DE102023200421A1

DE102023200421A1 - Lifting device for an additive manufacturing device

Info

Publication number: DE102023200421A1
Application number: DE102023200421.6A
Authority: DE
Inventors: Alois Lohr
Original assignee: EOS GmbH
Current assignee: EOS GmbH
Priority date: 2023-01-20
Filing date: 2023-01-20
Publication date: 2024-07-25

Abstract

Eine Hubvorrichtung dient für eine additive Herstellvorrichtung (1), wobei die Hubvorrichtung (31) dazu ausgebildet ist, auf einen Baubehälter (5) in der Herstellvorrichtung (1) eine Kraft in eine erste Richtung auszuüben. Die Hubvorrichtung (31) umfasst eine Trägervorrichtung (30, 35) zur Aufnahme des Baubehälters (5), eine Kraftaufbringungseinheit (38) zum Erzeugen einer in der ersten Richtung wirkenden Kraft, und eine Kraftübertragungseinheit (39, 42, 45, 52) zum Übertragen der in der ersten Richtung wirkenden Kraft von der Kraftaufbringungseinheit (38) auf die Trägervorrichtung (30, 35). Die Kraftübertragungseinheit (39, 42, 45, 52) ist dazu ausgebildet, die in der ersten Richtung über einen ersten Wirkungsweg wirkende Kraft auf einen zweiten Wirkungsweg in der ersten Richtung zu übertragen, wobei der zweite Wirkungsweg kleiner ist als der erste Wirkungsweg, derart, dass die von der Kraftaufbringungseinheit (38) auf die Trägervorrichtung (30, 35) übertragene Kraft auf dem zweiten Wirkungsweg größer ist als auf dem ersten Wirkungsweg.

A lifting device is used for an additive manufacturing device (1), wherein the lifting device (31) is designed to exert a force in a first direction on a construction container (5) in the manufacturing device (1). The lifting device (31) comprises a carrier device (30, 35) for receiving the construction container (5), a force application unit (38) for generating a force acting in the first direction, and a force transmission unit (39, 42, 45, 52) for transmitting the force acting in the first direction from the force application unit (38) to the carrier device (30, 35). The force transmission unit (39, 42, 45, 52) is designed to transmit the force acting in the first direction via a first path of action to a second path of action in the first direction, wherein the second path of action is smaller than the first path of action, such that the force transmitted from the force application unit (38) to the carrier device (30, 35) on the second path of action is greater than on the first path of action.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hubvorrichtung für eine additive Herstellvorrichtung, wobei die Hubvorrichtung dazu ausgebildet ist, auf einen Baubehälter in der Herstellvorrichtung eine Kraft in eine erste Richtung auszuüben. Weiter bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine additive Herstellvorrichtung mit einer solchen Hubvorrichtung.The present invention relates to a lifting device for an additive manufacturing device, wherein the lifting device is designed to exert a force in a first direction on a construction container in the manufacturing device. The present invention further relates to an additive manufacturing device with such a lifting device.

Vorrichtungen und Verfahren dieser Art werden beispielsweise beim Rapid Prototyping, Rapid Tooling oder Additive Manufacturing verwendet. Ein Beispiel eines solchen Verfahrens ist unter dem Namen „Selektives Lasersintern oder Laserschmelzen“ bekannt. Dabei wird wiederholt eine dünne Schicht eines pulverförmigen Aufbaumaterials aufgebracht und das Aufbaumaterial in jeder Schicht durch selektives Bestrahlen von einem Querschnitt des herzustellenden Objekts entsprechenden Stellen mit einem Laserstrahl selektiv verfestigt.Devices and processes of this type are used, for example, in rapid prototyping, rapid tooling or additive manufacturing. An example of such a process is known as "selective laser sintering or laser melting". In this process, a thin layer of a powdered building material is repeatedly applied and the building material is selectively solidified in each layer by selectively irradiating areas corresponding to a cross-section of the object to be manufactured with a laser beam.

Das Herstellen des dreidimensionalen Objekts erfolgt in der Regel in einem Baubehälter auf einer Bauplattform, welche innerhalb des Baubehälters höhenverstellbar angeordnet ist. Der Baubehälter kann als ein Wechselbehälter ausgebildet sein, der in die Herstellvorrichtung einbringbar und aus dieser entnehmbar ist.The three-dimensional object is usually manufactured in a construction container on a construction platform, which is arranged so that its height can be adjusted within the construction container. The construction container can be designed as an interchangeable container that can be inserted into and removed from the manufacturing device.

US 6,824,714 B1 beschreibt eine additive Herstellvorrichtung mit einem Baubereich, in dem das Objekt auf einer Bauplattform in einem Baurahmen hergestellt wird. Zum Be- und Entladen des Baubereichs mit der Bauplattform und dem Baurahmen sind eine Transportiereinrichtung, sowie eine Zuführeinrichtung und eine Abführeinrichtung zum Zu- und Abführen der Bauplattform und des Baurahmens zu bzw. von der Transportiervorrichtung vorgesehen. US6,824,714 B1 describes an additive manufacturing device with a construction area in which the object is manufactured on a construction platform in a construction frame. A transport device, as well as a feed device and a removal device for feeding and removing the construction platform and the construction frame to and from the transport device are provided for loading and unloading the construction area with the construction platform and the construction frame.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Hubvorrichtung für eine additive Herstellvorrichtung und eine verbesserte additive Herstellvorrichtung bereitzustellen, mit denen insbesondere ein Einbringen eines Baubehälters in die Herstellvorrichtung und/oder ein Halten des Baubehälters in einer Betriebsposition in der Herstellvorrichtung vereinfacht und/oder verbessert werden kann.The object of the present invention is to provide an improved lifting device for an additive manufacturing device and an improved additive manufacturing device with which in particular the introduction of a construction container into the manufacturing device and/or the holding of the construction container in an operating position in the manufacturing device can be simplified and/or improved.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Hubvorrichtung gemäß Anspruch 1 und eine Herstellvorrichtung gemäß Anspruch 14. Weiterbildungen der Erfindung sind jeweils in den Unteransprüchen angegeben. Dabei kann die Hubvorrichtung auch durch die untenstehenden Merkmale bzw. die in den Unteransprüchen ausgeführten Merkmale der Herstellvorrichtung weitergebildet sein und umgekehrt.This object is achieved by a lifting device according to claim 1 and a manufacturing device according to claim 14. Further developments of the invention are specified in the subclaims. The lifting device can also be further developed by the features below or the features of the manufacturing device set out in the subclaims and vice versa.

Eine erfindungsgemäße Hubvorrichtung dient zur Verwendung mit einer additiven Herstellvorrichtung und ist dazu ausgebildet, auf einen Baubehälter in der Herstellvorrichtung eine Kraft in eine erste Richtung auszuüben. Die Hubvorrichtung umfasst eine Trägervorrichtung zur Aufnahme des Baubehälters, eine Kraftaufbringungseinheit zum Erzeugen einer in der ersten Richtung wirkenden Kraft, und eine Kraftübertragungseinheit zum Übertragen der in der ersten Richtung wirkenden Kraft von der Kraftaufbringungseinheit auf die Trägervorrichtung. Die Kraftübertragungseinheit ist dazu ausgebildet, die in der ersten Richtung über einen ersten Wirkungsweg wirkende Kraft auf einem zweiten Wirkungsweg in der ersten Richtung auf die Trägervorrichtung zu übertragen, wobei der zweite Wirkungsweg kleiner ist als der erste Wirkungsweg, derart, dass die von der Kraftaufbringungseinheit auf die Trägervorrichtung übertragene Kraft auf dem zweiten Wirkungsweg größer ist als auf dem ersten Wirkungsweg.A lifting device according to the invention is used with an additive manufacturing device and is designed to exert a force in a first direction on a construction container in the manufacturing device. The lifting device comprises a carrier device for receiving the construction container, a force application unit for generating a force acting in the first direction, and a force transmission unit for transmitting the force acting in the first direction from the force application unit to the carrier device. The force transmission unit is designed to transmit the force acting in the first direction via a first path of action to the carrier device on a second path of action in the first direction, wherein the second path of action is smaller than the first path of action, such that the force transmitted from the force application unit to the carrier device on the second path of action is greater than on the first path of action.

Vorzugsweise ist der Baubehälter als ein auswechselbarer Baubehälter ausgebildet. Insbesondere kann der Baubehälter zusammen mit einer Bauplattform einen Wechselbehälter bilden, der in die Herstellvorrichtung einbringbar und/oder aus dieser entnehmbar ist.Preferably, the construction container is designed as an exchangeable construction container. In particular, the construction container together with a construction platform can form an exchangeable container that can be introduced into the production device and/or removed from it.

Die Trägervorrichtung kann beispielsweise eine Trägerplatte und/oder einen Trägerrahmen zur Aufnahme des Baubehälters aufweisen.The support device can, for example, have a support plate and/or a support frame for receiving the construction container.

Vorzugsweise ist die erste Richtung die vertikale Richtung. Damit kann beispielsweise eine den Baubehälter nach oben drückende Kraft, insbesondere eine Andrückkraft oder Anpresskraft, die den Baubehälter in einer bestimmungsgemäßen Betriebsposition bringt und/oder hält, erzeugt werden.Preferably, the first direction is the vertical direction. This can be used to generate, for example, a force that pushes the construction container upwards, in particular a pressing force or contact force that brings and/or holds the construction container in a proper operating position.

Die erzeugte und/oder übertragene Kraft kann auch weitere Kraftkomponenten umfassen als die entlang der ersten Richtung wirkende Komponente. Ebenso können die Wirkungswege von der ersten Richtung abweichende Wegkomponenten aufweisen. Vorzugsweise wird einer Bewegung einer oder mehrerer Komponenten der Hubvorrichtung in eine von der ersten Richtung abweichenden Richtung dadurch entgegengewirkt, dass die Hubvorrichtung eine entsprechende Führung für die jeweilige Komponente aufweist. Beispielsweise kann dies in Form eines in einer Hülse geführten Kolbens oder einer in einer Hülse eingebauten bzw. angeordneten Feder implementiert sein.The force generated and/or transmitted can also comprise further force components than the component acting along the first direction. The paths of action can also have path components that deviate from the first direction. Preferably, a movement of one or more components of the lifting device in a direction that deviates from the first direction is counteracted by the lifting device having a corresponding guide for the respective component. For example, this can be implemented in the form of a piston guided in a sleeve or a spring built into or arranged in a sleeve.

Die Kraftübertragungseinheit kann so ausgebildet sein, dass ein Verhältnis, insbesondere ein Proportionalitätsfaktor, der Kraftübertragung in Abhängigkeit eines Verhältnisses, insbesondere eines Proportionalitätsfaktors, der Wirkungswege definiert ist. Beispielsweise kann die Kraftübertragung umgekehrt proportional zum Wegverhältnis bzw. zur Wegübersetzung sein. Insbesondere kann ein Wegverhältnis bzw. eine Wegübersetzung, beispielweise ein Wegverhältnis bzw. eine Wegübersetzung zwischen dem zweiten und dem ersten Wirkungsweg, kleiner als eins sein und die zum Wegverhältnis bzw. zur Wegübersetzung umgekehrt proportionale Kraftübertragung durch einen Proportionalitätsfaktor, der größeren als eins ist, verstärkt werden. Vorzugsweise steht ein Proportionalitätsfaktor in einem mathematischen Zusammenhang mit zumindest einem Winkel, der zwischen zumindest zwei Komponenten der Hubvorrichtung, beispielweise zwei Führungen für zwei Komponenten der Hubvorrichtung, entsteht. Während des Betriebs der Hubvorrichtung kann sich ein effektiver Proportionalitätsfaktor der Kraftübertragung ergeben, gemäß dem eine Kraft während des Betriebs der Hubvorrichtung übertragen bzw. übersetzt wird und der z.B. bedingt durch Kraftverluste wie z.B. Reibung kleiner als der oben erwähnte Proportionalitätsfaktor ist. Beispielweise kann ein effektiver Proportionalitätsfaktor kleiner sein als ein (inverses) Wegverhältnis bzw. eine (inverse) Wegübersetzung und/oder kleiner als ein Ergebnis aus einem mathematischen Verhältnis mit einem Winkel zwischen zumindest zwei Komponenten der Hubvorrichtung sein. Allgemein sei bemerkt, dass eine Wegübersetzung, d.h. ein Proportionalitätsfaktor der Wirkungswege, auch eins sein kann, insbesondere im Fall des weiter unten erwähnten dritten Wirkungsweges. Ebenso kann eine Kraftübersetzung, d.h. ein Proportionalitätsfaktor der übertragenen zur aufgebrachten Kraft, auch eins sein, insbesondere bei der Kraftübertragung über den weiter unten erwähnten dritten Wirkungsweg.The power transmission unit can be designed such that a ratio, in particular a proportionality factor, of the power transmission depends on a ratio, in particular a proportionality factor which is defined by the paths of action. For example, the power transmission can be inversely proportional to the path ratio or the path ratio. In particular, a path ratio or a path ratio, for example a path ratio or a path ratio between the second and the first path of action, can be less than one and the power transmission which is inversely proportional to the path ratio or the path ratio can be amplified by a proportionality factor which is greater than one. Preferably, a proportionality factor is mathematically related to at least one angle which arises between at least two components of the lifting device, for example two guides for two components of the lifting device. During operation of the lifting device, an effective proportionality factor of the power transmission can arise, according to which a force is transmitted or translated during operation of the lifting device and which is smaller than the above-mentioned proportionality factor, for example due to power losses such as friction. For example, an effective proportionality factor can be smaller than an (inverse) path ratio or an (inverse) path ratio and/or smaller than a result of a mathematical relationship with an angle between at least two components of the lifting device. In general, it should be noted that a path ratio, ie a proportionality factor of the paths of action, can also be one, particularly in the case of the third path of action mentioned below. Likewise, a force ratio, ie a proportionality factor of the transmitted force to the applied force, can also be one, particularly when transmitting force via the third path of action mentioned below.

