a lower edge of the build chamber housing 13 and the substrate plate 9, which gap progressively increases during further displacement, whereby loose powder material can escape through this gap into the depowdering chamber 19 and in particular into the funnel device 23.
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Nun wird die erste Verlagerungsvorrichtung 15 aktiviert, um die Substratplattenaufnahme 7 mit der daran befestigten Substratplatte 9 in die Entpulverungsposition zu verlagern.Now the first displacement device 15 is activated to move the substrate plate holder 7 with the attached substrate plate 9 into the depowdering position.
Dabei ist die erste Verlagerungsvorrichtung 15 bevorzugt um eine - vorzugsweise horizontale, hier senkrecht auf der Bildebene stehende - erste, horizontale Drehachse D1 zwischen der Montageposition und der Entpulverungsposition drehbar. Auf diese Weise kann loses Pulver von der schräggestellten oder umgedrehten Substratplatte 9 in die Trichtervorrichtung 23 abgekippt werden.The first displacement device 15 is preferably rotatable about a first horizontal axis of rotation D1—preferably horizontal, here perpendicular to the image plane—between the assembly position and the depowdering position. In this way, loose powder can be tipped from the tilted or inverted substrate plate 9 into the hopper device 23.
Bevorzugt ist die erste Verlagerungsvorrichtung 15 eingerichtet, um die Substratplattenaufnahme 7 zwischen der Montageposition und der Entpulverungsposition um mindestens 120°, insbesondere um mindestens 150°, insbesondere - wie hier dargestellt - um mindestens 180°, um die erste Drehachse D1 zu drehen.Preferably, the first displacement device 15 is configured to rotate the substrate plate holder 7 between the mounting position and the depowdering position by at least 120°, in particular by at least 150°, in particular - as shown here - by at least 180°, about the first axis of rotation D1.
Die Entpulverungsvorrichtung 1 kann mindestens eine Vibrationsvorrichtung aufweisen, die eingerichtet ist, um die Substratplatte 9 insbesondere in der Entpulverungsposition zu Schwingungen anzuregen. Hierdurch kann vorteilhaft die Entpulverung sehr effektiv unterstützt werden, insbesondere durch vibrationsinduziertes Abschütteln des losen Pulvermaterials in die Trichtervorrichtung 23.The depowdering device 1 can comprise at least one vibration device configured to excite the substrate plate 9 to vibrate, particularly in the depowdering position. This advantageously supports the depowdering very effectively, particularly through vibration-induced shaking of the loose powder material into the hopper device 23.
Hier ist die Substratplattenaufnahme 9 mit der daran befestigten Substratplatte 7 wieder zurück in die Montageposition gedreht, wobei die auf der Substratplatte 7 angeordneten Bauteile 2 nun vorzugsweise weiter - insbesondere manuell - entpulvert werden können, wofür bevorzugt ein nicht dargestelltes Entpulverungswerkzeug, insbesondere eine Entpulverungslanze, verwendet werden kann.Here, the substrate plate holder 9 with the substrate plate 7 attached thereto is rotated back into the assembly position, wherein the components 2 arranged on the substrate plate 7 can now preferably be further depowdered - in particular manually - for which purpose a depowdering tool (not shown), in particular a depowdering lance, can preferably be used.
Es ist möglich, dass die Substratplattenaufnahme 7 mit der daran befestigten Substratplatte 9 hierzu um eine zweite, vertikale Drehachse D2 drehbar ist. Vorteilhaft vereinfacht dies eine Entpulverung - insbesondere mittels des Entpulverungswerkzeugs, beispielsweise einem Pinsel und/oder einer Entpulverungslanze -, indem insbesondere von der Position des Handschuheingriffs aus verschiedene Seiten der Substratplatte 9 zugänglich werden.It is possible for the substrate plate holder 7, with the substrate plate 9 attached thereto, to be rotatable about a second, vertical axis of rotation D2. This advantageously simplifies depowdering—in particular by means of the depowdering tool, for example a brush and/or a depowdering lance—by making various sides of the substrate plate 9 accessible, in particular from the position of the glove grip.
