DE102022200089A1

DE102022200089A1 - Druckvorrichtung und Verfahren zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung

Info

Publication number: DE102022200089A1
Application number: DE102022200089.7A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Findeisen; Damian Kowoll
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2022-01-06
Filing date: 2022-01-06
Publication date: 2023-07-06

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Druckvorrichtung (1) zur Herstellung mindestens eines Gegenstandes (1) mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung, aufweisend einen Prozessraum (9), der einen Druckbereich (17) aufweist, in den pulverförmiges Material (8) zur Herstellung des mindestens einen Gegenstandes (2) eingebracht werden kann und in dem Partikel des pulverförmigen Materials (8) zwecks Herstellung des mindestens einen Gegenstandes (2) bereichsweise verbunden werden können, eine Fördereinrichtung (11) und mindestens zwei Transferplattformen (22, 23, 34), die zur Aufnahme von hergestellten Gegenständen sowie restlichen pulverförmigen Materials dienen, wobei die jeweilige Transferplattform (22, 23, 34) mindestens eine Öffnung (43) aufweist, sodass pulverförmiges Material (8) durch die mindestens eine Öffnung (43) zumindest teilweise schwerkraftbedingt herausfallen kann. Des Weiteren umfasst die Druckvorrichtung eine Transferplattformaufnahmeeinrichtung (24), die dazu eingerichtet ist, eine mit mindestens einem hergestellten Gegenstand beladene Transferplattform (22, 23, 34) aufzunehmen. Dabei ist die Fördereinrichtung dazu eingerichtet, eine Relativbewegung von wenigstens einer der zwei Transferplattformen (22, 23, 34) in Bezug zu einer weiteren Transferplattform (22, 23, 34) auszuführen, so dass eine beladene Transferplattform (22, 23, 34) von der Transferplattformaufnahmeeinrichtung (24) wegbewegt wird, und eine nicht beladene Transferplattform (22, 23, 34) der Transferplattformaufnahmeeinrichtung (24) zugeführt wird.Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand (2) mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung durch die erfindungsgemäße Druckvorrichtung (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckvorrichtung zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung sowie ein Verfahren zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung durch die erfindungsgemäße Druckvorrichtung.
Bei der Herstellung von Gegenständen oder Teilen von Gegenständen mittels generativer bzw. additiver Herstellungsverfahren wird der herzustellende Gegenstand schichtweise aus einem formlosen, beziehungsweise pulverförmigen, Material aufgebaut. In einer jeweiligen Schicht wird zwecks Verfestigung bereichsweise Bindemittel oder thermische Energie eingebracht. Danach wird das vorhandene pulverförmige Material, das nicht verfestigt wurde, entfernt.
Um die Produktivität derartiger Verfahren zu erhöhen, stehen zunehmend kontinuierliche Prozesskonzepte im Mittelpunkt der technischen Entwicklung. Die herzustellenden Gegenstände sollen die vorgesehenen Produktionsschritte überwiegend automatisiert durchlaufen, wobei der jeweilige Transport zu den einzelnen Bearbeitungsstationen kontinuierlich durch entsprechend automatisierte Transporteinrichtungen erfolgen soll.
1 veranschaulicht eine Seitenansicht einer herkömmlichen Druckvorrichtung 1 zur Herstellung von mehreren Gegenständen 2, die mit einem üblichen Verfahren zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand 2 mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung hergestellt werden. Die Druckvorrichtung 1 ist als eine Schrägbettdruckvorrichtung 3 ausgebildet. Die Druckvorrichtung 1 umfasst eine Druckkammer 4. In einem ersten Schritt wird gedruckt. Zu diesem Zweck ist in der Druckkammer 4 schematisch eine Laservorrichtung 5 dargestellt, die mit einem Laserstrahl 6 ein zuvor von einer Beschichtungsvorrichtung 7 aufgebrachtes pulverförmiges Material 8 so bearbeitet, dass ein Gegenstand 2 Schicht für Schicht gedruckt wird. Der Laserstrahl 6 trifft auf pulverförmiges Materials 8, das sich in einem Druckbereich 17 befindet. Durch die Laservorrichtung 5 werden Partikel des pulverförmigen Materials 8 zwecks Herstellung des Gegenstands 2 bereichsweise verbunden. Der Druckbereich 17 ist in einem in der Druckkammer 4 angeordneten, zumindest teilweise geschlossenen Prozessraum 9 vorgesehen. Der Prozessraum 9 ist in Form eines rechteckigen Pulvertunnels 10 ausgebildet. Die Druckvorrichtung 1 weist eine Fördereinrichtung 11 auf, die als Förderband ausgebildet ist und sich in Vorschubrichtung 12 bewegt. Das Förderband wird über zwei Rollen 13 umgelenkt. Die Vorschubrichtung 12 entspricht der Längsrichtung des Prozessraums 9. Die Fördereinrichtung 11 definiert eine Aufbringungsebene 14 und dient zur Aufnahme von hergestellten Gegenständen 2 sowie pulverförmigem Materials 8 auf der Aufbringungsebene 14. Während der Bewegung kann der Beschichtungsvorrichtung 7 entsprechend die nächste Schicht auf den Gegenstand 2 schichten, die anschließend oder noch während des Auftragens mittels der Laservorrichtung 5 bearbeitet wird. Die Druckkammer 4 ist mit einem Heizelement 15 verbunden. Das Heizelement 15 erwärmt die gedruckten Gegenstände 2, insbesondere während ihrer Bewegung durch den Pulvertunnel 10, wodurch die gedruckten Gegenstände 2 weiter verfestigt werden. Nach dem Druckvorgang werden die Gegenstände 2 außerhalb der Druckkammer 4 entpackt, wobei überschüssiges pulverförmiges Material 8, das nicht verfestigt wurde, schwerkraftbedingt in einen Auffangbehälter 16 fällt, der sich unterhalb der Fördereinrichtung 11 befindet. Dafür ist die Fördereinrichtung 11 pulverdurchlässig ausgebildet.
Nach dem Entpacken folgen die Schritte der Handhabung und Reinigung weiterhin entlang der Vorschubrichtung 12.
2 veranschaulicht eine Seitenansicht einer weiteren herkömmlichen Druckvorrichtung 1 zur Herstellung von mehreren Gegenständen 2, die mit einem üblichen Verfahren zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand 2 mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung hergestellt werden. Die Druckvorrichtung 1 ist als eine Schrägbettdruckvorrichtung 3 ausgebildet. Die Druckvorrichtung 1 umfasst einen Prozessraum 9, der in Form eines rechteckigen Pulvertunnels 10 ausgebildet ist. Der Prozessraum 9 weist einen Druckbereich 17 und einen Entpulverungsbereich 18 auf. In den Druckbereich 17 wird pulverförmiges Material 8 zur Herstellung mehrerer Gegenstände 2 mittels einer Beschichtungsvorrichtung 7 eingebracht und in dem Druckbereich 17 werden Partikel des pulverförmigen Materials 8 zwecks Herstellung der jeweiligen Gegenstände 2 bereichsweise verbunden. In dem Entpulverungsbereich 18 wird vorhandenes pulverförmiges Material 8, das nicht verfestigt wurde, teilweise entfernt. Die Druckvorrichtung 1 weist eine Fördereinrichtung 11 auf, die als Förderband ausgebildet ist und sich in Vorschubrichtung 12 bewegt. Die Vorschubrichtung 12 entspricht der Längsrichtung des Prozessraums 9. Die Fördereinrichtung 11 definiert eine Aufbringungsebene 14 und dient zur Aufnahme von hergestellten Gegenständen 2 sowie pulverförmigem Material 8 auf der Aufbringungsebene 14.