Die von der Kraftaufbringungseinheit erzeugte Kraft wird vorzugsweise so gewählt, dass damit eine gewünschte durch die Kraftübertragungseinheit auf die Trägervorrichtung übertragene Kraft erzielt wird. Diese kann beispielsweise abhängig sein von einer Gewichtskraft eines zu verwendenden Baubehälters (leer und/oder im befüllten Zustand), und/oder abhängig von während des Bauvorgangs auftretenden Kräften, die auf den Baubehälter wirken, und/oder durch die Herstellvorrichtung definierte bauliche Vorgaben, insbesondere für die Hubvorrichtung zur Verfügung stehende Wirkungswege. Dabei können auch, z.B. durch Reibung bedingte, Kraftverluste mitberücksichtigt werden.The force generated by the force application unit is preferably selected so that a desired force transmitted by the force transmission unit to the carrier device is achieved. This can, for example, be dependent on the weight of a construction container to be used (empty and/or filled), and/or on forces that occur during the construction process and act on the construction container, and/or on structural specifications defined by the manufacturing device, in particular on the paths of action available for the lifting device. Power losses, e.g. due to friction, can also be taken into account.

Vorzugsweise ist die auf die Trägervorrichtung übertragene Kraft ausreichend groß, um den Baubehälter während des Betriebs der Herstellvorrichtung in eine Betriebsposition zu bringen bzw. in dieser zu halten.Preferably, the force transmitted to the carrier device is sufficiently large to bring the construction container into an operating position or to hold it in this position during operation of the manufacturing device.

Ein Wirkungsweg kann insbesondere eine Wegstrecke sein, die zumindest ein Element der Hubvorrichtung und/oder der Herstellvorrichtung im Betrieb der Hubvorrichtung zurücklegt. Beispielsweise kann der erste Wirkungsweg eine von der Kraftaufbringungseinheit im Betrieb der Hubvorrichtung zurückgelegte Wegstrecke sein, und/oder der zweite Wirkungsweg kann eine von der Trägervorrichtung im Betrieb der Hubvorrichtung zurückgelegte Wegstrecke sein. Vorzugsweise ist der zweite Wirkungsweg die Bewegungskomponente einer Bewegung der Kraftübertragungseinheit in der ersten Richtung.A path of action can in particular be a distance that at least one element of the lifting device and/or the production device covers during operation of the lifting device. For example, the first path of action can be a distance covered by the force application unit during operation of the lifting device, and/or the second path of action can be a distance covered by the carrier device during operation of the lifting device. Preferably, the second path of action is the movement component of a movement of the force transmission unit in the first direction.

Durch die Ausgestaltung der Kraftübertragungseinheit so, dass, wie oben beschrieben, eine Krafterhöhung bei der Kraftübersetzung von der Kraftaufbringungseinheit auf die Trägervorrichtung erzielt wird, kann beispielsweise eine ausreichend große Kraft, insbesondere eine Anpresskraft, auf einen Baubehälter der Herstellvorrichtung ausgeübt werden, die den Baubehälter in eine bestimmungsgemäße Betriebsposition bringt und/oder in dieser hält. Beispielsweise können durch die ausreichend große Anpresskraft während des Bauvorganges auftretende schwankende Bedingungen, beispielsweise Temperaturschwankungen und/oder eine zunehmendes Gewichtskraft des Baubehälters, welche sich negativ auf die Stabilität des Baubehälters in der Herstellvorrichtung auswirken könnten, kompensiert werden. Der Baubehälter kann dadurch beispielsweise während des gesamten Bauvorgangs stabil und sicher in der Betriebsposition gehalten werden. Zudem kann die Notwendigkeit entfallen, Arretierungen und/oder Befestigungen des Baubehälters in der Herstellvorrichtung vorzusehen.By designing the force transmission unit in such a way that, as described above, an increase in force is achieved when the force is transmitted from the force application unit to the carrier device, a sufficiently large force, in particular a contact force, can be exerted on a construction container of the manufacturing device, for example, which brings the construction container into a designated operating position and/or holds it in this position. For example, the sufficiently large contact force can compensate for fluctuating conditions that occur during the construction process, such as temperature fluctuations and/or an increasing weight of the construction container, which could have a negative effect on the stability of the construction container in the manufacturing device. The construction container can therefore be held stable and safe in the operating position during the entire construction process, for example. In addition, the need to provide locking devices and/or fastenings for the construction container in the manufacturing device can be eliminated.

Zugleich kann durch die beschriebene Ausgestaltung der Kraftübertragungseinheit ein Wirkungsweg der Trägervorrichtung im Vergleich zu einem Wirkungsweg der Kraftaufbringungseinheit verringert werden, sodass beispielsweise ein Platzbedarf der Hubvorrichtung verringert werden kann und/oder die Herstellvorrichtung, welche die Hubvorrichtung enthält, kleiner und/oder kompakter ausgeführt sein kann. Insbesondere kann durch die beschriebene Ausgestaltung der Kraftübertragungseinheit eine durch eine bestehende Kraftaufbringungseinheit erzeugte Kraft zumindest bereichsweise verstärkt werden.At the same time, the described design of the force transmission unit can reduce the effective path of the carrier device in comparison to the effective path of the force application unit, so that, for example, the space required by the lifting device can be reduced and/or the manufacturing device containing the lifting device can be made smaller and/or more compact. In particular, the described design of the force transmission unit can increase a force generated by an existing force application unit at least in some areas.

Vorzugsweise ist die Kraftübertragungseinheit weiter dazu ausgebildet, die in der ersten Richtung über zumindest einen dritten Wirkungsweg wirkende Kraft so auf die Trägervorrichtung zu übertragen, dass sie im Wesentlichen gleich groß ist wie die von der Kraftaufbringungseinheit erzeugte Kraft. Weiter bevorzugt ist die Kraftübertragungseinheit dazu ausgebildet ist, die Kraft von der Kraftaufbringungseinheit auf die Trägervorrichtung zu übertragen, wobei in einem ersten Bereich die Kraft über zumindest den dritten Wirkungsweg übertragen wird und in einem zweiten Bereich die über den ersten Wirkungsweg wirkende Kraft auf dem zweiten Wirkungsweg auf die Trägervorrichtung übertragen wird. Noch weiter bevorzugt ist zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich ein Übergangsbereich vorgesehen und die Kraft wird in dem Übergangsbereich vorzugsweise auf dem zweiten Wirkungsweg so auf die Trägervorrichtung übertragen, dass die Kraftübertragung auf die Trägervorrichtung nach einer nicht-linearen Übersetzung erfolgt. Alternativ oder zusätzlich ist die Kraftübertragungseinheit vorzugsweise derart ausgebildet, dass im zweiten Bereich ein linearer Zusammenhang zwischen dem ersten und dem zweiten Wirkungsweg entsteht, wobei ein Proportionalitätsfaktor, der ein geometrisches Verhältnis zwischen dem zweiten Wirkungsweg und dem ersten Wirkungsweg angibt, kleiner als eins ist, und/oder dass im Übergangsbereich ein nicht-linearer Zusammenhang zwischen dem ersten und dem zweiten Wirkungsweg entsteht. Beispielsweise kann ein Kraftverstärkungsfaktor (Proportionalitätsfaktor) im Übergangsbereich anwachsen, und im zweiten Bereich konstant sein.Preferably, the force transmission unit is further designed to transmit the force acting in the first direction via at least a third path of action to the carrier device in such a way that it is substantially equal to the force generated by the force application unit. Further preferably, the force transmission unit is designed to transmit the force from the force application unit to the carrier device via carry, wherein in a first region the force is transmitted via at least the third path of action and in a second region the force acting via the first path of action is transmitted to the carrier device via the second path of action. Even more preferably, a transition region is provided between the first region and the second region and the force is transmitted in the transition region, preferably via the second path of action, to the carrier device such that the force is transmitted to the carrier device according to a non-linear transmission. Alternatively or additionally, the force transmission unit is preferably designed such that in the second region a linear relationship arises between the first and second paths of action, wherein a proportionality factor, which indicates a geometric relationship between the second path of action and the first path of action, is less than one, and/or that in the transition region a non-linear relationship arises between the first and second paths of action. For example, a force amplification factor (proportionality factor) can increase in the transition region and be constant in the second region.

Durch Die Kraftübertragung über den dritten Wirkungsweg bzw. im ersten Bereich so, dass die auf die Trägervorrichtung übertragene Kraft im Wesentlichen gleich groß ist wie die von der Kraftaufbringungseinheit erzeugte Kraft und/oder die Wirkungswege (dritter Wirkungsweg) der Kraftaufbringungseinheit und der Trägervorrichtung im Wesentlichen gleich groß sind, kann beispielsweise eine relativ große Bewegung der Trägervorrichtung und damit eines in der Herstellvorrichtung enthaltenen Baubehälters bei vergleichsweise geringer Kraft erzielt werden. Dies kann beispielsweise dazu dienen, um den Baubehälter eine weite Strecke anzuheben, um ihn in Richtung seiner bestimmungsgemäßen Betriebsposition oder kurz vor diese zu bringen. Die Begriffe „relativ große Bewegung“ und „vergleichsweise geringer Kraft“ meinen hier insbesondere einen Vergleich mit der Bewegung bzw. der Kraft im zweiten Bereich und/oder Übergangsbereich.By transmitting the force via the third path of action or in the first area in such a way that the force transmitted to the carrier device is essentially the same size as the force generated by the force application unit and/or the paths of action (third path of action) of the force application unit and the carrier device are essentially the same size, a relatively large movement of the carrier device and thus of a construction container contained in the production device can be achieved with comparatively little force. This can be used, for example, to lift the construction container a long distance in order to bring it towards its intended operating position or shortly before it. The terms “relatively large movement” and “comparatively low force” here mean in particular a comparison with the movement or the force in the second area and/or transition area.

Insgesamt können damit die Kraftübertragung und/oder die Wegübersetzung durch die Kraftübertragungseinheit über verschiedene Bereiche unterschiedlich sein, was beispielsweise die Funktionalität der Hubvorrichtung erhöhen kann. Beispielsweise kann eine Kraft- und Wegübersetzung im ersten Bereich dann zum Einsatz kommen, wenn der Baubehälter bis kurz vor seine bestimmungsgemäße Betriebsposition zu bringen ist (s.o.), und im zweiten Bereich und/oder Übergangsbereich um den Baubehälter in seine bestimmungsgemäße Betriebsposition zu bringen und in dieser zu halten, z.B. indem der Baubehälter gegen eine Platte der Herstellvorrichtung gedrückt wird.Overall, the power transmission and/or the path transmission through the power transmission unit can be different across different areas, which can, for example, increase the functionality of the lifting device. For example, a force and path transmission can be used in the first area when the construction container is to be brought to just before its intended operating position (see above), and in the second area and/or transition area to bring the construction container into its intended operating position and to hold it in this position, e.g. by pressing the construction container against a plate of the production device.

Vorzugsweise umfasst die Kraftübertragungseinheit zumindest ein Übertragungselement, das dazu ausgebildet ist, die in der ersten Richtung wirkende Kraft von der Kraftaufbringungseinheit auf die Trägervorrichtung zu übertragen.Preferably, the force transmission unit comprises at least one transmission element which is designed to transmit the force acting in the first direction from the force application unit to the carrier device.

Weiter bevorzugt umfasst die Kraftübertragungseinheit zumindest zwei Übertragungselemente und ist derart ausgebildet, dass die Kraft auf dem zweiten Wirkungsweg so auf die Trägervorrichtung übertragen wird, dass die Kraftübertragung auf die Trägervorrichtung nach einer Kraftübersetzung erfolgt, die im Zusammenhang mit einem Volumen- und/oder Oberflächen- und/oder Gewichtverhältnis zwischen den zwei Übertragungselementen steht. Die zwei Übertragungselemente können z.B. zwei Zylinder eines Kolbens sein, die unterschiedliche Durchmesser aufweisen und z.B. vertikal übereinander angeordnet sind. Damit kann beispielsweise eine strukturell einfach zu realisierende Kraftübertragungseinheit bereitgestellt sein.The force transmission unit preferably comprises at least two transmission elements and is designed such that the force is transmitted to the carrier device on the second path of action in such a way that the force is transmitted to the carrier device according to a force transmission that is related to a volume and/or surface and/or weight ratio between the two transmission elements. The two transmission elements can be, for example, two cylinders of a piston that have different diameters and are arranged vertically one above the other, for example. This can provide, for example, a force transmission unit that is structurally simple to implement.

Alternativ oder zusätzlich umfasst die Kraftübertragungseinheit weiter bevorzugt zumindest eine erste Fläche, die mit der ersten Richtung einen ersten Winkel bildet, und ein Übertragungselement, das so ausgebildet ist, dass es sich entlang der ersten Fläche bewegt, wenn die Kraftaufbringungseinheit die Kraft über den ersten Wirkungsweg aufbringt. Der erste Winkel ist insbesondere ungleich 0°, ungleich 90°, ungleich 180° etc., und kann beispielsweise im Wesentlichen 30° oder 60° betragen. Weiter bevorzugt umfasst das Übertragungselement zumindest eine, vorzugsweise eine Mehrzahl, von Kugeln und/oder Wälzkörpern und/oder Kulissen, und/oder das Übertragungselement ist keilförmig und/oder zylinderförmig ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich weist die Kraftübertragungseinheit weiter bevorzugt eine zweite Fläche auf, die mit der ersten Richtung einen zweiten Winkel bildet und die das Übertragungselement kontaktiert. Insbesondere kann die Kraftübertragungseinheit eine Hülse umfassen, die die erste Fläche aufweist, und/oder die Kraftübertragungseinheit kann ein Stützelement umfassen, das die zweite Fläche aufweist, und das vorzugsweise in der Hülse entlang der ersten Richtung verfahrbar vorgesehen ist. Vorzugsweise ist die Hülse ortsfest in der Herstellvorrichtung vorgesehen, und/oder die Kraft der Kraftaufbringungseinheit wirkt auf das Stützelement um dieses in der ersten Richtung zu bewegen. Beispielsweise kann der oben beschriebene erste Wirkungsweg ein Hub des Stützelements sein, und/oder der oben beschriebene zweite Wirkungsweg kann eine Bewegung sein, die an die Trägervorrichtung bzw. den Baubehälter weitergegeben wird, oder ein Weg, den die vertikale Kraftkomponente bei der Bewegung des Übertragungselements, insbesondere einer oder mehrere Kugeln, bewirkt. Insbesondere kann das Übertragungselement, das sich entlang der ersten Fläche bewegt, ein erstes Übertragungselement sein, und die erste und/oder zweite Fläche kann ein zweites Übertragungselement sein. Wenn die Kraftaufbringungseinheit einen Kolben aufweist (s.u.) kann insbesondere ein oberer Teil des Kolbens bzw. ein auf den Kolben angebrachten Aufsatz zumindest teilweise die zweite Fläche der Kraftübertragungseinheit bilden.Alternatively or additionally, the force transmission unit further preferably comprises at least a first surface which forms a first angle with the first direction, and a transmission element which is designed such that it moves along the first surface when the force application unit applies the force via the first path of action. The first angle is in particular not equal to 0°, not equal to 90°, not equal to 180°, etc., and can be, for example, substantially 30° or 60°. The transmission element further preferably comprises at least one, preferably a plurality, of balls and/or rolling elements and/or guides, and/or the transmission element is wedge-shaped and/or cylindrical. Alternatively or additionally, the force transmission unit further preferably has a second surface which forms a second angle with the first direction and which contacts the transmission element. In particular, the force transmission unit can comprise a sleeve having the first surface, and/or the force transmission unit can comprise a support element having the second surface and which is preferably provided in the sleeve so as to be movable along the first direction. Preferably, the sleeve is provided in a stationary manner in the production device, and/or the force of the force application unit acts on the support element in order to move it in the first direction. For example, the first path of action described above can be a stroke of the support element, and/or the second path of action described above can be a movement which is passed on to the carrier device or the construction container, or a path which the vertical force component takes during the movement of the transmission. transmission element, in particular one or more balls. In particular, the transmission element that moves along the first surface can be a first transmission element, and the first and/or second surface can be a second transmission element. If the force application unit has a piston (see below), in particular an upper part of the piston or an attachment attached to the piston can at least partially form the second surface of the force transmission unit.