Bevorzugt weist die Entpulverungsvorrichtung 1 eine hier nicht dargestellte zweite Verlagerungsvorrichtung auf, die angeordnet und eingerichtet ist, um die Substratplattenaufnahme 7 um die zweite Drehachse D2 zu drehen.Preferably, the depowdering device 1 has a second displacement device (not shown here) which is arranged and configured to rotate the substrate plate holder 7 about the second axis of rotation D2.
Bevorzugt ist die erste Verlagerungsvorrichtung 15 und/oder die zweite Verlagerungsvorrichtung als hydraulische oder pneumatische Verlagerungsvorrichtung ausgebildet, was vorteilhaft zu einem Explosionsschutz der Entpulverungsvorrichtung 1 beiträgt.Preferably, the first displacement device 15 and/or the second displacement device is designed as a hydraulic or pneumatic displacement device, which advantageously contributes to explosion protection of the depowdering device 1.
In dieser zehnten Funktionsstellung wird das Baukammergehäuse 13 von dem Befestigungsflansch 17 gelöst und aus der Entpulverungsvorrichtung 1 entnommen sowie insbesondere von dieser entfernt. Zugleich wird dabei die Schutzatmosphäre in dem Entpulverungsraum 19 gebrochen.In this tenth functional position, the build chamber housing 13 is released from the mounting flange 17 and removed from the depowder removal device 1, and in particular, removed from it. At the same time, the protective atmosphere in the depowder removal chamber 19 is broken.
In
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Die Baukammer 5 weist bevorzugt ein Pulvervolumen von 450 1 bis 1000 1, insbesondere von 500 1 bis 900 1, insbesondere von 700 1 bis 800 1, insbesondere 750 1, auf.The construction chamber 5 preferably has a powder volume of 450 l to 1000 l, in particular from 500 1 to 900 1, in particular from 700 1 to 800 1, in particular 750 1.
Die Baukammer 5 weist das Baukammergehäuse 13 und die hier nicht dargestellte Substratplatte 9 auf, sowie außerdem die Riegelvorrichtung 39, die eingerichtet ist, um die Substratplatte 9 in einer Verriegelungsposition an dem Baukammergehäuse 13 zu halten und in einer Freigabeposition freizugeben. Die Substratplatte 9 ist somit insbesondere auswechselbar an dem Baukammergehäuse 13 angeordnet. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel weist allein das Baukammergehäuse 13 die Riegelvorrichtung 39 auf. Weiter weist das Baukammergehäuse 13 vorzugsweise den hier nicht dargestellten Dichtungsträger 38 sowie eine in
Die Baukammer weist weiterhin einen Baukammerdeckel 41 auf, mit dem die Baukammer 5 insbesondere für einen Transport zwischen einer Fertigungsvorrichtung und der Entpulverungsvorrichtung 1 - insbesondere gasdicht - geschlossen werden kann. In der Fertigungsvorrichtung kann der Baukammerdeckel 41 entfernt werden, um die Bauteile 2 mittels mindestens einen Energiestrahls in einem pulverbettbasierten Verfahren auf der Substratplatte 9 aufzubauen. In der Entpulverungsvorrichtung 1 verweilt der Baukammerdeckel 41 dagegen bevorzugt fortwährend auf dem Baukammergehäuse 13, insbesondere um dessen Inneres und zugleich das Innere des Entpulverungsraums 19 gegen die äußere Umgebung abzudichten.The build chamber further comprises a build chamber lid 41, with which the build chamber 5 can be closed—in particular, gas-tight—particularly for transport between a production device and the depowdering device 1. In the production device, the build chamber lid 41 can be removed in order to build the components 2 on the substrate plate 9 using at least one energy beam in a powder-bed-based process. In the depowdering device 1, however, the build chamber lid 41 preferably remains continuously on the build chamber housing 13, in particular to seal its interior and, at the same time, the interior of the depowdering chamber 19 from the external environment.
Die Gasdichtung 40 dichtet im aufgeblasenen Zustand das Innere des Baukammergehäuses 13 ab. Um die Gasdichtung 40 unter Druck aufblasen zu können, kann in einem Flansch 42 des Baukammergehäuses 13 ein nicht eigens dargestelltes Rückschlagventil vorgesehen sein.When inflated, the gas seal 40 seals the interior of the build chamber housing 13. To inflate the gas seal 40 under pressure, a non-return valve (not specifically shown) may be provided in a flange 42 of the build chamber housing 13.