Die Druckvorrichtung 1 ist als kontinuierliche 3D-Druckvorrichtung ausgebildet; in dieser Druckvorrichtung 1 werden Gegenstände 2 auf der Auftragsebene 14 der Fördervorrichtung 11 nach einem kontinuierlichen Druckprinzip gedruckt. Diese Gegenstände 2 werden mittels der Fördereinrichtung 11 vom Druckbereich 17 zum Entpulverungsbereich 18 transportiert.
Insbesondere beim additiven Lasersintern ist eine Inertgasatmosphäre erforderlich, um Explosionsgefahren und die Oxidation des pulverförmigen Materials 8 während des Fertigungsverfahrens zu verhindern. Diese Atmosphäre ist in der Regel in dem gesamten Prozessraum 9 vorhanden. Bei konventionellen Druckvorrichtungen wird daher der Prozessraum 9 vor Druckbeginn vollständig mit Inertgas, z. B. Stickstoff, geflutet. Deshalb ist am Ende 19 des Prozessraums 9, der eine Prozessraumöffnung 20 quer zu Vorschubrichtung 12 der Druckvorrichtung 1 aufweist, eine Schließeinrichtung 21 zum Verschließen der Prozessraumöffnung 20, insbesondere während eines Druckvorgangs, vorgesehen. Die Schließeinrichtung 21 ist als ein Tor beziehungsweise als eine Schleuse ausgebildet. Nach dem Druckvorgang werden die Gegenstände 2 außerhalb des Prozessraums 9 entpackt, wobei überschüssiges pulverförmiges Material 8, das nicht verfestigt wurde, schwerkraftbedingt in einen Auffangbehälter 16 fällt, der sich unterhalb der Fördereinrichtung 11 befindet. Dafür ist die Fördereinrichtung 11 pulverdurchlässig ausgebildet.
Die EP 3 575 064 B1 offenbart eine 3D-Druckvorrichtung, eine Produktionslinie, die die Vorrichtung verwendet, und ein zyklisches Druckverfahren dafür, das sich auf das technische Gebiet der additiven Materialherstellung bezieht. Die 3D-Druckvorrichtung weist eine Rahmenbaugruppe und eine Pulververteilungseinheit, ein Pulververteilungs-Bewegungssystem, eine Pulverzufuhrvorrichtung, eine Tintenstrahleinheit, ein Tintenstrahl-Bewegungssystem, eine Arbeitsbox, eine Transfereinheit, einen inneren Hebemechanismus, einen äußeren Hebemechanismus, eine Zubehöreinheit und eine Hilfseinheit auf, die an der Rahmenbaugruppe angebracht sind. Ferner sind mehrere 3D-Druckvorrichtungen zentral angeordnet, um ein Produktionsliniensystem mit hoher Druckeffizienz zu bilden, wobei die mehreren 3D-Druckvorrichtungen und Backvorrichtungen zentral geplant und angeordnet sind und mittels mehrerer Förder- und Transferwege ein geschlossenes Produktionssystem bilden.
Die US 2021/0197477 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Fördern von Behältern/Tabletts zur additiven Fertigung oder von Tabletts zur additiven Fertigung, wobei die Fördervorrichtung mindestens zwei Kammern zum Fördern eines Behälters/Tabletts zur additiven Fertigung aufweist, wobei jede Förderkammer mindestens eine Öffnung aufweist, die den Eintritt/Austritt eines Behälters/Tabletts zur additiven Fertigung ermöglicht, und wobei jede Öffnung mit einer Tür zum dichten Verschließen der Förderkammer versehen ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Druckvorrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung zur Verfügung zu stellen, mit denen die Herstellung von Gegenständen in effizienter sowie kostengünstiger Weise ermöglicht wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Druckvorrichtung zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand gemäß Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Druckvorrichtung werden in den Unteransprüchen 2-9 aufgezeigt.
Ein erster Aspekt der Erfindung ist eine Druckvorrichtung zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung, aufweisend einen Prozessraum, der einen Druckbereich aufweist, in den pulverförmiges Material zur Herstellung des mindestens einen Gegenstandes eingebracht werden kann und in dem Partikel des pulverförmigen Materials zwecks Herstellung des mindestens einen Gegenstandes bereichsweise verbunden werden können. Die Druckvorrichtung weist eine Fördereinrichtung und mindestens zwei Transportplattformen auf, die zur Aufnahme von hergestellten Gegenständen sowie pulverförmigen Materialien dienen. Eine jeweilige Transferplattform weist mindestens eine Öffnung auf, sodass pulverförmiges Material durch die mindestens eine Öffnung zumindest teilweise schwerkraftbedingt herausfallen kann. Die Druckvorrichtung wiest eine Transferplattformaufnahmeeinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, eine mit mindestens einem hergestellten Gegenstand beladene Transferplattform aufzunehmen. Dabei ist die Fördereinrichtung dazu eingerichtet, eine Relativbewegung von wenigstens einer der zwei Transferplattformen in Bezug zu einer weiteren Transferplattform auszuführen, so dass eine beladene Transferplattform von der Transferplattformaufnahmeeinrichtung wegbewegt wird, und eine nicht beladene Transferplattform der Transferplattformaufnahmeeinrichtung zugeführt wird.
Ein pulverförmiges Material im Sinne der Erfindung ist ein formloses Material, z. B. ein Pulver oder ein Schüttgut, das im Wesentlichen aus kleineren Partikeln zusammengesetzt ist, wie zum Beispiel Sand oder Metallpulver.
Durch pulverbettbasierte generative Fertigung wird im Prozessraum aus dem Schichtaufbau mindestens ein Gegenstand aus dem pulverförmigen Material schichtweise hergestellt.
Es können verschiedene generative Fertigungsverfahren wie etwa Stereolithografie, Laserstrahlschmelzen, Lasersintern, Elektronenstrahlschmelzen, Fused Layer Modelling und Digital Light Processing zum Einsatz kommen, die unterschiedliche pulverförmige Materialien verarbeiten können und die somit auch für unterschiedliche Anwendungen geeignet sind.