Mit den oben erwähnten Übertragungselementen können beispielsweise unterschiedliche Kraftübertragungseinheiten bereitgestellt sein, die insbesondere einfach zu realisieren sind und/oder möglichst gut an bauliche Gegebenheiten der Herstellvorrichtung angepasst sind.With the transmission elements mentioned above, for example, different power transmission units can be provided, which are particularly easy to implement and/or are adapted as well as possible to the structural conditions of the manufacturing device.

Eine Kraft kann nach einem definierten Proportionalitätsfaktor auf einen Wirkungsweg aufgebracht werden. Dieser Proportionalitätsfaktor kann von einem Winkel zwischen der ersten und der zweiten Fläche und/oder von einem Winkel zwischen der ersten bzw. der zweiten Fläche und der vertikalen Richtung abhängen. Mit anderen Worten kann der Proportionalitätsfaktor in einem mathematischen Zusammenhang mit einem Winkel zwischen der ersten und der zweiten Fläche und/oder von einem Winkel zwischen der ersten bzw. der zweiten Fläche und der vertikalen Richtung stehen.A force can be applied to a path of action according to a defined proportionality factor. This proportionality factor can depend on an angle between the first and second surfaces and/or on an angle between the first or second surface and the vertical direction. In other words, the proportionality factor can be mathematically related to an angle between the first and second surfaces and/or on an angle between the first or second surface and the vertical direction.

Vorzugsweise umfasst die Trägervorrichtung eine dritte Fläche, die im Wesentlichen senkrecht zur ersten Richtung verläuft, und auf die die von der Kraftaufbringungseinheit erzeugte Kraft durch die Kraftübertragungseinheit übertragen wird. Die dritte Fläche kann beispielsweise eine Unterseite oder Unterfläche der Trägervorrichtung sein, insbesondere einer Stütze der Trägervorrichtung, die beispielsweise im Wesentlichen horizontal verläuft. Vorzugsweise berührt die dritte Fläche ein oben beschriebenes Übertragungselement der Kraftübertragungseinheit, insbesondere so, dass die Trägervorrichtung auf dem Übertragungselement aufliegt und/oder abgestützt ist. Damit kann beispielsweise eine gute Kraftübertragung auf die Trägervorrichtung realisiert werden.The carrier device preferably comprises a third surface which runs essentially perpendicular to the first direction and to which the force generated by the force application unit is transmitted by the force transmission unit. The third surface can be, for example, an underside or lower surface of the carrier device, in particular a support of the carrier device, which runs, for example, essentially horizontally. The third surface preferably touches a transmission element of the force transmission unit described above, in particular such that the carrier device rests on and/or is supported on the transmission element. This makes it possible, for example, to achieve good force transmission to the carrier device.

Vorzugsweise umfasst die Kraftaufbringungseinheit zum Erzeugen der in der ersten Richtung wirkenden Kraft eine oder mehrere Federn, insbesondere eine oder mehrere Spiralfedern und/oder Druckfeder und/oder pneumatische Feder, und/oder einen elektrischen Antrieb, umfassend zumindest einen Zahnriemen und/oder einen Kugelumlaufspinden, und/oder einen pneumatischen Antrieb, bevorzugt einen teleskopartigen pneumatischen Antrieb, besonders bevorzugt einen pneumatischen Teleskopzylinder. Damit können verschiedene Elemente zum Realisieren der Kraftaufbringungseinheit bereitgestellt sein. Alternativ kann die Kraftaufbringungseinheit zum Erzeugen der in der ersten Richtung wirkenden Kraft einen Kolben umfassen.The force application unit for generating the force acting in the first direction preferably comprises one or more springs, in particular one or more spiral springs and/or compression springs and/or pneumatic springs, and/or an electric drive comprising at least one toothed belt and/or a ball screw, and/or a pneumatic drive, preferably a telescopic pneumatic drive, particularly preferably a pneumatic telescopic cylinder. Various elements can thus be provided for implementing the force application unit. Alternatively, the force application unit for generating the force acting in the first direction can comprise a piston.

Vorzugsweise ist die Kraftübertragungseinheit so ausgebildet, dass der Baubehälter durch eine auf dem zweiten Wirkungsweg wirkende Kraft in einer Betriebsposition während des Betriebs der additiven Herstellvorrichtung gehalten wird. Mit anderen Worten ist es bevorzugt, dass die von der Kraftübertragungseinheit verstärkte Kraft, welche größer als die von der Kraftaufbringungseinheit erzeugte Kraft ist, zumindest im Betrieb der Herstellvorrichtung wirkt und/oder um den Baubehälter in der Betriebsposition zu halten.Preferably, the force transmission unit is designed such that the construction container is held in an operating position during operation of the additive manufacturing device by a force acting on the second path of action. In other words, it is preferred that the force amplified by the force transmission unit, which is greater than the force generated by the force application unit, acts at least during operation of the manufacturing device and/or to hold the construction container in the operating position.

Vorzugsweise ist die Kraftübertragungseinheit so ausgebildet, dass sie eine Bewegung der Trägervorrichtung entgegengesetzt der ersten Richtung verhindert. Um dies zu bewirken weist die Kraftübertragungseinheit vorzugsweise eine selbsthemmende Funktion auf. Die Kraftübertragungseinheit kann so ausgebildet sein, dass sie die Bewegung der Trägervorrichtung entgegengesetzt der ersten Richtung nur zeitweise und/oder abschnittsweise verhindert, vorzugsweise zumindest während der Baubehälter in seine Betriebsposition bewegt wird und/oder während der Baubehälter in seiner Betriebsposition während des Betriebs der additiven Herstellvorrichtung gehalten wird. Insbesondere kann die Kraftübertragungseinheit so ausgebildet sein, dass die Bewegung der Trägervorrichtung entgegengesetzt der ersten Richtung im o.g. zweiten Bereich und/oder im Übergangsbereich verhindert wird.Preferably, the force transmission unit is designed such that it prevents movement of the carrier device opposite to the first direction. To achieve this, the force transmission unit preferably has a self-locking function. The force transmission unit can be designed such that it only temporarily and/or partially prevents movement of the carrier device opposite to the first direction, preferably at least while the construction container is being moved into its operating position and/or while the construction container is being held in its operating position during operation of the additive manufacturing device. In particular, the force transmission unit can be designed such that movement of the carrier device opposite to the first direction is prevented in the above-mentioned second region and/or in the transition region.

Eine erfindungsgemäße additive Herstellvorrichtung dient zur Herstellung eines dreidimensionalen Objekts durch schichtweise selektive Verfestigung eines Aufbaumaterials in einem Baufeld und umfasst einen Baubehälter, dessen obere Begrenzung das Baufeld definiert, und eine erfindungsgemäße Hubvorrichtung. Vorzugsweise umfasst die Herstellvorrichtung weiter eine Platte, beispielsweise in Form einer Arbeitsplatte, die auf einer der Trägervorrichtung gegenüberliegenden Seite des Baubehälters angeordnet ist und ein Widerlager für den Baubehälter bildet, und wobei weiter bevorzugt der Baubehälter im Betrieb der additiven Herstellvorrichtung durch die Hubvorrichtung gegen die Platte gedrückt wird, um eine Bewegung des Baubehälters zu verringern oder zu verhindern. Die Position des Baubehälters so, dass er durch die Hubvorrichtung gegen die Platte gedrückt wird, definiert vorzugsweise eine Betriebsposition des Baubehälters. Insbesondere können die Platte und die Hubvorrichtung ortsfest in der Herstellvorrichtung vorgesehen sein. An additive manufacturing device according to the invention serves to produce a three-dimensional object by layer-by-layer selective solidification of a building material in a construction field and comprises a construction container, the upper boundary of which defines the construction field, and a lifting device according to the invention. Preferably, the manufacturing device further comprises a plate, for example in the form of a work plate, which is arranged on a side of the construction container opposite the carrier device and forms an abutment for the construction container, and wherein more preferably the construction container is pressed against the plate by the lifting device during operation of the additive manufacturing device in order to reduce or prevent movement of the construction container. The position of the construction container such that it is pressed against the plate by the lifting device preferably defines an operating position of the construction container. In particular, the plate and the lifting device can be provided in a stationary manner in the manufacturing device.

Durch das Andrücken des Baubehälters gegen die Platte kann beispielsweise eine ausreichend große Haftreibung bewirkt werden, um ein Verrutschen des Baubehälters z.B. in eine Richtung senkrecht zur ersten Richtung zu verhindern und somit einen sicheren Herstellungsvorgang gewährleisten zu können. Damit kann beispielsweise eine Notwendigkeit entfallen, zusätzliche Arretierungen und/oder Befestigungen des Baubehälters in der Herstellvorrichtung vorzusehen.By pressing the construction container against the plate, for example, a sufficient Sufficient static friction must be created to prevent the construction container from slipping, e.g. in a direction perpendicular to the first direction, and thus to ensure a safe manufacturing process. This can, for example, eliminate the need to provide additional locking and/or fastenings for the construction container in the manufacturing device.

Ein additives Herstellungsverfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Objekts umfasst die Schritte des schichtweisen selektiven Verfestigens eines Aufbaumaterials in einem Baubehälter unter Verwendung einer oben beschriebenen Hubvorrichtung und/oder einer oben beschriebenen Herstellvorrichtung. Vorzugsweise umfasst das Herstellungsverfahren die Schritte des Aufnehmens des Baubehälters durch die Trägervorrichtung, insbesondere Einbringens des Baubehälters in die additive Herstellvorrichtung, wobei der Baubehälter von der Trägervorrichtung beispielsweise getragen und/oder gestützt wird, und des Erzeugens einer in der ersten Richtung wirkenden Kraft durch die Kraftaufbringungseinheit und des Übertragens der in der ersten Richtung wirkenden Kraft von der Kraftaufbringungseinheit auf die Trägervorrichtung. Dabei wird durch die Kraftübertragungseinheit die in der ersten Richtung über einen ersten Wirkungsweg wirkende Kraft auf einem zweiten Wirkungsweg in der ersten Richtung so auf die Trägervorrichtung übertragen, dass der zweite Wirkungsweg kleiner ist als der erste Wirkungsweg, und derart, dass die von der Kraftaufbringungseinheit auf die Trägervorrichtung übertragene Kraft auf dem zweiten Wirkungsweg größer ist als auf dem ersten Wirkungsweg. Das additive Herstellungsverfahren kann durch die oben stehenden Merkmale der Hubvorrichtung und/oder der Herstellvorrichtung, bzw. durch die Merkmale der Unteransprüche, weitergebildet sein.An additive manufacturing method for producing a three-dimensional object comprises the steps of selectively solidifying a building material layer by layer in a construction container using a lifting device described above and/or a manufacturing device described above. Preferably, the manufacturing method comprises the steps of receiving the construction container by the carrier device, in particular introducing the construction container into the additive manufacturing device, wherein the construction container is carried and/or supported by the carrier device, for example, and generating a force acting in the first direction by the force application unit and transmitting the force acting in the first direction from the force application unit to the carrier device. In this case, the force acting in the first direction via a first path of action is transmitted by the force transmission unit to the carrier device on a second path of action in the first direction in such a way that the second path of action is smaller than the first path of action, and in such a way that the force transmitted from the force application unit to the carrier device on the second path of action is greater than on the first path of action. The additive manufacturing process can be further developed by the above features of the lifting device and/or the manufacturing device, or by the features of the subclaims.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen.

1 zeigt eine schematische, teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht einer Vorrichtung zum additiven Herstellen eines dreidimensionalen Objekts zur Verwendung mit einer erfindungsgemäßen Hubvorrichtung,
2 zeigt eine schematische, perspektivische Ansicht eines Ausschnitts der in 1 gezeigten Vorrichtung mit einer Arbeitsplatte, einem Baubehälter und einer erfindungsgemäße Hubvorrichtung,
3 zeigt eine schematische, im Schnitt dargestellte Ansicht des in 2 gezeigten Ausschnitts der Vorrichtung,
4 zeigt eine schematische Ansicht der Hubvorrichtung im Schnitt entlang der in 3 gezeigten Linie A-A,
5a bis 5d zeigen schematische, im Schnitt dargestellte Ansichten eines Ausschnitts der in 2-4 gezeigten Hubvorrichtung, die Schritte der Verwendung der Hubvorrichten verdeutlichen,
6a ist ein Diagramm, das schematisch einen Kraftverlauf bei der Verwendung der in den 2-5d gezeigten Hubvorrichtung zeigt, und
6b ist ein Diagramm, das schematisch einen Bewegungsverlauf eines Übertragungselements der in den 2-5d gezeigten Hubvorrichtung zeigt.