Die Riegelvorrichtung 39 weist verlagerbare Haltebolzen 43 auf, die in der Verriegelungsposition derart in das Innere des Baukammergehäuses 13 vorstehen, dass die Substratplatte 9 - vorzugsweise vermittelt über den nicht dargestellten Dichtungsträger 38 - auf den Haltebolzen 43 aufliegen kann. Somit liegt insbesondere der Dichtungsträger 38 auf den Haltebolzen 43 auf, und die Substratplatte 9 liegt auf dem Dichtungsträger 38 auf. Der besseren Übersichtlichkeit wegen ist hier nur einer der Haltebolzen 43 mit dem entsprechenden Bezugszeichen versehen. In der Freigabeposition sind die Haltebolzen 43 dagegen derart aus dem Inneren zurückgezogen, dass die nicht dargestellte Substratplatte 9 - und insbesondere auch der Dichtungsträger 38 - an den zurückgezogenen Haltebolzen 43 vorbei nach unten aus dem Baukammergehäuse 13 entfernt werden kann. Hierzu wird bevorzugt der Druck aus der aufgeblasenen Gasdichtung 40 abgelassen, sodass die Substratplatte 9 und der Dichtungsträger 38 an der Gasdichtung 40 vorbei entnommen werden können. Die Haltebolzen 43 sind bevorzugt in die Verriegelungsposition vorgespannt.The locking device 39 has movable retaining bolts 43 which, in the locked position, protrude into the interior of the build chamber housing 13 such that the substrate plate 9—preferably mediated via the seal carrier 38 (not shown)—can rest on the retaining bolts 43. Thus, in particular, the seal carrier 38 rests on the retaining bolts 43, and the substrate plate 9 rests on the seal carrier 38. For the sake of clarity, only one of the retaining bolts 43 is provided with the corresponding reference numeral here. In the release position, however, the retaining bolts 43 are retracted from the interior such that the substrate plate 9 (not shown)—and in particular also the seal carrier 38—can be removed downwards from the build chamber housing 13 past the retracted retaining bolts 43. For this purpose, the pressure is preferably released from the inflated gas seal 40 so that the substrate plate 9 and the seal carrier 38 can be removed past the gas seal 40. The retaining bolts 43 are preferably pre-tensioned into the locking position.
Die Riegelvorrichtung 39 weist bevorzugt außerdem zwei von außerhalb der Baukammer 5 betätigbare Betätigungsleisten 45 auf, die mit den jeweils zugeordneten Haltebolzen 43 wirkverbunden und eingerichtet sind, um die Haltebolzen 43 bei Betätigung der Betätigungsleisten 45 zwischen der Verriegelungsposition und der Freigabeposition zu verlagern. Die Betätigungsleisten sind linear, insbesondere an jeweils gegenüberliegenden Seiten der Baukammer 5 in Richtung einer jeweils zugeordneten Seitenkante 47 zwischen der Verriegelungsposition und der Freigabeposition verlagerbar. Insbesondere sind die Betätigungsleisten 45 in die Verriegelungsposition vorgespannt, wodurch zugleich die Haltebolzen 43 in die Verriegelungsposition vorgespannt sind.The locking device 39 preferably also has two actuating bars 45 that can be actuated from outside the build chamber 5, which are operatively connected to the respectively associated retaining bolts 43 and are configured to displace the retaining bolts 43 between the locking position and the release position upon actuation of the actuating bars 45. The actuating bars are displaceable linearly, in particular on opposite sides of the build chamber 5 in the direction of a respectively associated side edge 47, between the locking position and the release position. In particular, the actuating bars 45 are preloaded into the locking position, whereby the retaining bolts 43 are simultaneously preloaded into the locking position.
Insbesondere ist hier ein Schnitt durch eine der Betätigungsleiste 45 dargestellt, wobei zwei Schraubenfedern 49 erkennbar sind, mittels denen die Betätigungsleiste 45 in die Verriegelungsposition vorgespannt ist.In particular, a section through one of the actuating bars 45 is shown here, wherein two coil springs 49 can be seen, by means of which the actuating bar 45 is pretensioned into the locking position.
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