Zumindest auf die Oberfläche des pulverförmigen Materials kann ein Verfestigungsmittel aufgebracht werden, so dass bereichsweise die Verbindung von Partikeln des pulverförmigen Materials zwecks Herstellung von mindestens einem Gegenstand verstärkt wird. Dabei ist nicht ausgeschlossen, dass das Verfestigungsmittel teilweise in das pulverförmige Material eindringt.
Ein Verfestigungsmittel kann im Kontext pulverbettbasierter generativer Fertigung, insbesondere beim Binder-Jetting-Verfahren, auch als Binder bezeichnet werden. Es dient dazu, in dem Bereich, in dem es auf- oder eingetragen wird, die Partikeln des pulverförmigen Materials miteinander zu verbinden. Das Verfestigungsmittel wird bereichsweise auf die Oberfläche des pulverförmigen Materials aufgetragen, nämlich in den Bereichen, in denen ein Abschnitt oder eine Schicht des Gegenstands ausgebildet werden soll.
Alternativ oder zusätzlich zum Verfestigungsmittel kann mittels einer Materialverstärkungseinheit, die zum Beispiel als eine Laservorrichtung ausgebildet sein kann, bereichsweise thermische Energie in das ausgebrachte formlose Material bzw. in die Oberfläche des pulverförmigen Materials eingebracht werden. Mittels der thermischen Energie kann das pulverförmige Material in dem Prozessraum bereichsweise aufgeschmolzen oder wenigstens angeschmolzen werden, sodass ein Abschnitt oder eine Schicht des herzustellenden Gegenstandes durch anschließende Erstarrung des zuvor aufgeschmolzenen Materials erzeugt wird.
Die Transferplattformaufnahmeeinrichtung, die dazu eingerichtet ist, eine mit dem mindestens einem hergestellten Gegenstand beladene Transferplattform aufzunehmen, kann im Prozessraum selbst sein, wo die Transferplattform beladen wird. Die Transferplattformaufnahmeeinrichtung kann in Form eines Satzes von zwei parallelen Gestellen ausgebildet sein, die an den Seitenwänden des Pulvertunnels des Prozessraumes angeordnet sind und in entlang der Vorschubrichtung gerichtet sind, so dass es einen offenen Raum zwischen den parallelen Gestellen gibt. Die Transferplattform kann auf den beiden parallelen Gestellen platziert werden.
Gemäß der erfindungsgemäßen Druckvorrichtung weist die jeweilige Transferplattform mindestens eine Öffnung auf, sodass pulverförmiges Material durch die mindestens eine Öffnung zumindest teilweise schwerkraftbedingt herausfallen kann. Dabei können die Transferplattformaufnahmeeinrichtung und eine jeweilige Transferplattform derart eingerichtet sein, dass das Herausfallen von pulverförmigem Material in beziehungsweise auf der Transferplattformaufnahmeeinrichtung erfolgt. Ferner kann die Transferplattformaufnahmevorrichtung so gestaltet sein, dass sie für pulverförmiges Material durchlässig ist, so dass das pulverförmige Material durch die Transferplattformaufnahmevorrichtung herausfällt.
Der Prozessraum kann einen Entpulverungsbereich umfassen, in dem vorhandenes pulverförmiges Material, das nicht verfestigt wurde, teilweise entfernt werden kann. Das Herausfallen von pulverförmigem Material erfolgt insbesondere im Entpulverungsbereich. Der Entpulverungsbereich kann dabei hinsichtlich seiner Position der Transferplattformaufnahmeeinrichtung entsprechen.
Gemäß einer Ausführungsform der Druckvorrichtung ist vorgesehen, dass die Fördereinrichtung dazu eingerichtet ist, bei Anordnung einer Transferplattform in oder auf der Transferplattformaufnahmeeinrichtung eine weitere Transferplattform außerhalb der Transferplattformaufnahmeeinrichtung, insbesondere außerhalb des Prozessraums anzuordnen. Dadurch kann die weitere, außerhalb des Prozessraumes befindliche Transferplattform sehr effizient und einfach ausgetauscht werden, zum Beispiel mittels einer externen Drehgelenkvorrichtung oder auch manuell.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Druckvorrichtung kann der Prozessraum eine Prozessraumöffnung quer zu einer Vorschubrichtung der Druckvorrichtung aufweisen. Mit anderen Worten verläuft eine Ebene, in der die Öffnung ausgebildet ist, zumindest mit einer Richtungskomponente quer zur Vorschubrichtung der Druckvorrichtung. Die Prozessraumöffnung ermöglicht den Ein- und Austritt einer der mindestens zwei Transferplattformen in bzw. aus dem Prozessraum. Dabei ist die Druckvorrichtung mit einer Schließeinrichtung zum Verschließen der Prozessraumöffnung, insbesondere während eines Druckvorgangs, versehen. Die Schließeinrichtung kann als Tor, insbesondere als Rolltor, ausgebildet sein. Die Schließeinrichtung dient auch als Laserschutz und muss während des Prozesses immer geschlossen gehalten werden. Außerdem verhindert die Schließeinrichtung das Entweichen von Gasen wie z.B. eines Schutzgases während des Druckvorgangs.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Druckvorrichtung ist vorgesehen, dass die Relativbewegung zwischen den mindestens zwei Transferplattformen entlang einer Richtung ausführbar ist, wobei sich die zwei Transferplattformen während der Relativbewegung entlang der Richtung zumindest teilweise überlagen. Entlang einer Richtung, die im Wesentlichen orthogonal zur Bewegungsrichtung verläuft, überlagern die zwei Transferplattformen einander, insbesondere in einer senkrechten Richtung. So kann eine Transferplattform mit den gedruckten Gegenständen gegen eine andere Transferplattform, die nicht beladen ist, ausgetauscht werden. Die Transferplattform mit den gedruckten Gegenständen kann in einen Lagerraum oder einen Weiterverarbeitungsraum, wie z.B. einen Ofen oder einen Puderreinigungsraum, gebracht werden, der sich an einer Position befinden kann, die lateral versetzt zur Achse der Vorschubrichtung der Druckvorrichtung liegt. Die Positionierung der vorgenannten Räume versetzt zur Vorschubrichtung der Druckvorrichtung ermöglicht eine logistisch optimale Positionierung der genannten Räume.
In einer weiteren Ausführungsform der Druckvorrichtung ist vorgesehen, dass die Relativbewegung der Transferplattformen entlang der Vorschubrichtung der Druckvorrichtung erfolgt. Dies ermöglicht einen einfachen und kompakten Aufbau der Druckvorrichtung, da der Austausch der Transferplattformen entlang der Vorschubrichtung der Druckvorrichtung selbst erfolgen kann. Das bedeutet, dass keine zusätzliche Einrichtung zur Richtungsänderung erforderlich ist, was der Fall wäre, wenn der Austausch in einer Richtung erfolgen würde, die einen Winkel, beispielsweise einen rechten Winkel, zur Vorschubrichtung der Druckvorrichtung bildet.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass eine jeweilige Transferplattform parallel zur Richtung der Relativbewegung zwei seitliche Begrenzungswände aufweist. Insbesondere sind die beiden seitlichen Begrenzungswände parallel zur Vorschubrichtung der Druckvorrichtung vorgesehen. Dies verhindert ein Herunterfallender gedruckten Gegenstände, die von der jeweiligen Transferplattform getragen werden, seitlich zur Vorschubrichtung der Druckvorrichtung.