Further features and advantages of the invention will become apparent from the description of embodiments with reference to the accompanying drawings.

1 shows a schematic, partially sectioned view of a device for additively manufacturing a three-dimensional object for use with a lifting device according to the invention,
2 shows a schematic, perspective view of a section of the 1 shown device with a worktop, a construction container and a lifting device according to the invention,
3 shows a schematic, sectional view of the 2 shown section of the device,
4 shows a schematic view of the lifting device in section along the 3 shown line AA,
5a to 5d show schematic, sectional views of a section of the 2-4 shown lifting device, which illustrate the steps of using the lifting devices,
6a is a diagram that schematically shows a force curve when using the 2-5d shown lifting device, and
6b is a diagram that schematically shows a movement path of a transmission element of the 2-5d shown lifting device.

Im Folgenden wird mit Bezug auf 1 eine additive Herstellvorrichtung beschrieben, bei der die erfindungsgemäße Hubvorrichtung zum Einsatz kommt. Die in 1 dargestellte Vorrichtung ist rein beispielhaft als eine Lasersinter- oder Laserschmelzvorrichtung 1 ausgebildet. Zum Aufbauen eines Objekts 2 enthält sie eine Prozesskammer 3 mit einer Kammerwandung 4.In the following, with reference to 1 an additive manufacturing device is described in which the lifting device according to the invention is used. The 1 The device shown is designed purely as an example as a laser sintering or laser melting device 1. For building an object 2, it contains a process chamber 3 with a chamber wall 4.

In der Prozesskammer 3 ist ein nach oben offener Baubehälter oder Baurahmen 5 mit einer Behälterwandung 6 angeordnet. In dem Baubehälter 5 ist ein in einer vertikalen Richtung V bewegbarer Träger 10 angeordnet, an dem eine Bauplattform 11 angebracht ist, die den Baubehälter 5 nach unten abschließt und damit dessen Boden bildet. Die Bauplattform 11 ist vorzugsweise eine getrennt von dem Träger 10 gebildete Platte, die an dem Träger 10 befestigt ist. Je nach verwendetem Aufbaumaterial und Prozess kann auf der Bauplattform 11 noch eine Bauunterlage 12 angebracht sein, auf der das Objekt 2 aufgebaut wird. Das Objekt 2 kann aber auch auf der Bauplattform 11 selbst aufgebaut werden. Ein zwischen der Bauplattform 11 und der Behälterwandung 6 vorhandener Spalt kann beispielsweise durch ein Dichtelement (in den Figuren nicht gezeigt) abgedichtet sein, beispielsweise ein den Rand der Bauplattform 11 umlaufend umgebendes Dichtelement.In the process chamber 3, a construction container or construction frame 5 with a container wall 6 that is open at the top is arranged. In the construction container 5, a carrier 10 that can be moved in a vertical direction V is arranged, to which a construction platform 11 is attached, which closes off the construction container 5 at the bottom and thus forms its base. The construction platform 11 is preferably a plate that is formed separately from the carrier 10 and is fastened to the carrier 10. Depending on the construction material and process used, a construction base 12 can also be attached to the construction platform 11, on which the object 2 is built. The object 2 can also be built on the construction platform 11 itself. A gap between the construction platform 11 and the container wall 6 can be sealed, for example, by a sealing element (not shown in the figures), for example a sealing element that surrounds the edge of the construction platform 11 all the way around.

Oberhalb des Baubehälters 5 und/oder diesen allseitig umgebend ist eine Arbeitsplatte 7 vorgesehen. Beispielsweise kann der Baubehälter 5 mit einem oberen Rand (in den Figuren nicht gezeigt) seiner Wandung 6 oder einem am oberen Rand vorgesehenen Vorsprung (in den Figuren nicht gezeigt) von unten gegen die Arbeitsplatte 7 gedrückt werden, um den Baubehälter 5 in der Vorrichtung 1 zu halten. Die nach oben weisende Fläche der Arbeitsplatte 7 bildet eine Arbeitsebene 7a. Die Arbeitsplatte 7 weist eine Öffnung auf, die in ihrer geometrischen Form, Größe und Position mit der oberen Öffnung des Baubehälters 5 übereinstimmt. Der innerhalb dieser Öffnung liegende Bereich der Arbeitsebene 7a, der zum Aufbau des Objekts 2 verwendet werden kann, wird als Baufeld 8 bezeichnet. In 1 ist das in dem Baubehälter 5 auf der Bauplattform 11 zu bildende Objekt 2 unterhalb der Arbeitsebene 7a in einem Zwischenzustand dargestellt mit mehreren verfestigten Schichten, umgeben von unverfestigt gebliebenem Aufbaumaterial 13.A worktop 7 is provided above the construction container 5 and/or surrounding it on all sides. For example, the construction container 5 can be pressed against the worktop 7 from below with an upper edge (not shown in the figures) of its wall 6 or a projection provided on the upper edge (not shown in the figures) in order to hold the construction container 5 in the device 1. The upwardly facing surface of the worktop 7 forms a working plane 7a. The worktop 7 has an opening which corresponds in its geometric shape, size and position to the upper opening. of the construction container 5. The area of the working plane 7a within this opening, which can be used to build the object 2, is referred to as the construction field 8. In 1 the object 2 to be formed in the construction container 5 on the construction platform 11 is shown below the working level 7a in an intermediate state with several solidified layers, surrounded by unsolidified construction material 13.

Vorzugsweise bildet der Baubehälter 5 zusammen mit der Bauplattform 11 einen Wechselbehälter, der aus der Vorrichtung 1 entnehmbar ist. Mit anderen Worten kann der Wechselbehälter separat von der Vorrichtung 1 bereitgestellt und in diese einbringbar sein.Preferably, the construction container 5 together with the construction platform 11 forms an interchangeable container that can be removed from the device 1. In other words, the interchangeable container can be provided separately from the device 1 and can be introduced into it.

In 1 ist der Baubehälter 5 innerhalb der Prozesskammer 3 vorgesehen. Der Baubehälter 5 kann jedoch auch außerhalb und insbesondere unterhalb der Prozesskammer 3 vorgesehen sein. In diesem Fall ist die Prozesskammer 3 vorzugsweise oberhalb der Arbeitsplatte 7 vorgesehen und die Arbeitsplatte 7 bildet eine untere Begrenzung, d.h. einen Boden, der Prozesskammer 3.In 1 the construction container 5 is provided inside the process chamber 3. However, the construction container 5 can also be provided outside and in particular below the process chamber 3. In this case, the process chamber 3 is preferably provided above the worktop 7 and the worktop 7 forms a lower boundary, ie a floor, of the process chamber 3.

Die Vorrichtung 1 enthält weiter einen Vorratsbehälter 14 für ein durch elektromagnetische Strahlung aufschmelzbares bzw. verfestigbares Aufbaumaterial 15 und einen in einer horizontalen Richtung H (d.h. senkrecht zur vertikalen Richtung V) bewegbaren Beschichter 16 zum Aufbringen des Aufbaumaterials 15 innerhalb des Baufelds 8. Vorzugsweise erstreckt sich der Beschichter 16 quer zu seiner Bewegungsrichtung über den ganzen zu beschichtenden Bereich.The device 1 further contains a storage container 14 for a building material 15 that can be melted or solidified by electromagnetic radiation and a coater 16 that can be moved in a horizontal direction H (i.e. perpendicular to the vertical direction V) for applying the building material 15 within the construction field 8. The coater 16 preferably extends transversely to its direction of movement over the entire area to be coated.

Der Vorratsbehälter 14 muss nicht, wie in 1 gezeigt, oberhalb, sondern kann auch unterhalb der Arbeitsplatte 7 angeordnet sein, und kann z. B. als ein Dosierschacht, umfassend einen Dosierstempel, ausgebildet sein (in den Figuren nicht gezeigt), der dem Beschichter 16 jeweils eine bestimmte Menge des Aufbaumaterials 15 zuführt.The storage container 14 does not have to be 1 shown, above, but can also be arranged below the worktop 7, and can be designed, for example, as a dosing shaft comprising a dosing stamp (not shown in the figures), which supplies the coater 16 with a specific amount of the building material 15.

Optional kann in der Prozesskammer 3 eine Strahlungsheizung 17 angeordnet sein, die zum Beheizen des aufgebrachten Aufbaumaterials 15 dient. Als Strahlungsheizung kann beispielsweise ein Infrarotstrahler vorgesehen sein.Optionally, a radiant heater 17 can be arranged in the process chamber 3, which serves to heat the applied build-up material 15. An infrared radiator can be provided as a radiant heater, for example.

Die Vorrichtung 1 enthält weiter eine Verfestigungseinrichtung in Form einer Belichtungsvorrichtung 20 mit einem Laser 21, der einen Laserstrahl 22 erzeugt, der über eine Umlenkvorrichtung 23 umgelenkt und durch eine Fokussiervorrichtung 24, beispielsweise eine F-Theta-Linse, über ein Einkoppelfenster 25 der Prozesskammer 3 auf die Arbeitsebene 7a gerichtet wird.The device 1 further contains a solidification device in the form of an exposure device 20 with a laser 21, which generates a laser beam 22, which is deflected via a deflection device 23 and directed by a focusing device 24, for example an F-theta lens, via a coupling window 25 of the process chamber 3 onto the working plane 7a.

Weiter enthält die Lasersintervorrichtung 1 eine Steuereinheit 29, über die die einzelnen Bestandteile der Vorrichtung 1 in koordinierter Weise zum Durchführen des Bauprozesses gesteuert werden. Alternativ kann die Steuereinheit auch teilweise oder ganz außerhalb der Vorrichtung angebracht sein. Der Begriff „Steuereinheit“ bezeichnet insbesondere jede computerbasierte Steuervorrichtung, die in der Lage ist, den Betrieb der additiven Vorrichtung oder eines Bestandteils derselben zu steuern. Beispielsweise kann die Steuereinheit ein Computer sein. Die Steuereinheit kann eine CPU enthalten, deren Betrieb durch ein Computerprogramm (Software) gesteuert wird. Das Computerprogramm kann getrennt von der additiven Herstellvorrichtung in einer Speichervorrichtung gespeichert sein, von wo aus es, z.B. über ein Netzwerk oder mittels drahtloser Übertragung, in die additive Herstellvorrichtung, insbesondere in die Steuereinheit, geladen werden kann.The laser sintering device 1 further contains a control unit 29, via which the individual components of the device 1 are controlled in a coordinated manner to carry out the construction process. Alternatively, the control unit can also be installed partially or completely outside the device. The term "control unit" refers in particular to any computer-based control device that is able to control the operation of the additive device or a component thereof. For example, the control unit can be a computer. The control unit can contain a CPU whose operation is controlled by a computer program (software). The computer program can be stored separately from the additive manufacturing device in a storage device, from where it can be loaded into the additive manufacturing device, in particular into the control unit, e.g. via a network or by means of wireless transmission.

Als Aufbaumaterial können verschiedene Arten von Pulver verwendet werden, insbesondere Metallpulver, metallhaltige Pulver, Kunststoffpulver, Keramikpulver, Sand, gefüllte oder gemischte Pulver. Anstelle von Pulver können auch andere geeignete Materialien als Aufbaumaterial verwendet werden.Various types of powder can be used as build-up material, in particular metal powder, metal-containing powder, plastic powder, ceramic powder, sand, filled or mixed powders. Instead of powder, other suitable materials can also be used as build-up material.

Im Folgenden wird mit Bezug auf die 2, 3 und 4 eine Ausführungsform einer Hubvorrichtung zur Verwendung in der in 1 gezeigten Herstellvorrichtung 1 beschrieben.In the following, with reference to the 2 , 3 and 4 an embodiment of a lifting device for use in the 1 shown manufacturing device 1 is described.

Wie am besten aus 2 und 3 ersichtlich ist, ist der Baubehälter 5 in seiner bestimmungsgemäßen Betriebsposition unterhalb der Arbeitsplatte 7 angeordnet und wird von einer eine Trägerplatte 30 umfassenden Trägervorrichtung gehalten. Der Baubehälter 5 ist hierzu auf der Trägerplatte 30 angeordnet, mit anderen Worten dient die Trägerplatte 30 zur Aufnahme des Baubehälters 5 in der Herstellvorrichtung 1.How best to 2 and 3 As can be seen, the construction container 5 is arranged in its intended operating position below the worktop 7 and is held by a carrier device comprising a carrier plate 30. The construction container 5 is arranged on the carrier plate 30 for this purpose, in other words the carrier plate 30 serves to accommodate the construction container 5 in the production device 1.

Wie in 2 schematisch angedeutet kann die Trägerplatte 30 mit Durchbrüchen, z.B. in Form von runden oder anders geformten Löchern, ausgebildet sein. Dadurch kann beispielsweise ein Gewicht der Trägerplatte 30 verringert werden. Die Trägerplatte 30 kann jedoch auch als eine massive und ununterbrochene (mit Ausnahme einer Ausnehmung zum Hindurchführen des Trägers, s.u.) Platte ausgebildet sein, oder die Trägervorrichtung kann anstelle einer Trägerplatte einen Trägerrahmen umfassen, auf dem der Baubehälter 5 abgestützt ist (in den Figuren nicht gezeigt).As in 2 As shown schematically, the carrier plate 30 can be designed with openings, eg in the form of round or other shaped holes. This can, for example, reduce the weight of the carrier plate 30. However, the carrier plate 30 can also be designed as a solid and uninterrupted plate (with the exception of a recess for passing the carrier through, see below), or the carrier device can comprise a carrier frame instead of a carrier plate, on which the construction container 5 is supported (not shown in the figures).

In ihrer Mitte weist die Trägerplatte 30 eine in den Figuren nicht gezeigte Ausnehmung auf, durch die der Träger 10 (s. 1) hindurch geführt ist. Hierfür ist die Fläche der Ausnehmung zumindest so groß, wie eine maximale horizontale Abmessung des Trägers 10.In its centre, the carrier plate 30 has a recess (not shown in the figures) through which the carrier 10 (see 1 ) through. For this purpose, the surface of the recess is at least large, such as a maximum horizontal dimension of the support 10.

Ergänzend zu der durch die Hubvorrichtung 31 (s.u.) gestützten Trägerplatte 30 kann die Trägervorrichtung weitere, den Baubehälter 5 zumindest teilweise haltende bzw. tragende bzw. stützende Trägerelemente (in den Figuren nicht gezeigt) aufweisen. In diesem Fall kann eine (Gewichts-)kraft des Baubehälters 5 beispielsweise zumindest teilweise auf den weiteren (nicht gezeigten) Trägerelementen ruhen, und muss nicht vollständig durch die Trägerplatte 30 bzw. die Hubvorrichtung 31 (s.u.) aufgenommen werden.In addition to the carrier plate 30 supported by the lifting device 31 (see below), the carrier device can have further carrier elements (not shown in the figures) that at least partially hold or support the construction container 5. In this case, a (weight) force of the construction container 5 can, for example, rest at least partially on the further carrier elements (not shown) and does not have to be completely absorbed by the carrier plate 30 or the lifting device 31 (see below).

Wie in 2, 3 gezeigt ist, ist unterhalb der Trägerplatte 30 eine Hubvorrichtung 31 vorgesehen, die in 2, 3 in Form von vier Hubelementen 32 ausgebildet ist (in der Ansicht der 2 ist eines der Hubelemente 32 von dem Baubehälter 5 verdeckt), wobei jedes der Hubelemente 32 an einer Ecke der in 2 rein beispielhaft rechteckig ausgebildeten Trägerplatte 30 angeordnet ist. Jedes der Hubelemente 32 umfasst eine Hülse oder Buchse 33 und ein zumindest teilweise innerhalb der Hülse 33 vorgesehenes und in vertikaler Richtung bewegbares Stützelement 44a (s. 4), das über eine jeweilige Stütze 35 der Trägervorrichtung mit der Trägerplatte 30 in Verbindung steht (s.u.). Die Stütze ist dabei zumindest teilweise in der Hülse aufnehmbar und vertikal in dieser verfahrbar (s.u.). Es können auch mehr als vier oder weniger als vier Hubelemente 32 bereitgestellt sein. Beispielsweise kann die Hubvorrichtung auch durch ein einziges Hubelement gebildet sein. Alternativ kann die Hubvorrichtung auch ohne Stützen 35 ausgebildet sein, und das Stützelement 44a (s. 4) der Hubelemente direkt an der Trägerplatte 30 angreifen (in den Figuren nicht gezeigt). Alternativ oder zusätzlich zu dem Stützelement 44a (s 4) kann ein in der Hülse 33 verfahrbarer und durch diese vertikal geführter Kolben (in den Figuren nicht gezeigt) vorgesehen sein. Beispielsweise kann das in den Figuren gezeigte Stützelement 44a als ein oberer Abschnitt eines Kolbens (nicht gezeigt) ausgebildet sein.As in 2 , 3 As shown, a lifting device 31 is provided below the carrier plate 30, which in 2 , 3 in the form of four lifting elements 32 (in the view of the 2 one of the lifting elements 32 is covered by the construction container 5), each of the lifting elements 32 is located at a corner of the 2 purely exemplary rectangular carrier plate 30. Each of the lifting elements 32 comprises a sleeve or bushing 33 and a support element 44a provided at least partially within the sleeve 33 and movable in the vertical direction (see 4 ), which is connected to the carrier plate 30 via a respective support 35 of the carrier device (see below). The support can be at least partially accommodated in the sleeve and can be moved vertically in it (see below). More than four or fewer than four lifting elements 32 can also be provided. For example, the lifting device can also be formed by a single lifting element. Alternatively, the lifting device can also be designed without supports 35, and the support element 44a (see 4 ) of the lifting elements directly engage the carrier plate 30 (not shown in the figures). Alternatively or in addition to the support element 44a (see 4 ) a piston (not shown in the figures) can be provided which can be moved in the sleeve 33 and guided vertically thereby. For example, the support element 44a shown in the figures can be designed as an upper section of a piston (not shown).

Die Arbeitsplatte 7 und die Hubvorrichtung 31 sind jeweils ortsfest in der Herstellvorrichtung 1 angeordnet. Hierzu kann die Hubvorrichtung 31 beispielsweise eine in 2 und 3 schematisch dargestellte Halterung 36 aufweisen, die an die Hülsen 33 der Hubelemente 32 angreift um diese ortsfest, d.h. maschinenfest, in der Herstellvorrichtung zu fixieren. Wie weiter unten im Detail beschrieben ist, ist die Hubvorrichtung 31 so ausgebildet, dass sie eine vertikale Kraft auf die Trägervorrichtung bzw. die Trägerplatte 30 ausübt, um den Baubehälter 5 von unten gegen die Arbeitsplatte 7 zu drücken und so den Baubehälter 5 in der Herstellvorrichtung 1 in der Betriebsposition zu halten, d.h. gegen ein Verrutschen während des Betriebs der Herstellvorrichtung zu sichern, und/oder den Baubehälter in die Betriebsposition zu bringen. Dies wird nachfolgend unter zusätzlicher Bezugnahme auf die 4 näher erläutert. 4 zeigt schematisch einen Schnitt durch ein Hubelement 32 der Hubvorrichtung 31.The worktop 7 and the lifting device 31 are each arranged in a fixed position in the production device 1. For this purpose, the lifting device 31 can, for example, be a 2 and 3 schematically illustrated holder 36, which engages the sleeves 33 of the lifting elements 32 in order to fix them in a stationary manner, i.e. machine-fixed, in the production device. As described in detail below, the lifting device 31 is designed such that it exerts a vertical force on the carrier device or the carrier plate 30 in order to press the construction container 5 from below against the worktop 7 and thus hold the construction container 5 in the production device 1 in the operating position, i.e. to secure it against slipping during operation of the production device, and/or to bring the construction container into the operating position. This will be explained below with additional reference to the 4 explained in more detail. 4 shows schematically a section through a lifting element 32 of the lifting device 31.

Nachfolgend wird mit Bezug auf 4 ein Hubelement näher beschrieben. Wie oben in Bezug auf 2, 3 beschrieben, weist das Hubelement 32 der Hubvorrichtung 31 eine ortsfest in der Herstellvorrichtung angebrachte Hülse 33 auf. Wie in 4 gezeigt ist, umfasst das Hubelement 32 weiter eine als Feder 38 ausgebildete Kraftaufbringungseinheit zum Erzeugen einer Kraft zumindest in der vertikalen Richtung, sowie ein Übertragungselement in Form einer oder mehrerer Kugeln 39, und ein Stützelement 44a als Teile einer Kraftübertragungseinheit zum Übertragen der in der vertikalen Richtung wirkenden Kraft von der Kraftaufbringungseinheit (Feder 38) auf die Stütze 35 der Trägervorrichtung und damit über ein oberes Ende 35b der Stütze 35 auf die Trägerplatte 30, auf der der Baubehälter 5 angeordnet ist.The following is based on 4 a lifting element is described in more detail. As above with regard to 2 , 3 described, the lifting element 32 of the lifting device 31 has a sleeve 33 fixed in the manufacturing device. As in 4 As shown, the lifting element 32 further comprises a force application unit designed as a spring 38 for generating a force at least in the vertical direction, as well as a transmission element in the form of one or more balls 39, and a support element 44a as parts of a force transmission unit for transmitting the force acting in the vertical direction from the force application unit (spring 38) to the support 35 of the carrier device and thus via an upper end 35b of the support 35 to the carrier plate 30 on which the construction container 5 is arranged.

Die Hülse 33 erstreckt sich von einem unteren Ende 33a zu einem oberen Ende 33b entlang einer Zentralachse M. Sie weist einen sich vom ersten zum zweiten Ende erstreckenden innenliegenden Hohlraum zur (zumindest teilweisen) Aufnahme der Feder 38, des Stützelements 44a und der Kugeln 39 auf. Die Hülse 33 ist zu ihrem unteren Ende 33a hin vorzugsweise verschlossen, und zu ihrem oberen Ende 33b hin zumindest teilweise offen ausgebildet. Am oberen, offen ausgebildeten Ende 33b ragt die Stütze 35 in den Hohlraum der Hülse 33 hinein. Am unteren Ende 33a der Hülse ist vorzugsweise ein in den Hohlraum hinein ragender Vorsprung 33c ausgebildet, der ein Widerlager für die Feder 38 bildet.The sleeve 33 extends from a lower end 33a to an upper end 33b along a central axis M. It has an internal cavity extending from the first to the second end for (at least partially) receiving the spring 38, the support element 44a and the balls 39. The sleeve 33 is preferably closed towards its lower end 33a and at least partially open towards its upper end 33b. At the upper, open end 33b, the support 35 projects into the cavity of the sleeve 33. At the lower end 33a of the sleeve, a projection 33c is preferably formed which projects into the cavity and forms an abutment for the spring 38.

Der Hohlraum der Hülse 33 ist vorzugsweise im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet mit der Zentralachse M als Mittelachse und einem vorzugsweise im Wesentlichen konstanten, insbesondere runden, Querschnitt senkrecht zur Zentralachse M. Am oberen Ende 33b der Hülse ist ein Verbreiterungsabschnitt 41 des Hohlraums ausgebildet, der einen Aufnahmeraum für die Kugeln 39 bildet. Der Verbreiterungsabschnitt 41 ist nach unten durch eine schräge Bodenfläche 42 begrenzt, die von der Zentralachse M weg schräg nach oben verläuft. Die Bodenfläche 42 bildet mit der Zentralachse M bzw. der vertikalen Richtung einen Winkel a (s. 5a, 6b), der beispielsweise 60° betragen kann. Der Verbreiterungsabschnitt 41 ist so ausgebildet, dass sich die Kugeln 39 auf der Bodenfläche 42 schräg zur Zentralachse M, d.h. mit einer ersten Richtungskomponente von der Zentralachse M weg und zugleich mit einer zweiten Richtungskomponente entlang der Zentralachse M vertikal nach oben bewegen können. Eine Bewegung der Kugeln 39 im Verbreiterungsabschnitt 41 kann beispielsweise durch eine Decke 43a und/oder eine Seitenwand 43b (s. 5a) des Verbreiterungsabschnitts 41 begrenzt werden.The cavity of the sleeve 33 is preferably essentially cylindrical with the central axis M as the central axis and a preferably essentially constant, in particular round, cross-section perpendicular to the central axis M. At the upper end 33b of the sleeve, a widening section 41 of the cavity is formed, which forms a receiving space for the balls 39. The widening section 41 is limited at the bottom by an inclined bottom surface 42, which runs diagonally upwards away from the central axis M. The bottom surface 42 forms an angle a with the central axis M or the vertical direction (see. 5a , 6b) , which can be 60°, for example. The widening section 41 is designed in such a way that the balls 39 on the base surface 42 can move obliquely to the central axis M, ie with a first directional component away from the central axis M and at the same time with a second directional component along the central axis M vertically upwards. A movement of the balls 39 in the widening section section 41 can, for example, be formed by a ceiling 43a and/or a side wall 43b (see 5a) of the widening section 41.

Das Hubelement weißt weiter das Stützelement 44a auf, das zusammen mit der Innenwandung der Hülse 33 (bzw. der den Hohlraum der Hülse begrenzenden Wandung) einen Aufnahmeraum für die Kugeln 39 bildet. Vorzugsweise weist das Stützelement 44a eine schräge Seitenwand 45 auf, die mit der Zentralachse M bzw. der vertikalen Richtung einen Winkel β bildet (s. 5a, 6b), der beispielsweise 30° betragen kann. In 5a ist die Seitenwand 45 des Stützelements 44a als eine ebene Fläche ausgebildet, sodass der Winkel β einen konstanten Wert aufweist; die Seitenwand 45 kann jedoch, wie in 4 gezeigt, z.B. auch gewölbt oder gekrümmt ausgebildet sein, sodass der Winkel β über die Fläche der Seitenwand 45 variiert. Eine Abmessung bzw. ein Querschnitt des Stützelements 44a senkrecht zur Zentralachse M ist so gewählt, dass zwischen einer den Hohlraum der Hülse 33 begrenzenden Wandung und dem Stützelement 44a im Wesentlichen kein Spalt ist bzw. ein Spalt, der leidlich so klein ist, dass die Kugeln 39 (oder andere Übertragungskraftelemente) nicht in den Spalt hinein passen oder diesen blockieren.The lifting element further comprises the support element 44a, which together with the inner wall of the sleeve 33 (or the wall delimiting the hollow space of the sleeve) forms a receiving space for the balls 39. Preferably, the support element 44a comprises an inclined side wall 45, which forms an angle β with the central axis M or the vertical direction (see. 5a , 6b) , which can be 30°, for example. In 5a the side wall 45 of the support element 44a is formed as a flat surface so that the angle β has a constant value; however, the side wall 45 can, as in 4 shown, eg also be curved or arched, so that the angle β varies over the surface of the side wall 45. A dimension or a cross section of the support element 44a perpendicular to the central axis M is selected such that there is essentially no gap between a wall delimiting the cavity of the sleeve 33 and the support element 44a or a gap which is reasonably small enough that the balls 39 (or other transmission force elements) do not fit into the gap or block it.

Die Feder 38 (Kraftausbildungselement) ist in dem Hohlraum der Hülse 33 angeordnet und erstreckt sich entlang der Zentralachse M, sodass sie eine entlang der Zentralachse M vertikal nach oben wirkende Kraft auf das Stützelement 44a ausübt. Die auf das Stützelement 44a ausgeübte Kraft wird über die Kugel 39 (Übertragungselement) und über die Stütze 35 (und ggf. weiter über das obere Ende 35b der Stütze 35) auf die Trägerplatte 30 übertragen. Vorzugsweise erstreckt sich die Feder 38 vom unteren Ende der Hülse 33a bis zum Stützelement 44a. Somit ist die Feder 38 vorzugsweise vollständig im Hohlraum der Hülse 33 aufgenommen.The spring 38 (force-forming element) is arranged in the cavity of the sleeve 33 and extends along the central axis M, so that it exerts a force acting vertically upwards along the central axis M on the support element 44a. The force exerted on the support element 44a is transmitted to the carrier plate 30 via the ball 39 (transmission element) and via the support 35 (and possibly further via the upper end 35b of the support 35). The spring 38 preferably extends from the lower end of the sleeve 33a to the support element 44a. The spring 38 is thus preferably completely accommodated in the cavity of the sleeve 33.