Des Weiteren kann ein Abstand zwischen den zwei seitlichen Begrenzungswänden quer zur Richtung der Relativbewegung mittels einer jeweiligen Verstellungseinrichtung verstellbar sein. Insbesondere dann, wenn die Relativbewegung der Transportplattformen entlang der Vorschubrichtung der Druckeinrichtung erfolgt, ist es vorteilhaft, dass der Abstand zwischen den beiden seitlichen Begrenzungswänden quer zur Richtung der Relativbewegung mittels einer jeweiligen Verstellungseinrichtung verstellbar ist. Dies ermöglicht es, dass die Transferplattformen sich übereinander hinweg bewegen können, ohne dass es zu einer Kollision zwischen den seitlichen Begrenzungswänden der jeweiligen Transferplattformen kommt. Wenn beispielsweise eine der Transferplattformen mit den gedruckten Gegenständen im Begriff ist, die andere Transferplattform zu überqueren, die nicht beladen ist, aber auf einer Transferplattformaufnahmeeinrichtung liegt, dann kann der Abstand zwischen den seitlichen Begrenzungswänden der nicht beladenen Transferplattform vergrößert werden, so dass die Transferplattform mit den gedruckten Gegenständen durch die nicht beladene Transferplattform passieren kann. Die Verstellungseinrichtung kann eine dehnbare Federvorrichtung sein, die dafür sorgt, dass eine Entfernungsbewegung der seitlichen Begrenzungswände nach erfolgter Abstandsvergrößerung der Begrenzungswände selbsttätig rückgängig gemacht wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Druckvorrichtung ist vorgesehen, dass eine Begrenzung der mindestens einen Öffnung der jeweiligen Transferplattform im Wesentlichen eine Trichterform aufweist, um in einem Flächenbereich einer Auflagefläche der Transferplattform, der größer ist als eine Querschnittsfläche der Öffnung auf der der Auflagefläche abgewandten Seite der Transferplattform, eine schwerkraftbedingte Pulverabfuhr zu ermöglichen. Die Auflagefläche ist die Fläche, auf der pulverförmiges Material beziehungsweise ein hergestellter Gegenstand in oder auf der Transferplattform aufliegt. Dadurch, dass die Öffnung der jeweiligen Transferplattform im Vergleich zur Oberfläche der Auflagefläche klein ist, wird verhindert, dass gedruckte Gegenstände durch die Öffnungen herausfallen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Druckvorrichtung kann die Fördereinrichtung zumindest ein Antriebselement umfassen, mit welchem mit einer Drehbewegung form- und/ oder kraftschlüssig eine Antriebskraft auf eine Transportplattform aufbringbar ist, um zumindest eine der mindestens zwei Transferplattformen entlang der Richtung der Relativbewegung anzutreiben. Die Fördereinrichtung kann mindestens zwei zylindrische, drehbare Rollelemente und/oder zylindrische drehbare Ritzelemente aufweisen, die sich quer zur Vorschubrichtung der Druckvorrichtung erstrecken. Dabei können die jeweiligen zylindrischen Rollelemente und/oder die zylindrischen Ritzelemente beabstandet zueinander angeordnet sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Druckvorrichtung ist vorgesehen, dass die Transferplattformen jeweils wenigstens ein Verzahnungselement aufweisen, und das Antriebselement wenigstens ein Eingriffselement aufweist, welches dazu eingerichtet ist, unter Drehung des Antriebselements in das Verzahnungselement einzugreifen und derart im Wesentlichen tangential zur Dreh-Bewegungsbahn des Antriebselements eine Antriebskraft auf das Eingriffselement und damit auf die Transferplattform zu richten. Insbesondere können auf einer der Fördereinrichtung gegenüberliegenden Seite der jeweiligen Transferplattform mehrere quer zur Vorschubrichtung der Druckvorrichtung verlaufende Verzahnungselemente angeordnet sein, wobei das jeweilige Verzahnungselement mit dem jeweils gegenüberliegenden zylindrischen Rollenelement und/oder zylindrischen Ritzelement der Fördereinrichtung im Eingriff stehen kann. Alternativ zu den Verzahnungselementen kann auch mit einem Hubbalkenmechanismus gearbeitet werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Druckvorrichtung kann diese als eine Schrägbettdruckvorrichtung ausgebildet sein. Dadurch kann eine Beschichtungsvorrichtung und eine Laservorrichtung entsprechend auf einer schrägen Ebene vor dem Prozessraum angeordnet werden. Die Schrägbettdruckvorrichtung ermöglicht beschleunigte Fertigungsprozesse, da ein gleichzeitiger Beschichtungs- und Erstarrungsprozess des Fertigungsmaterials realisiert werden kann, so dass eine Reduzierung der Taktzeit erreichbar ist.
Die Transferplattformen sowie die Transferplattformaufnahmeeinrichtung können zumindest bereichsweise aus Aluminium gebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass die Transferplattformen sowie die Transferplattformaufnahmeeinrichtung jeweils ein geringes Gewicht haben, was deren Bewegung erheblich erleichtert.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung durch die erfindungsgemäße Druckvorrichtung. Bei dem Verfahren werden die erfindungsgemäße Druckvorrichtung sowie pulverförmiges Material zur Verfügung gestellt, und es wird pulverförmiges Material in den Druckbereich des Prozessraums eingebracht. Dann werden bereichsweise Partikeln des pulverförmigen Materials des Pulverbetts zwecks Herstellung des mindestens eines Gegenstandes verbunden. Bei dem Verfahren werden eine Fördereinrichtung und mindestens zwei Transferplattformen zur Verfügung gestellt, die zur Aufnahme des hergestellten mindestens einen Gegenstands sowie des vorhandenen pulverförmigen Materials dienen, das nicht verfestigt wurde. Gemäß dem Verfahren wird eine mit dem mindestens einen hergestellten Gegenstand beladene Transferplattform mittels der Transferplattformaufnahmeeinrichtung aufgenommen und mittels der Fördereinrichtung wird eine Relativbewegung von wenigstens einer der zwei Transferplattformen in Bezug zu einer weiteren Transferplattform ausführt, so dass eine beladene Transferplattform von der Transferplattformaufnahmeeinrichtung wegbewegt wird, und eine nicht beladene Transferplattform der Transferplattformaufnahmeeinrichtung zugeführt wird. Dabei fällt pulverförmiges Material durch die mindestens eine Öffnung der beladenen Transferplattform schwerkraftbedingt heraus.
Die Verbindung von Partikeln des pulverförmigen Materials des Pulverbetts kann mittels eines Verfestigungsmittels erfolgen.