Die Feder 38 kann beispielsweise als eine Spiralfeder, Druckfeder oder pneumatische Feder ausgebildet sein. Es können auch mehrere gleichartige oder verschiedene Federn vorgesehen sein.The spring 38 can be designed, for example, as a spiral spring, compression spring or pneumatic spring. Several similar or different springs can also be provided.

Die Stütze 35 ist integral mit der Trägerplatte 30 ausgebildet oder, wie in 4 gezeigt, an ihrem oberen Ende 35b mittels einem Befestigungselement, z.B. einer Schraube 51, lösbar mit der Trägerplatte 30 verbunden. Die Stütze erstreckt sich von ihrem oberen Ende 35b zu einem unteren Ende 35a, vorzugsweise entlang der Zentralachse M, wobei sie sich mit ihrem unteren Ende 35a in den Hohlraum der Hülse 33, in der Darstellung der 4 in den Verbreiterungsabschnitt 41 der Hülse 33, so hinein erstreckt, dass das untere Ende 35a zumindest teilweise die Kugeln 39 des Hubelements 32 berührt.The support 35 is formed integrally with the carrier plate 30 or, as in 4 shown, detachably connected to the carrier plate 30 at its upper end 35b by means of a fastening element, eg a screw 51. The support extends from its upper end 35b to a lower end 35a, preferably along the central axis M, with its lower end 35a extending into the cavity of the sleeve 33, in the illustration of the 4 into the widened portion 41 of the sleeve 33, such that the lower end 35a at least partially touches the balls 39 of the lifting element 32.

Weiter kann die Stütze 35 an ihrem unteren Ende 35a eine zentrale Ausnehmung 53 aufweisen, die zur Aufnahme eines oberen Endes oder oberen Endabschnitts des Stützelements 44a ausgebildet ist.Furthermore, the support 35 can have a central recess 53 at its lower end 35a, which is designed to receive an upper end or upper end portion of the support element 44a.

Zusammen bilden die Bodenfläche 42 des Verbreiterungsabschnitts 41 der Hülse 33, die Seitenwand 45 des Stützelements 44a, die Kugeln 39 und das untere Ende 35a der Stütze 35 eine Kraftübertragungseinheit zum Übertragen der von der Feder 38 in der vertikalen Richtung aufgebrachten Kraft auf die Trägerplatte 30.Together, the bottom surface 42 of the widening portion 41 of the sleeve 33, the side wall 45 of the support member 44a, the balls 39 and the lower end 35a of the support 35 form a force transmission unit for transmitting the force applied by the spring 38 in the vertical direction to the support plate 30.

Optional kann die Stütze 35, wie in 4 gezeigt, einen Betätigungsmechanismus 55, beispielsweise in Form eines Stempels, umfassen, der dazu ausgebildet ist, eine entlang der Zentralachse M nach unten wirkende Kraft auf das Stützelement 44a auszuüben, um das Stützelement 44a entgegen der Kraft der Feder 38 in der Hülse 33 nach unten zu drücken. Dabei rutschen die Kugeln 39 in die Hülse 33 herunter und die auf die Trägerplatte 30 ausgeübte Kraft wird aufgehoben und die Trägerplatte 30 kann sich in die untere Position bewegen. Somit ist es beispielsweise möglich, den Baubehälter 5 zu entnehmen.Optionally, the support 35, as in 4 shown, comprise an actuating mechanism 55, for example in the form of a stamp, which is designed to exert a force acting downwards along the central axis M on the support element 44a in order to press the support element 44a downwards in the sleeve 33 against the force of the spring 38. The balls 39 thereby slide down into the sleeve 33 and the force exerted on the carrier plate 30 is canceled and the carrier plate 30 can move into the lower position. It is thus possible, for example, to remove the construction container 5.

Im Betrieb der in 1 gezeigten Herstellvorrichtung 1 wird zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts zuerst der Träger 10 um eine Höhe abgesenkt, die einer gewünschten Schichtdicke einer aufzubringenden Aufbaumaterialschicht entspricht. Der Beschichter 16 fährt zu dem Vorratsbehälter 14 und nimmt aus ihm eine zum Aufbringen einer Schicht ausreichende Menge des Aufbaumaterials 15 auf. Dann fährt der Beschichter 16 über das Baufeld 8, bringt dort Aufbaumaterial 15 auf die Bauunterlage oder eine bereits vorher vorhandene Schicht auf und zieht es zu einer Aufbaumaterialschicht aus. Das Aufbringen erfolgt zumindest über den gesamten Querschnitt des herzustellenden Objekts 2, vorzugsweise über das gesamte Baufeld 8. Optional wird das aufgebrachte Aufbaumaterial mittels der Strahlungsheizung 17 auf eine Arbeitstemperatur aufgeheizt.In operation of the 1 In the manufacturing device 1 shown, to produce a three-dimensional object, the carrier 10 is first lowered by a height that corresponds to a desired layer thickness of a building material layer to be applied. The coater 16 moves to the storage container 14 and takes from it a sufficient amount of the building material 15 to apply a layer. The coater 16 then moves over the construction field 8, applies building material 15 to the construction base or a previously existing layer and draws it out to form a building material layer. The application takes place at least over the entire cross section of the object 2 to be produced, preferably over the entire construction field 8. Optionally, the applied building material is heated to a working temperature by means of the radiant heater 17.

Anschließend wird der Querschnitt des herzustellenden Objekts 2 von dem Laserstrahl 22 abgetastet, sodass das Aufbaumaterial 15 an Stellen verfestigt wird, die dem Querschnitt des herzustellenden Objekts 2 entsprechen. Im Falle eines pulverförmigen Aufbaumaterials werden dabei die Pulverkörner an diesen Stellen mittels der durch die Strahlung eingebrachten Energie teilweise oder vollständig aufgeschmolzen, so dass sie nach einer Abkühlung miteinander verbunden als Festkörper vorliegen. Diese Schritte werden solange wiederholt, bis das Objekt 2 fertiggestellt ist und der Prozesskammer 3 entnommen werden kann.The cross-section of the object 2 to be produced is then scanned by the laser beam 22 so that the building material 15 is solidified at points that correspond to the cross-section of the object 2 to be produced. In the case of a powdered building material, the powder grains are partially or completely melted at these points using the energy introduced by the radiation so that after cooling they are bonded together as a solid body. These steps are repeated until the object 2 is finished and can be removed from the process chamber 3.

Vor der Herstellung eines oder mehrerer Objekte 2 wird der Baubehälter 5 in die Herstellvorrichtung 1 eingebracht, falls es sich um einen Wechselbehälter handelt, oder zumindest durch die oben beschriebene Hubvorrichtung in eine Betriebsposition gebracht und während des Herstellungsvorgangs in der Betriebsposition gehalten. Dies wird nachfolgend für die oben in Bezug auf die 2 bis 4 beschriebene Hubvorrichtung, und mit zusätzlicher Bezugnahme auf die 5a-5d, 6a und 6b beschrieben.Before the production of one or more objects 2, the construction container 5 is introduced into the production device 1 if it is a swap container, or at least brought into an operating position by the lifting device described above and held in the operating position during the production process. This is described below for the above-described 2 to 4 described lifting device, and with additional reference to the 5a-5d, 6a and 6b described.

Wenn der Baubehälter 5 in die Herstellvorrichtung 1 eingebracht und auf die Trägerplatte 30 aufgesetzt ist, ist das Stützelement 44a der Hubelemente 32 jeweils in einem unteren (ersten) Bereich der Hülse 33 vorgesehen, wie schematisch in 5a gezeigt. Dabei sind die Kugeln 39 in dem zwischen dem Stützelement 44a bzw. dessen oberen Ende oder oberen Endabschnitts und der Innenwandung der Hülse 33 gebildeten Aufnahmeraum vorgesehen. Die Kugeln 39 stützen sich dabei nach unten auf dem verjüngend ausgebildeten Stützelement 44a ab. Die Trägerplatte 30 ist über die Stützen 35 bzw. deren Unterseite am unteren Ende 35a auf den Kugeln 39 abgestützt. Eine Bewegung der Kugeln 39 nach oben hin wird durch die Stütze 35 verhindert bzw. nur in dem Maß erlaubt, in dem sich das Stützelement 44a nach oben bewegt (s.u.).When the construction container 5 is introduced into the manufacturing device 1 and placed on the carrier plate 30, the support element 44a of the lifting elements 32 is provided in a lower (first) region of the sleeve 33, as shown schematically in 5a shown. The balls 39 are provided in the receiving space formed between the support element 44a or its upper end or upper end section and the inner wall of the sleeve 33. The balls 39 are supported downwards on the tapered support element 44a. The carrier plate 30 is supported on the balls 39 via the supports 35 or their underside at the lower end 35a. An upward movement of the balls 39 is prevented by the support 35 or only permitted to the extent that the support element 44a moves upwards (see below).

Durch die Kraft der Feder 39, welche zumindest teilweise vertikal nach oben entlang der Zentralachse M wirkt, werden das Stützelement 44a, und somit auch die Kugeln 39, die Stütze 35 und die Trägerplatte 30 mit dem Baubehälter 5, nach oben gedrückt. Eine Wegübersetzung zwischen einer von der Trägerplatte 30 zurückgelegten Wegstrecke (dritter Wirkungsweg, s.u.) zu einer vom Stützelement 44a zurückgelegten Wegstrecke ist dabei im Wesentlichen 1:1. Ebenso ist eine Kraftübertragung (Kraftübersetzung) vom Stützelement 44a auf die Stütze 35 der Trägervorrichtung im Wesentlichen 1:1, zumindest wenn man von, z.B. reibungsbedingten, Kraftverlusten absieht. Mit anderen Worten ist die auf die Trägervorrichtung übertragene Kraft über den ersten Bereich (s. auch 6a, 6b, erster Bereich 61) im Wesentlichen gleich groß wie die von der Feder aufgebrachte Kraft.The force of the spring 39, which acts at least partially vertically upwards along the central axis M, pushes the support element 44a, and thus also the balls 39, the support 35 and the carrier plate 30 with the construction container 5, upwards. A path ratio between a path covered by the carrier plate 30 (third path of action, see below) and a path covered by the support element 44a is essentially 1:1. Likewise, a force transmission (force transmission) from the support element 44a to the support 35 of the carrier device is essentially 1:1, at least if one disregards force losses, e.g. due to friction. In other words, the force transmitted to the carrier device over the first area (see also 6a , 6b , first region 61) is essentially equal to the force applied by the spring.

Hier und im Folgenden werden die zurückgelegten Wegstrecken der einzelnen Elemente der Hubvorrichtung und der Trägervorrichtung auch als Wirkungswege bezeichnet.Here and in the following, the distances covered by the individual elements of the lifting device and the support device are also referred to as effective paths.

In 5b erreicht der Mittelpunkt der Kugeln 39 eine Höhe in der Hülse 33, an der der Verbreiterungsabschnitt 41 der Hülse beginnt. Wird das Stützelement 44a mit den Kugeln weiter nach oben bewegt, wie in 5c gezeigt, weichen die Kugeln 39 der Seitenwand 45 des Stützelements 44a in den Verbreiterungsabschnitt 41 hinein aus und bewegen sich dabei auf dessen Bodenfläche 42 von der Zentralachse M weg. Somit wird die Bewegung des Stützelements 44a in vertikaler Richtung in eine vertikale und horizontale Richtungskomponente der Kugeln 39 aufgeteilt. Dabei verläuft lediglich die vertikale Richtungskomponente der Bewegung der Kugeln parallel zur Bewegungsrichtung des Stützelements 44a und der Trägerplatte 30 (s. Übergangsbereich 62 und zweiter Bereich 63 in 6a, 6b).In 5b the center of the balls 39 reaches a height in the sleeve 33 at which the widening section 41 of the sleeve begins. If the support element 44a with the balls is moved further upwards, as in 5c shown, the balls 39 of the side wall 45 of the support element 44a move into the widening section 41 and move away from the central axis M on its bottom surface 42. Thus, the movement of the support element 44a in the vertical direction is divided into a vertical and horizontal directional component of the balls 39. Only the vertical directional component of the movement of the balls runs parallel to the direction of movement of the support element 44a and the carrier plate 30 (see transition area 62 and second area 63 in 6a , 6b) .

Eine Wegübersetzung zwischen einer von der Trägerplatte 30 zurückgelegten Wegstrecke bzw. einem zweiten Wirkungsweg zu einer vom Stützelement 44a zurückgelegten Wegstrecke bzw. einem ersten Wirkungsweg ist dabei kleiner als 1. Dementsprechend ist eine Kraftübertragung (Kraftübersetzung) vom Stützelement 44a auf die Trägervorrichtung größer als 1. Mit anderen Worten ist die auf die Trägervorrichtung übertragene Kraft bei der in 5c und 5d dargestellten Situation größer als die von der Feder aufgebrachte Kraft.A path ratio between a path covered by the carrier plate 30 or a second path of action to a path covered by the support element 44a or a first path of action is smaller than 1. Accordingly, a force transmission (force ratio) from the support element 44a to the carrier device is greater than 1. In other words, the force transmitted to the carrier device at the 5c and 5d situation shown is greater than the force applied by the spring.

In 5d ist eine Endstellung des Hubelements erreicht. Die Kugeln 39 stoßen dabei an der Decke 43a und/oder der Seitenwand 43b (s. 5a) des Verbreiterungsabschnitts 41 an, was eine weitere Bewegung der Kugeln 39 und somit auch des Stützelements 44a verhindert.In 5d an end position of the lifting element is reached. The balls 39 hit the ceiling 43a and/or the side wall 43b (see 5a) of the widening section 41, which prevents further movement of the balls 39 and thus also of the support element 44a.

Es sei erwähnt, dass die Kugeln 39 zumindest ab dem Zeitpunkt, zu dem sie in den Verbreiterungsabschnitt 41 ausweichen (5c, 5d), im Zusammenwirken mit der Bodenfläche 42 des Verbreiterungsabschnitts 41 der Hülse 33 und der Seitenwand 45 des Stützelements 44a, eine Bewegung des Stützelements in der Hülse 33 nach unten verhindern. Die Kraftübertragungseinheit weist somit zumindest bereichsweise eine selbsthemmende Funktion in Bezug auf eine Bewegung nach unten auf.It should be noted that the balls 39 at least from the moment they move into the widening section 41 ( 5c , 5d ), in cooperation with the bottom surface 42 of the widening section 41 of the sleeve 33 and the side wall 45 of the support element 44a, prevent a downward movement of the support element in the sleeve 33. The force transmission unit thus has a self-locking function with respect to a downward movement, at least in some areas.

Die Weg- und Kraftübertragung durch die Hubvorrichtung 31 wird nachfolgend nochmals anhand der 6a und 6b verdeutlicht. 6b zeigt schematisch die Bewegung einer Kugel 39 während der Aufwärtsbewegung des Stützelements 44a in der Hülse 33. Die gestrichelte Linie stellt die Trajektorie des Kugelmittelpunkts dar, und durchgezogene Linien stellen die Innenwandung der Hülse 33, einschließlich der Bodenfläche 42 des Verbreiterungsabschnitts 41, an der sich die Kugel 39 entlang bewegt, und die Seitenwand 45 des Stützelements 44a dar. 6a zeigt schematisch als gestrichelte Linie die von der Feder 39 aufgebrachte Kraft F (in N) in Abhängigkeit eines Verfahrwegs z (zurückgelegte Wegstrecke bzw. Wirkungsweg; in mm) des Stützelements 44a, sowie die auf die Trägervorrichtung wirkende Kraft (F in N) in Abhängigkeit des Verfahrwegs (zurückgelegte Wegstrecke bzw. Wirkungsweg, z in mm), in 6a als durchgezogenen Linie dargestellt. Der Verfahrweg (zurückgelegte Wegstrecke bzw. Wirkungsweg) z ist in 6a auf der Abszissenachse, die aufgebrachte Kraft bzw. resultierende Kraft F auf der Ordinatenachse aufgetragen.The path and force transmission by the lifting device 31 is described again below using the 6a and 6b clarified. 6b shows schematically the movement of a ball 39 during the upward movement of the support element 44a in the sleeve 33. The dashed line represents the trajectory of the ball center, and solid lines represent the inner wall of the sleeve 33, including the bottom surface 42 of the widening section 41 along which the ball 39 moves, and the side wall 45 of the support element 44a. 6a shows schematically as a dashed line the force F (in N) applied by the spring 39 as a function of a travel path z (distance traveled or effective path; in mm) of the support element 44a, as well as the force acting on the carrier device (F in N) as a function of the travel path (distance traveled or effective path; in mm) travel, z in mm), in 6a as a solid line. The travel path (distance travelled or effective path) z is shown in 6a on the abscissa axis, the applied force or resulting force F on the ordinate axis.

Wie in 6b gezeigt bewegt sich die Kugel 39 im ersten (unteren) Bereich 61 der Hülse 33, d.h. bis der Mittelpunkt der Kugel 39 den Beginn des Verbreiterungsabschnitts 41 erreicht, im Wesentlichen vertikal nach oben. Somit wird im ersten Bereich 61 die in vertikaler Richtung über die vom Stützelement 44a im ersten Bereich 61 zurückgelegte Wegstrecke (dritter Wirkungsweg) wirkende Kraft so auf die Trägervorrichtung übertragen, dass sie im Wesentlichen gleich groß ist (Proportionalitätsfaktor 1) wie die von der Feder 38 erzeugte Kraft. Mit anderen Worten findet im ersten Bereich 61 im Wesentlichen keine Kraftverstärkung durch die Hubvorrichtung statt. Im Diagramm der 6a entspricht dies dem Bereich bis zum Verfahrweg z1 (ca. 90 mm).As in 6b shown, the ball 39 moves essentially vertically upwards in the first (lower) region 61 of the sleeve 33, i.e. until the center of the ball 39 reaches the beginning of the widening section 41. Thus, in the first region 61, the force acting in the vertical direction over the distance covered by the support element 44a in the first region 61 (third path of action) is transmitted to the carrier device in such a way that it is essentially the same size (proportionality factor 1) as the force generated by the spring 38. In other words, in the first region 61, there is essentially no force amplification by the lifting device. In the diagram of the 6a This corresponds to the area up to the travel distance z1 (approx. 90 mm).

Anschließend bewegt sich die Kugel 39 über die Kante, die zwischen dem vertikalen Abschnitt der Wandung der Hülse 33 und der Bodenfläche 42 des Verbreiterungsabschnitts 41 der Hülse 33 gebildet ist, in 6a als gekrümmte Trajektorie des Kugelmittelpunkts dargestellt. In diesem Übergangsbereich 62 folgen eine Wegübersetzung und eine Kraftübertragung jeweils einem nicht-linearen Zusammenhang, wobei die Wegübersetzung zwischen dem Stützelement 44a (erster Wirkungsweg) und der Trägervorrichtung (zweiter Wirkungsweg) kleiner als eins ist und die Kraftübertragung bzw. Kraftübersetzung zwischen dem Stützelement 44a und der Trägervorrichtung größer als eins ist. Mit anderen Worten findet im Übergangsbereich 62 eine Kraftverstärkung durch die Hubvorrichtung statt, sodass eine auf die Trägervorrichtung übertragene Kraft bzw. Anpresskraft des Baubehälters 5 gegen die Arbeitsplatte 7 größer als die von der Feder 38 erzeugte Federkraft ist. Im Diagramm der 6a entspricht dies dem Bereich zwischen dem Verfahrweg z1 (ca. 90 mm) und dem Verfahrweg z2 (ca. 92 mm). Ein Proportionalitätsfaktor der Kraftverstärkung ist dabei nicht konstant, sondern ändert sich über den Verfahrweg z. Der Proportionalitätsfaktor kann sich dabei insbesondere kontinuierlich über den Verfahrweg z ändern, was in der Darstellung der 6a aufgrund der linearen Interpolation weniger Messpunkte im Bereich zwischen z1 und z2 jedoch nicht gezeigt ist.The ball 39 then moves over the edge formed between the vertical section of the wall of the sleeve 33 and the bottom surface 42 of the widening section 41 of the sleeve 33, in 6a as a curved trajectory of the sphere's center. In this transition area 62, a path translation and a force transmission each follow a non-linear relationship, whereby the path translation between the support element 44a (first path of action) and the carrier device (second path of action) is less than one and the force transmission or force translation between the support element 44a and the carrier device is greater than one. In other words, in the transition area 62, a force amplification takes place through the lifting device, so that a force transmitted to the carrier device or contact force of the construction container 5 against the worktop 7 is greater than the spring force generated by the spring 38. In the diagram of the 6a This corresponds to the area between the travel path z1 (approx. 90 mm) and the travel path z2 (approx. 92 mm). A proportionality factor of the force amplification is not constant, but changes over the travel path z. The proportionality factor can change continuously over the travel path z, which can be seen in the representation of the 6a However, due to the linear interpolation of a few measuring points in the range between z1 and z2, this is not shown.

Anschließend bewegt sich die Kugel 39 in einem zweiten Bereich 63 entlang der Bodenfläche 42 des Verbreiterungsabschnitts 41 der Hülse 33. In diesem zweiten Bereich 63 folgen eine Wegübersetzung und eine Kraftübertragung jeweils einem linearen Zusammenhang, wobei die Wegübersetzung zwischen dem Stützelement 44a (erster Wirkungsweg) und der Trägervorrichtung (zweiter Wirkungsweg) kleiner als eins ist und die Kraftübertragung bzw. Kraftübersetzung zwischen dem Stützelement 44a und der Trägervorrichtung größer als eins ist, mit jeweils einem im Wesentlichen konstanten Proportionalitätsfaktor (lineare Weg- und Kraftübertragung). Ein Proportionalitätsfaktor der Kraftverstärkung im zweiten Bereich 63 kann beispielsweise ca. 2 sein, d.h. die Anpresskraft ist im Wesentlichen doppelt do groß wie die von der Feder aufgebrachte Kraft. Im Diagramm der 6a entspricht dies einem Verfahrweg größer als z2 (ca. 92 mm). Somit findet auch im zweiten Bereich 63 eine Kraftverstärkung durch die Hubvorrichtung statt, sodass eine auf die Trägervorrichtung übertragene Kraft bzw. Anpresskraft des Baubehälters 5 gegen die Arbeitsplatte 7 größer als die von der Feder 38 ausgeübte Federkraft ist.The ball 39 then moves in a second region 63 along the bottom surface 42 of the widening section 41 of the sleeve 33. In this second region 63, a path transmission and a force transmission each follow a linear relationship, the path transmission between the support element 44a (first path of action) and the carrier device (second path of action) being less than one and the force transmission or force transmission between the support element 44a and the carrier device being greater than one, each with a substantially constant proportionality factor (linear path and force transmission). A proportionality factor of the force amplification in the second region 63 can be, for example, approximately 2, ie the contact force is essentially twice as large as the force applied by the spring. In the diagram of the 6a This corresponds to a travel path greater than z2 (approx. 92 mm). Thus, in the second area 63, a force amplification by the lifting device also takes place, so that a force transmitted to the support device or contact force of the construction container 5 against the worktop 7 is greater than the spring force exerted by the spring 38.

Ein Proportionalitätsfaktor der Kraftverstärkung im zweiten Bereich 63 und im Übergangsbereich 62 ist bei der hier beschriebenen Hubvorrichtung unter anderem abhängig vom Winkel a, den die Bodenfläche 42 des Verbreiterungsabschnitts 41 der Hülse 33 mit der vertikalen Richtung bzw. der Zentralachse M (s. 5a, 6b) bildet, und/oder vom Winkel β, den die Seitenwand 45 des Stützelements 44a mit der vertikalen Richtung bzw. der Zentralachse M (s. 5a, 6b) bildet. Mit anderen Worten kann ein gewünschter Proportionalitätsfaktor der Kraftverstärkung, und damit eine gewünschte Kraft, die mittels der Hubvorrichtung auf die Trägervorrichtung aufgebracht wird, durch geeignete Wahl des Winkels α und/oder des Winkels β erzielt werden. Beispielweise kann ein Proportionalitätsfaktor der Kraftverstärkung von einem geometrischen Verhältnis zwischen den Wirkungswegen (das bedeutet z.B., ein Verhältnis zwischen deren Längen oder ein Winkel zwischen deren Erstreckungsrichtungen) und/oder in einem mathematischen Zusammenhang mit dem Winkel α und/oder mit dem Winkel β stehen. Dieser mathematische Zusammenhang kann u.a. aus trigonometrischen Funktionen, deren Argumente der Winkel α und/oder der Winkel β sein können, bestehen. Wie oben erwähnt kann sich aufgrund von, z.B. durch Reibung bedingte, Kraftverluste ein effektiver Proportionalitätsfaktor ergeben, der kleiner als ein Proportionalitätsfaktor ist. Ein effektiver Proportionalitätsfaktor kann, ähnlich wie ein Proportionalitätsfaktor, u.a. durch einen Reibungsfaktor bestimmt werden. Ein effektiver Proportionalitätsfaktor kann von einem Reibungskoeffizient abhängen bzw. mit einem Reibungskoeffizienten in einem mathematischen Zusammenhang stehen. Ähnlich wie ein Proportionalitätsfaktor kann ein effektiver Proportionalitätsfaktor darüber hinaus vom Winkel α und/oder vom Winkel β abhängen bzw. mit dem Winkel α bzw. mit dem Winkel β in einem mathematischen Zusammenhang stehen.In the lifting device described here, a proportionality factor of the force amplification in the second region 63 and in the transition region 62 depends, among other things, on the angle a which the bottom surface 42 of the widening section 41 of the sleeve 33 makes with the vertical direction or the central axis M (see 5a , 6b) and/or from the angle β which the side wall 45 of the support element 44a forms with the vertical direction or the central axis M (see 5a , 6b) In other words, a desired proportionality factor of the force amplification, and thus a desired force which is applied to the carrier device by means of the lifting device, can be achieved by suitable selection of the angle α and/or the angle β. For example, a proportionality factor of the force amplification can depend on a geometric relationship between the paths of action (this means, for example, a relationship between their lengths or an angle between their directions of extension) and/or can be mathematically related to the angle α and/or the angle β. This mathematical relationship can consist, among other things, of trigonometric functions whose arguments can be the angle α and/or the angle β. As mentioned above, force losses, e.g. due to friction, can result in an effective proportionality factor which is smaller than a proportionality factor. An effective proportionality factor can, like a proportionality factor, be determined by a friction factor, among other things. An effective proportionality factor can depend on a friction coefficient or be mathematically related to a friction coefficient. Similar to a proportionality factor, an effective proportionality factor can also depend on the angle α and/or the angle β or be mathematically related to the angle α or the angle β.

Die hier beschriebene Hubvorrichtung kann so ausgebildet sein, dass eine durch die Kraftübertragungseinheit auf die Trägervorrichtung übertragene Kraft nur über den Übergangsbereich 62 und den zweiten Bereich 63 (s. 6b) wirkt, während über den ersten Bereich 61 die Federkraft bzw. von der Kraftaufbringungseinheit erzeugte Kraft unmittelbar auf die Trägervorrichtung wirkt.The lifting device described here can be designed such that a force transmitted by the force transmission unit to the carrier device only passes through the transition region 62 and the second region 63 (see 6b) acts, while via the first region 61 the spring force or force generated by the force application unit acts directly on the carrier device.

Im Übergangsbereich 62 und im zweiten Bereich 63 erfordert die oben beschriebene Wegübersetzung zwischen dem Stützelement 44a und der Trägervorrichtung eine relative Bewegung des Stützelements 44a gegenüber der Stütze 35. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert sein, durch eine ausreichende Beabstandung des oberen Endes des Stützelements 44a vom unteren Ende 35a der Stütze 35, wie in 5a bis 5d schematisch gezeigt. Dabei können z.B. die Stütze 35 und/oder die Trägerplatte 30, aufgrund ihres Gewichts, einen Widerstand ausüben, indem die Feder über das Stützelement 44a eine Kraft nach oben ausübt.In the transition region 62 and in the second region 63, the path transmission between the support element 44a and the carrier device described above requires a relative movement of the support element 44a with respect to the support 35. This can be achieved, for example, by sufficiently spacing the upper end of the support element 44a from the lower end 35a of the support 35, as in 5a to 5d shown schematically. In this case, for example, the support 35 and/or the carrier plate 30 can exert a resistance due to their weight in that the spring exerts a force upwards via the support element 44a.