Ein Verfestigungsmittel kann im Kontext pulverbettbasierter generativer Fertigung, insbesondere beim Binder-Jetting-Verfahren, auch als Binder bezeichnet werden. Es dient dazu, in dem Bereich, in dem es auf- oder eingetragen wird, die Partikel des pulverförmigen Materials miteinander zu verbinden. Das Verfestigungsmittel wird bereichsweise auf die Oberfläche des pulverförmigen Materials aufgetragen, nämlich in den Bereichen, in denen ein Abschnitt oder eine Schicht des Gegenstands ausgebildet werden soll.
Alternativ oder zusätzlich zum Verfestigungsmittel kann mittels einer Materialverstärkungseinheit, die zum Beispiel als eine Laservorrichtung ausgebildet sein kann, bereichsweise thermische Energie in das ausgebrachte formlose Material bzw. in die Oberfläche des pulverförmigen Materials eingebracht werden. Mittels der thermischen Energie kann das pulverförmige Material bereichsweise aufgeschmolzen oder wenigstens angeschmolzen werden, sodass ein Abschnitt oder eine Schicht des herzustellenden Gegenstandes durch anschließende Erstarrung des zuvor aufgeschmolzenen Materials erzeugt wird.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen erläutert.
Es zeigen

1: Eine schematische Seitenansicht einer Druckvorrichtung zur Herstellung von mehreren Gegenständen mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung gemäß dem Stand der Technik;
2: Eine schematische Seitenansicht einer Druckvorrichtung zur Herstellung von mehreren Gegenständen mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung gemäß dem Stand der Technik;
3: Eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckvorrichtung zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung;
4: Eine schematische Seitenschnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckvorrichtung zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung;
5: Eine schematische Draufsicht der Ausführungsform der Druckvorrichtung aus 4;
6: Eine schematische Seitenschnittansicht der Ausführungsform der Druckvorrichtung aus 4, wobei eine beladene Transferplattform innerhalb des Prozessraums und eine nicht beladene Transferplattform außerhalb des Prozessraums angeordnet ist;
7: Eine schematische Seitenschnittansicht der Ausführungsform der Druckvorrichtung aus 6, wobei die beladene Transferplattform oberhalb der nicht beladenen Transferplattform und außerhalb des Prozessraums angeordnet ist;
8: Eine schematische Seitenschnittansicht der Ausführungsform der Druckvorrichtung aus 7, wobei die beladene Transferplattform außerhalb des Prozessraums angeordnet ist und die nicht beladene Transferplattform in den Prozessraum bewegt wird;
9: Eine schematische Seitenschnittansicht der Ausführungsform der Druckvorrichtung aus 8, wobei die nicht beladene Transferplattform innerhalb des Prozessraums angeordnet ist und mit gedruckten Gegenständen beladen wird, und wobei die beladene Transferplattform außerhalb des Prozessraums angeordnet ist und entleert wird;
10: Eine schematische Förderansicht der Ausführungsform der Druckvorrichtung aus 7, wobei die beladene Transferplattform oberhalb der nicht beladenen Transferplattform und außerhalb des Prozessraums angeordnet ist;
11: Eine schematische Draufsicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckvorrichtung zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung; und
12: Eine schematische Seitenschnittansicht der Fördereinrichtung sowie die Transferplattform einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckvorrichtung.

1 und 2 zeigen den Stand der Technik und wurden bereits eingangs erläutert.
3 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckvorrichtung 1 zur generativen Herstellung von Gegenständen 2 mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung. Ähnlich wie bei der in 2 gezeigten Druckvorrichtung ist auch hier die Druckvorrichtung 1 als Schrägbettdruckvorrichtung 3 ausgestaltet. Eine Beschreibung der ähnlichen Merkmale der Druckvorrichtung 1 aus 3 mit denen der Druckvorrichtung aus 2 ist in der obigen Beschreibung der Druckvorrichtung zu 2 zu finden.
Entsprechend der in 2 gezeigten Druckvorrichtung weist die in 3 gezeigte Druckvorrichtung 1 einen Prozessraum 9 auf, der einen Druckbereich 17 aufweist, in den pulverförmiges Material 8 zur Herstellung mehrerer Gegenstände 2 eingebracht wird und in dem Partikel des pulverförmigen Materials 8 zum Zwecke der Herstellung mehrerer Gegenstände 2 bereichsweise verbunden werden.
Zusätzlich zur 2 ist hier dargestellt, dass die Druckvorrichtung 1 zwei Transferplattformen 22, 23 umfasst. Die Fördereinrichtung 11 und die zwei Transferplattformen 22, 23 dienen zur Aufnahme von hergestellten Gegenständen 2 sowie restlicher pulverförmigen Materialien 8. Die Druckvorrichtung 1 umfasst eine Transferplattformaufnahmeeinrichtung 24, die dazu eingerichtet ist, eine der zwei Transferplattformen 22, 23 aufzunehmen. Die Transferplattformaufnahmeeinrichtung 24 ist im Prozessraum 9 selbst angeordnet.
Die beiden Transferplattformen 22 und 23 befinden sich außerhalb des Prozessraums 9. Die erste Transferplattform 22 befindet sich neben der Schließeinrichtung 21 auf der anderen Seite des Prozessraums 9. Auf die erste Transferplattform 22 folgt die zweite Transferplattform 23 entlang der Vorschubrichtung 12 mit einem Abstand 25 dazwischen.
Die beiden Transferplattformen 22 und 23 sind innerhalb einer Staubkammer 28 angeordnet, die für Staubschutz dient. Die zweite Transferplattform 23 ist auf einem Führungselement 26 angeordnet, die mit einer Antriebeinheit 27 verbunden ist. Die Antriebeinheit 27 ermöglicht sowohl eine Bewegung der zweiten Transferplattform 23 entgegen der Vorschubrichtung 12 der Druckvorrichtung 1 von außerhalb des Prozessraumes 9 nach innerhalb des Prozessraumes 9 als auch eine Bewegung entlang der Vorschubrichtung 12 der Druckvorrichtung 1.
4 bis 9 zeigen eine Reihenfolge der Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung durch die erfindungsgemäße Druckvorrichtung 1.
4 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckvorrichtung 1 zur generativen Herstellung von Gegenständen 2 mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung. Ähnlich wie die in 2 und 3 gezeigte Druckvorrichtung ist auch die Druckvorrichtung 1 von 4 als Schrägbettdruckvorrichtung 3 ausgeführt. Eine Beschreibung der ähnlichen Merkmale der Druckvorrichtung 1 von 4 mit denen der Druckvorrichtung von 2 sowie 3 kann der obigen Beschreibung der Druckvorrichtung von 2 und 3 entnommen werden.
Entsprechend der in 3 gezeigten Druckvorrichtung weist die in 4 gezeigte Druckvorrichtung 1 einen Prozessraum 9 auf, der einen Druckbereich 17 aufweist, in den pulverförmiges Material 8 zur Herstellung mehrerer Gegenstände 2 eingebracht wird und in dem Partikel des pulverförmigen Materials 8 zum Zweck der Herstellung mehrerer Gegenstände 2 bereichsweise verbunden werden.
Die Ausführungsform der Druckvorrichtung 1 von 4 unterscheidet sich von der Ausführungsform der Druckvorrichtung von 3 dadurch, dass bei der Ausführungsform der Druckvorrichtung 1 von 4 eine der beiden Transferplattformen 22 und 23 innerhalb des Prozessraums 9 angeordnet sein kann, während die andere der beiden Transferplattformen 22, 23 außerhalb des Prozessraums 9 angeordnet ist.
Gemäß einem ersten Schritt des Verfahrens, wie in 4 gezeigt, wird die erste Transferplattform 22 innerhalb des Entleerungsbereichs 18 des Prozessraums 9 angeordnet. Die erste Transferplattform 22 befindet sich auf der Transferplattformaufnahmeeinrichtung 24. Die Transferplattformaufnahmeeinrichtung 24 ist auf der Fördereinrichtung 11 angeordnet. Die Prozessraumöffnung 20 des Prozessraums 9 ist mittels der Schließeinrichtung 21 verschlossen. Die jeweilige Transferplattform 22, 23 weist zwei seitliche Begrenzungswände 30 parallel zur Richtung der Relativbewegung in Vorschubrichtung 12 der Druckvorrichtung 1 auf. Dadurch wird verhindert, dass die von der jeweiligen Transferplattform 22, 23 getragenen gedruckten Gegenstände 2 in Bezug auf die Vorschubrichtung 12 der Druckvorrichtung 1 seitlich herunterfallen können.
Die zweite Transferplattform 22 ist außerhalb des Prozessraums 9 angeordnet. Die zweite Transferplattform 23 ist innerhalb der Staubkammer 28 angeordnet, die für Staubschutz dient. Die zweite Transferplattform 23 ist auf dem Führungselement 26 angeordnet, das mit der Antriebeinheit 27 verbunden ist. Die Antriebeinheit 27 ermöglicht sowohl eine Bewegung der zweiten Transferplattform 23 entgegen der Vorschubrichtung 12 der Druckvorrichtung 1 von außerhalb des Prozessraumes 9 nach innerhalb des Prozessraumes 9 als auch eine Bewegung entlang der Vorschubrichtung 12 der Druckvorrichtung 1.
Wie in 4 zu sehen ist, sind die bedruckten Gegenstände 2 noch nicht auf die erste Transferplattform 22 übertragen worden, die im Entpulverungsbereich 18 des abgeschlossenen Prozessraums 9 angeordnet ist.
5 zeigt eine schematische Draufsicht auf die Druckvorrichtung 1 aus 4. Die erste Transferplattform 22 ist innerhalb des Prozessraums 9 beziehungsweise innerhalb des Entpulverungsbereiches 18 des Prozessraumes 9 angeordnet, wobei die Prozessraumöffnung 20 des Prozessraums 9 mittels der Schließeinrichtung 21 verschlossen ist. Die zweite Transferplattform 23 ist außerhalb des Prozessraums 9 beziehungsweise innerhalb der Staubkammer 28 angeordnet. Der Doppelpfeil 29 bedeutet, dass jeweils eine der beiden Transferplattformen 22 und 23 entlang der Vorschubrichtung 12 der Druckvorrichtung 1 und entgegen der Vorschubrichtung 12 der Druckvorrichtung 1 bewegt werden kann.
Gemäß einem nächsten Schritt des Verfahrens, wie in 6 gezeigt, wird die erste Transferplattform 22, die innerhalb des Prozessraums 9 angeordnet ist, mit den gedruckten Gegenständen 2 beladen. Dabei ist die Prozessraumöffnung 20 des Prozessraums 9 mittels der Schließeinrichtung 21 verschlossen. Die nicht beladene zweite Transferplattform 23 ist außerhalb des Prozessraums 9 angeordnet.
Gemäß einem nächsten Verfahrensschritt, wie er in 7 dargestellt ist, wird die Schließeinrichtung 21 zumindest teilweise geöffnet, so dass die erste Transferplattform 22 durch die Prozessraumöffnung 20 von innerhalb des Prozessraums 9 nach außerhalb des Prozessraums 9 in Vorschubrichtung 12 der Druckvorrichtung 1 bewegt wird.
Bevor die erste Transferplattform 22 auf die zweite Transferplattform 23 trifft, wird die zweite Transferplattform 23 mittels einer in der Figur nicht dargestellten Verschiebeeinheit in Abwärtsrichtung 31 verschoben, während die zweite Transferplattform 23 noch auf dem Führungselement 26 angeordnet bleibt. Insbesondere wird die zweite Transferplattform 23 von der Oberseite des Führungsteils 26 zur Unterseite des Führungsteils 26 verschoben. Dadurch kann die erste Transferplattform 22, die mit den bedruckten Gegenständen 2 beladen ist, auf die Oberseite des Führungselements 26 geschoben werden, ohne mit der zweiten Transferplattform 23 zu kollidieren. Mit anderen Worten ermöglicht die Verschiebeeinheit eine Höhenverstellung der Ebenen, in denen sich die beiden Transferplattformen 22,23 in Vorschubrichtung 12 der Druckvorrichtung 1 sowie entgegen der Vorschubrichtung 12 der Druckvorrichtung 1 bewegen.
Des Weiteren, wie in 10 dargestellt ist, wird der Abstand 32 zwischen den zwei seitlichen Begrenzungswänden 30 quer zur Richtung der Relativbewegung mittels einer jeweiligen Verstellungseinrichtung 33 verstellt. Dies ermöglicht es, dass sich die Transferplattformen 22, 23 aneinander bzw. übereinander vorbei bewegen können, ohne dass es zu einer Kollision zwischen den beiden seitlichen Begrenzungswänden 30 der jeweiligen Transferplattform 22, 23 kommt. Wenn die erste Transferplattform 22 mit den gedruckten Gegenständen2 im Begriff ist, die zweite Transferplattform 23 zu überqueren, die nicht beladen ist, dann kann der Abstand 32 zwischen den seitlichen Begrenzungswänden 30 der nicht beladenen Transferplattform 23 vergrößert werden, so dass die erste Transferplattform 22 mit den gedruckten Gegenständen 2 durch die nicht beladene zweite Transferplattform 23 passieren kann. Die Verstellungseinrichtung 33 ist als eine dehnbare Federvorrichtung ausgebildet.
Somit überlagern sich die beiden Transferplattformen 22, 23 während der Relativbewegung entlang der Vorschubrichtung 12 der Druckvorrichtung 1.
In einem nächsten Verfahrensschritt, wie in 8 dargestellt, wird die zweite Transferplattform 23 durch die geöffnete Prozesskammeröffnung 20 von außerhalb des Prozessraums 9 in das Innere des Prozessraums 9 entgegen der Vorschubrichtung 12 der Druckvorrichtung 1 bewegt. Dabei wird die erste Transferplattform 22 mit den bedruckten Gegenständen 2 innerhalb der Staubkammer 28 angeordnet.
In einem nächsten Verfahrensschritt, wie in 9 dargestellt, wird die zweite Transferplattform 23 entgegen der Vorschubrichtung 12 der Druckeinrichtung 1 vollständig ins Innere des Prozessraums 9 gefahren, woraufhin die Prozessraumöffnung 20 des Prozessraums 9 mittels der Schließeinrichtung 21 verschlossen wird. Die zweite Transferplattform 23 wird mit den bedruckten Gegenständen 2 sowie mit dem restlichen pulverförmigen Material 8 beladen. Während dieses Vorgangs wird die erste Transferplattform 22 in der Staubkammer 28 entleert.
10 zeigt eine schematische Förderansicht der Druckvorrichtung 1 aus 7, wobei die beladene erste Transferplattform 22 oberhalb der nicht beladenen zweiten Transferplattform 23 und außerhalb des Prozessraums 9 angeordnet ist.
11 zeigt eine schematische Draufsicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckvorrichtung 1 zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung.
Die erste Transferplattform 22 ist innerhalb des Prozessraums 9 beziehungsweise innerhalb des Entpulverungsbereiches 18 des Prozessraumes 9 angeordnet, wobei die Prozessraumöffnung 20 des Prozessraums 9 mittels der Schließeinrichtung 21 verschlossen ist. Die zweite Transferplattform 23 ist außerhalb des Prozessraums 9 angeordnet. Der Doppelpfeil 29 bedeutet, dass jeweils eine der beiden Transferplattformen 22 und 23 entlang der Vorschubrichtung 12 der Druckvorrichtung 1 und entgegen der Vorschubrichtung 12 der Druckvorrichtung 1 bewegt werden kann.
Die Druckvorrichtung 1 ermöglicht es, dass eine Relativbewegung zwischen der zweiten Transferplattform 23 und der dritten Transferplattform 34 entlang einer Richtung ausführbar ist, die im Wesentlichen orthogonal zur Vorschubrichtung 12 der Druckvorrichtung 1 verläuft. So kann zum Beispiel die zweite Transferplattform 22 mit den gedruckten Gegenständen gegen die dritte Transferplattform 34, die zum Beispiel nicht beladen ist, ausgetauscht werden. Die zweite Transferplattform 23 mit den gedruckten Gegenständen kann in einen Lagerraum 35 oder einen Weiterverarbeitungsraum 36, wie z.B. einen Ofen oder einen Puderreinigungsraum, zum Beispiel mittels einer externen Drehgelenkvorrichtung 37 oder auch manuell gebracht werden. Der Lagerraum 35 sowie der Weiterverarbeitungsraum 36 können sich jeweils an einer Position befinden, die lateral versetzt zur Achse der Vorschubrichtung 12 der Druckvorrichtung 1 liegt. Diese Anordnung der vorgenannten Räume g ermöglicht eine logistisch optimale Positionierung der genannten Räume.
Weiterhin kann die zweite Transferplattform 22 auf einem Rangierbereich 38 entlang der Vorschubrichtung 12 der Druckeinrichtung 1 weitertransportiert werden, so dass anschließend die dritte Transferplattform 22 auf der Fördereinrichtung 11 an die Stelle gebracht werden kann, an der zuvor die zweite Transferplattform 22 positioniert war.
12 zeigt eine schematische Seitenschnittansicht der Fördereinrichtung 11 sowie die erste Transferplattform 22 einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckvorrichtung 1.
Es ist zu erkennen, dass die erste Transferplattform 22 eine Mehrzahl von Verzahnungselementen 39 aufweist und das Antriebselement 40 eine Mehrzahl von Eingriffselementen 41 aufweist, die dazu eingerichtet sind, bei einer Drehung des Antriebselements 40 in die Verzahnungselemente 39 einzugreifen und auf diese Weise eine Antriebskraft im Wesentlichen tangential zur Drehbewegungsbahn des Antriebselements 40 auf das Eingriffselement 41 und damit auf die erste Transferplattform 22 zu richten. Insbesondere sind mehrere sich quer zur Vorschubrichtung 12 der Druckvorrichtung 1 erstreckende Verzahnungselemente 39 auf einer der Fördereinrichtung 11 gegenüberliegenden Seite der ersten Transferplattform 22 angeordnet, wobei das jeweilige Verzahnungselement 39 mit dem jeweils gegenüberliegenden zylindrischen Rollenelement 42 und/oder zylindrischen Eingriffselement 41 der Fördereinrichtung 11 in Eingriff ist.
Die erste Transferplattform 22 weist eine Vielzahl von Öffnungen 43 auf, so dass das pulverförmige Material 8 zumindest teilweise aufgrund der Schwerkraft durch die Öffnungen 43 herausfallen kann.
Die Begrenzung 44 jeder Öffnung 43 der Transferplattform 22 hat im Wesentlichen die Form eines Trichters, um einen schwerkraftbedingten Pulverauswurf in einem Bereich einer Auflagefläche der Transferplattform 22 zu ermöglichen, der größer ist als eine Querschnittsfläche der Öffnung 43 auf der der Auflagefläche gegenüberliegenden Seite der Transferplattform 22. Die Auflagefläche ist die Fläche, auf der das pulverförmige Material 8 oder die hergestellten Gegenstände 2 auf der Transferplattform 22 ruhen. Die Tatsache, dass die jeweilige Öffnung 43 der Transferplattform 22 im Vergleich zur Oberfläche der Auflagefläche klein ist, verhindert, dass die bedruckten Gegenstände 2 durch die Öffnungen herausfallen.
Außerdem sind die benachbarten zylindrischen Rollenelemente 42 sowie die Eingriffselemente 41 voneinander beabstandet, so dass das restliche pulverförmige Material 8 aufgrund der Schwerkraft durch die Fördereinrichtung 11 herausfallen kann.
Bezugszeichenliste

1: Druckvorrichtung
2: Gegenstand
3: Schrägbettdruckvorrichtung
4: Druckkammer
5: Laservorrichtung
6: Laserstrahl
7: Beschichtungsvorrichtung
8: Pulverförmiges Material
9: Prozessraum
10: Pulvertunnel
11: Fördereinrichtung
12: Vorschubrichtung
13: Rolle
14: Aufbringungsebene
15: Heizelement
16: Auffangbehälter
17: Druckbereich
18: Entpulverungsbereich
19: Ende des Prozessraums
20: Prozessraumöffnung
21: Schließeinrichtung
22: Erste Transferplattform
23: Zweite Transferplattform
24: Transferplattformaufnahmeeinrichtung
25: Abstand zwischen den beiden Transferplattformen
26: Führungselement
27: Antriebeinheit
28: Staubkammer
29: Doppelpfeil
30: Begrenzungswand der Transferplattform
31: Abwärtsrichtung
32: Abstand zwischen den zwei seitlichen Begrenzungswänden
33: Verstellungseinrichtung
34: Dritte Transferplattform
35: Lagerraum
36: Weiterverarbeitungsraum
37: Drehgelenkvorrichtung
38: Rangierbereich
39: Verzahnungselement
40: Antriebselement
41: Eingriffselement
42: Zylindrisches Rollenelement
43: Öffnung der Transferplattform
44: Begrenzung der Öffnung der Transferplattform

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 3575064 B1 [0009]
US 20210197477 A1 [0010]

Claims

Druckvorrichtung (1) zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand (2) mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung, aufweisend: - einen Prozessraum (9), der einen Druckbereich (17) aufweist, in den pulverförmiges Material (8) zur Herstellung des mindestens einen Gegenstandes (2) eingebracht werden kann und in dem Partikel des pulverförmigen Materials (8) zwecks Herstellung des mindestens einen Gegenstandes (2) bereichsweise verbunden werden können, - eine Fördereinrichtung (11) und mindestens zwei Transferplattformen (22, 23, 34), die zur Aufnahme von hergestellten Gegenständen (2) sowie restlichen pulverförmigen Materials (8) dienen, wobei die jeweilige Transferplattform (22, 23, 34) mindestens eine Öffnung (43) aufweist, sodass pulverförmiges Material (8) durch die mindestens eine Öffnung (43) zumindest teilweise schwerkraftbedingt herausfallen kann, und - eine Transferplattformaufnahmeeinrichtung (24), die dazu eingerichtet ist, eine mit mindestens einem hergestellten Gegenstand (2) beladene Transferplattform (22, 23, 34) aufzunehmen, wobei die Fördereinrichtung (11) dazu eingerichtet ist, eine Relativbewegung von wenigstens einer der zwei Transferplattformen (22, 23, 34) in Bezug zu einer weiteren Transferplattform (22, 23, 34) auszuführen, so dass eine beladene Transferplattform (22, 23, 34) von der Transferplattformaufnahmeeinrichtung (24) wegbewegt wird, und eine nicht beladene Transferplattform (22, 23, 34) der Transferplattformaufnahmeeinrichtung (24) zugeführt wird.
Druckvorrichtung (1) zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (11) dazu eingerichtet ist, bei Anordnung einer Transferplattform (22, 23, 34) in oder auf der Transferplattformaufnahmeeinrichtung (24) eine weitere Transferplattform (22, 23, 34) außerhalb der Transferplattformaufnahmeeinrichtung (24), insbesondere außerhalb des Prozessraums (9), anzuordnen.
Druckvorrichtung (1) zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessraum (9) eine Prozessraumöffnung (20) quer zu einer Vorschubrichtung (12) der Druckvorrichtung (1) aufweist, die den Ein- und Austritt einer der mindestens zwei Transferplattformen (22, 23, 34) in bzw. aus dem Prozessraum (9) ermöglicht, wobei die Druckvorrichtung (1) mit einer Schließeinrichtung (21) zum Verschließen der Prozessraumöffnung (20), insbesondere während eines Druckvorgangs, versehen ist.
Druckvorrichtung (1) zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativbewegung zwischen den mindestens zwei Transferplattformen (22, 23, 34) entlang einer Richtung ausführbar ist, wobei sich die zwei Transferplattformen (22, 23, 34) während der Relativbewegung entlang der Richtung zumindest teilweise überlagern.
Druckvorrichtung (1) zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine jeweilige Transferplattform (22, 23, 34) parallel zur Richtung der Relativbewegung zwei seitliche Begrenzungswände (30) aufweist, wobei ein Abstand (32) zwischen den zwei seitlichen Begrenzungswänden (30) quer zur Richtung der Relativbewegung mittels einer jeweiligen Verstellungseinrichtung (33) verstellbar ist.
Druckvorrichtung (1) zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Begrenzung (44) der mindestens einen Öffnung (43) der jeweiligen Transferplattform (22, 23, 34) im Wesentlichen eine Trichterform aufweist, um in einem Flächenbereich einer Auflagefläche der Transferplattform (22, 23, 34), der größer ist als eine Querschnittsfläche der Öffnung auf der der Auflagefläche abgewandten Seite der Transferplattform (22, 23, 34), eine schwerkraftbedingte Pulverabfuhr zu ermöglichen.
Druckvorrichtung (1) zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (11) zumindest ein Antriebselement (40) umfasst, mit welchem mit einer Drehbewegung form- und/ oder kraftschlüssig eine Antriebskraft auf eine Transportplattform (22, 23, 34) aufbringbar ist, um zumindest eine der mindestens zwei Transferplattformen (22, 23, 34) entlang der Richtung der Relativbewegung anzutreiben.
Druckvorrichtung (1) zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Transferplattformen (22, 23, 34) jeweils wenigstens ein Verzahnungselement (39) aufweisen, und das Antriebselement (40) wenigstens ein Eingriffselement (41) aufweist, welches dazu eingerichtet ist, unter Drehung des Antriebselements (40) in das Verzahnungselement (39) einzugreifen und derart im Wesentlichen tangential zur Dreh-Bewegungsbahn des Antriebselements (40) eine Antriebskraft auf das Eingriffselement (41) und damit auf die Transferplattform (22, 23, 34) zu richten.
Druckvorrichtung (1) zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckvorrichtung (1) als eine Schrägbettdruckvorrichtung (3) ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand (2) mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung durch eine Druckvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, bei dem: - die Druckvorrichtung (1) sowie pulverförmiges Material (8) zur Verfügung gestellt werden, - pulverförmiges Material (8) in den Druckbereich (17) des Prozessraums (9) eingebracht wird, - bereichsweise Partikeln des pulverförmigen Materials (8) zwecks Herstellung des mindestens eines Gegenstandes (2) verbunden werden, - eine Fördereinrichtung (11) und mindestens zwei Transferplattformen (22, 23, 34) zur Verfügung gestellt werden, die zur Aufnahme des hergestellten mindestens einen Gegenstands (2) sowie des vorhandenen pulverförmigen Materials (8) dienen, das nicht verfestigt wurde, - eine mit dem mindestens einen hergestellten Gegenstand (8) beladene Transferplattform (22, 23, 34) mittels der Transferplattformaufnahmeeinrichtung (24) aufgenommen wird, - mittels der Fördereinrichtung (11) eine Relativbewegung von wenigstens einer der zwei Transferplattformen (22, 23, 34) in Bezug zu einer weiteren Transferplattform (22, 23, 34) ausführt wird, so dass eine beladene Transferplattform (22, 23, 34) von der Transferplattformaufnahmeeinrichtung (24) wegbewegt wird, und eine nicht beladene Transferplattform (22, 23, 34) der Transferplattformaufnahmeeinrichtung (24) zugeführt wird, und pulverförmiges Material (8) durch die mindestens eine Öffnung (43) der beladenen Transferplattform (22, 23, 34) schwerkraftbedingt herausfällt.