Es sei noch bemerkt, dass die Bewegung der Kugeln 39 ein Rollen sein kann. Die Kugeln können jedoch auch entlang der jeweiligen Flächen gleiten, oder die Bewegung kann als ein Wälzvorgang implementiert sein.It should be noted that the movement of the balls 39 can be a rolling movement. However, the balls can also slide along the respective surfaces, or the movement can be implemented as a rolling movement.

Vorzugsweise kommt die im ersten Bereich 61 (s. 6b) wirkende Weg- und Kraftübersetzung zwischen dem Stützelement 44a und der Trägervorrichtung dann zum Einsatz, wenn der Baubehälter 5 in die Herstellvorrichtung 1 eingebracht wird, um den Baubehälter 5 nach oben in Richtung der Arbeitsplatte 7, d.h. in Richtung der bestimmungsgemäßen Betriebsposition, in der er mit seinem oberen Rand gegen die Unterseite 7b der Arbeitsplatte 7 anstößt (in den Figuren nicht gezeigt), zu bringen. Weist der Baubehälter 5 nur noch einen geringen Abstand, z.B. wenige Millimeter, von der bestimmungsgemäßen Betriebsposition auf, d.h. wenn der Baubehälter 5 fast von unten an die Arbeitsplatte 7 anstößt, dann wirkt vorzugsweise die Weg- und Kraftübersetzung zwischen dem Stützelement 44a und der Trägervorrichtung im Übergangsbereich 62 und/oder im zweiten Bereich 63. Damit kann, bei einer kleinen Bewegungskomponente der Trägervorrichtung über den verbleibenden Weg bis zum Anstoßen des Baubehälters 5 an die Arbeitsplatte (Betriebsposition), eine möglichst große Kraft auf die Trägervorrichtung ausgeübt werden, welche den Baubehälter 5 schließlich gegen die Arbeitsplatte 7 drückt, um diesen gegen ein Verrutschen zu sichern, d.h. in der Betriebsposition zu halten. Die Hubvorrichtung muss dabei nicht bis zu der in 5d gezeigten Endstellung des Hubelements gebracht werden. Die Betriebsposition des Baubehälters 5 kann beispielsweise auch in einem Zustand des Hubelements zwischen den in 5c und 5d gezeigten Stellungen erreicht werden.Preferably the one in the first area 61 (see 6b) The path and force transmission between the support element 44a and the carrier device is used when the construction container 5 is introduced into the production device 1 in order to bring the construction container 5 upwards in the direction of the worktop 7, ie in the direction of the intended operating position in which it abuts with its upper edge against the underside 7b of the worktop 7 (not shown in the figures). If the construction container 5 is only a short distance, e.g. a few millimeters, from the intended operating position, i.e. if the construction container 5 almost hits the worktop 7 from below, then the path and force transmission between the support element 44a and the carrier device preferably acts in the transition area 62 and/or in the second area 63. This means that, with a small movement component of the carrier device over the remaining path until the construction container 5 hits the worktop (operating position), the greatest possible force can be exerted on the carrier device, which finally presses the construction container 5 against the worktop 7 in order to secure it against slipping, i.e. to hold it in the operating position. The lifting device does not have to be moved to the position shown in 5d The operating position of the construction container 5 can also be set, for example, in a state of the lifting element between the positions shown in 5c and 5d shown positions can be achieved.

Nach dem Bauvorgang kann der Baubehälter 5 mit der Bauplattform 11 und dem fertig hergestellten Objekt 2 aus der Herstellvorrichtung entnommen werden. Hierzu kann beispielsweise das Stützelement 44a durch den Betätigungsmechanismus 55 (s. 4) entgegen der Kraft der Feder 38 nach unten gedrückt werden.After the construction process, the construction container 5 with the construction platform 11 and the finished object 2 can be removed from the production device. For this purpose, for example, the support element 44a can be moved by the actuating mechanism 55 (see 4 ) are pressed downwards against the force of the spring 38.

Die Erfindung ist nicht auf die oben in Bezug auf 1 beschriebene Ausführungsform der Herstellvorrichtung und auf die in Bezug auf 2 bis 6b beschriebene Ausführungsform der Hubvorrichtung beschränkt. Insbesondere können geometrische Formen und/oder Abmessungen einzelner Elemente von den hier beschriebenen Formen und Abmessungen abweichen.The invention is not limited to the above-mentioned 1 described embodiment of the manufacturing device and to the with respect to 2 to 6b described embodiment of the lifting device. In particular, geometric shapes and/or dimensions of individual elements may differ from the shapes and dimensions described here.

Die Trägervorrichtung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt. Beispielsweise kann die Trägervorrichtung ohne die Stützen der Hubelemente ausgebildet sein. Zudem muss die Trägervorrichtung nicht separat von dem Baubehälter bereitgestellt sein, sondern kann z.B. integral mit diesem gebildet und/oder fest mit diesem verbunden sein, insbesondere wenn es sich bei dem Baubehälter nicht um einen Wechselbehälter handelt. Zudem muss der Baubehälter nicht auf der Trägervorrichtung angeordnet sein. Vielmehr kann die Trägervorrichtung auch an einer anderen Stelle als einer unteren Begrenzung des Baubehälters an diesem angreifen, z.B. an der Behälterwandung und/oder in einem mittleren oder oberen Bereich des Baubehälters.The carrier device is not limited to the embodiment described above. For example, the carrier device can be designed without the supports of the lifting elements. In addition, the carrier device does not have to be provided separately from the construction container, but can e.g. be formed integrally with it and/or firmly connected to it, especially if the construction container is not a swap container. In addition, the construction container does not have to be arranged on the carrier device. Rather, the carrier device can also engage the construction container at a point other than a lower boundary of the construction container, e.g. on the container wall and/or in a middle or upper region of the construction container.

Die Kraftaufbringungseinheit ist nicht auf eine oder mehrere Federn beschränkt. Beispielsweise kann die Kraftaufbringungseinheit anstelle oder zusätzlich zu einer oder mehreren Federn einen elektrischen Antrieb, umfassend zumindest einen Kolben und/oder einen Zahnriemen und/oder einen Kugelumlaufspinden, und/oder einen pneumatischen Antrieb, bevorzugt einen teleskopartigen pneumatischen Antrieb, besonders bevorzugt einen pneumatischen Teleskopzylinder, umfassen, oder mehrere gleichartige oder verschiedene dieser Elemente.The force application unit is not limited to one or more springs. For example, instead of or in addition to one or more springs, the force application unit can comprise an electric drive, comprising at least one piston and/or a toothed belt and/or a ball screw, and/or a pneumatic drive, preferably a telescopic pneumatic drive, particularly preferably a pneumatic telescopic cylinder, or several similar or different elements.

In der oben beschriebenen Ausführungsform ist die Kraftübertragungseinheit durch die schrägen Flächen der Hülse und des Stützelements (Bodenfläche 42 des Verbreiterungsabschnitts 41 der Hülse 33 und Seitenwand 45 des Stützelements 44a) und ein als eine oder mehrere Kugeln 39 ausgebildetes Übertragungselement, im Zusammenwirken mit der Unterseite der Stütze 35 der Trägervorrichtung, gebildet. Anstelle einer oder mehrerer Kugeln kann als Übertragungselement auch zumindest eine, vorzugsweise eine Mehrzahl, von Wälzkörpern und/oder Kulissen vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Übertragungselement keilförmig und/oder zylinderförmig ausgebildet sein, oder jedes andere geeignete Element verwendet werden, das dazu geeignet ist, sich entlang zumindest einer der schrägen Flächen zu bewegen, wenn die Kraftaufbringungseinheit die Kraft über den ersten Wirkungsweg bzw. im zweiten Bereich oder Übergangsbereich aufbringt, und die Kraft auf die Trägervorrichtung zu übertragen. Die Kraftübertragungseinheit kann auch nur eine schräge Fläche oder mehr als zwei schräge Flächen umfassen. Allgemein können auch die schrägen Flächen der Hülse und des Stützelements (Bodenfläche 42 und Seitenwand 45, s.o.) und/oder die Unterseite der Stütze 35 der Trägervorrichtung als Übertragungselement(e) bezeichnet werden.In the embodiment described above, the force transmission unit is formed by the inclined surfaces of the sleeve and the support element (bottom surface 42 of the widening section 41 of the sleeve 33 and side wall 45 of the support element 44a) and a transmission element designed as one or more balls 39, in cooperation with the underside of the support 35 of the carrier device. Instead of one or more balls, at least one, preferably preferably a plurality of rolling elements and/or guides can be provided. Alternatively or additionally, the transmission element can be wedge-shaped and/or cylindrical, or any other suitable element can be used that is suitable for moving along at least one of the inclined surfaces when the force application unit applies the force over the first path of action or in the second region or transition region, and for transmitting the force to the carrier device. The force transmission unit can also comprise only one inclined surface or more than two inclined surfaces. In general, the inclined surfaces of the sleeve and the support element (base surface 42 and side wall 45, see above) and/or the underside of the support 35 of the carrier device can also be referred to as transmission element(s).

Allgemein kann die Kraftübertragungseinheit zumindest zwei Übertragungselemente, z.B. die oben definierten Übertragungselemente, oder zwei Zylinder eines Kolbens, die unterschiedliche Durchmesser oder Querschnittsabmessungen aufweisen, umfassen und derart ausgebildet sein, dass die Kraft auf dem zweiten Wirkungsweg so auf die Trägervorrichtung übertragen wird, dass die Kraftübertragung auf die Trägervorrichtung nach einer Kraftübersetzung erfolgt, die im Zusammenhang mit einem Volumen- und/oder Oberflächen- und/oder Gewichtverhältnis zwischen den zwei Übertragungsmodulen steht.In general, the force transmission unit can comprise at least two transmission elements, e.g. the transmission elements defined above, or two cylinders of a piston, which have different diameters or cross-sectional dimensions, and can be designed such that the force is transmitted to the carrier device on the second path of action in such a way that the force is transmitted to the carrier device according to a force transmission which is related to a volume and/or surface and/or weight ratio between the two transmission modules.

Zudem kann die Kraftübertragungseinheit auch ohne ein Übertragungselement ausgebildet sein.In addition, the power transmission unit can also be designed without a transmission element.

Das Erzeugen der Kraft durch die Kraftaufbringungseinheit und das Übertragen der Kraft durch die Kraftübertragungseinheit auf die Trägervorrichtung muss nicht in der vertikalen Richtung erfolgen, sondern kann in jeder anderen beliebigen Richtung implementiert sein.The generation of the force by the force application unit and the transmission of the force by the force transmission unit to the support device does not have to take place in the vertical direction, but can be implemented in any other direction.

Auch wenn die vorliegende Erfindung anhand einer Lasersinter- bzw. Laserschmelzvorrichtung als additive Herstellvorrichtung beschrieben wurde, ist sie nicht auf das Lasersintern oder Laserschmelzen eingeschränkt. Sie kann auf beliebige Verfahren bzw. Vorrichtungen zum generativen Herstellen eines dreidimensionalen Objektes durch schichtweises selektives Verfestigen eines Aufbaumaterials angewendet werden.Even though the present invention has been described using a laser sintering or laser melting device as an additive manufacturing device, it is not limited to laser sintering or laser melting. It can be applied to any method or device for the generative production of a three-dimensional object by selectively solidifying a building material layer by layer.

Die Belichtungsvorrichtung kann beispielsweise einen oder mehrere Gas- oder Festkörperlaser oder jede andere Art von Laser wie z.B. Laserdioden, insbesondere VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) oder VECSEL (Vertical External Cavity Surface Emitting Laser), oder eine Zeile dieser Laser umfassen. Allgemein kann als Belichtungsvorrichtung jede Einrichtung verwendet werden, mit der Energie als Wellen- oder Teilchenstrahlung selektiv auf eine Schicht des Aufbaumaterials aufgebracht werden kann. Anstelle eines Lasers können beispielsweise eine andere Lichtquelle, ein Elektronenstrahl oder jede andere Energie- bzw. Strahlenquelle verwendet werden, die geeignet ist, das Aufbaumaterial zu verfestigen. Statt des Ablenkens eines Strahls kann auch das Belichten mit einem verfahrbaren Zeilenbelichter angewendet werden. Auch auf das selektive Maskensintern, bei dem eine ausgedehnte Lichtquelle und eine Maske verwendet werden, oder auf das High-Speed-Sintern (HSS), bei dem auf dem Aufbaumaterial selektiv ein Material aufgebracht wird, das die Strahlungsabsorption an den entsprechenden Stellen erhöht (Absorptionssintern) oder verringert (Inhibitionssintern), und dann unselektiv großflächig oder mit einem verfahrbaren Zeilenbelichter belichtet wird, kann die Erfindung angewendet werden.The exposure device can, for example, comprise one or more gas or solid-state lasers or any other type of laser such as laser diodes, in particular VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) or VECSEL (Vertical External Cavity Surface Emitting Laser), or a line of these lasers. In general, any device with which energy can be applied selectively to a layer of the building material as wave or particle radiation can be used as the exposure device. Instead of a laser, for example, another light source, an electron beam or any other energy or radiation source suitable for solidifying the building material can be used. Instead of deflecting a beam, exposure with a movable line exposure device can also be used. The invention can also be applied to selective mask sintering, in which an extended light source and a mask are used, or to high-speed sintering (HSS), in which a material is selectively applied to the build-up material which increases (absorption sintering) or reduces (inhibition sintering) the radiation absorption at the corresponding locations, and is then exposed non-selectively over a large area or with a movable line exposure device.

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

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 6824714 B1 [0004]

Claims

Lifting device for an additive manufacturing device (1), wherein the lifting device (31) is designed to exert a force in a first direction on a preferably exchangeable construction container (5) in the manufacturing device (1), wherein the lifting device (31) comprises: a carrier device (30, 35) for receiving the construction container (5), a force application unit (38) for generating a force acting in the first direction, and a force transmission unit (39, 42, 45, 52) for transmitting the force acting in the first direction from the force application unit (38) to the carrier device (30, 35), wherein the force transmission unit (39, 42, 45, 52) is designed to transmit the force acting in the first direction via a first path of action to the carrier device on a second path of action in the first direction, wherein the second path of action is smaller than the first path of action, such that the force transmitted from the force application unit (38) to the carrier device (30, 35) on the second path of action is greater than on the first path of action.

Lifting device according to Claim 1 , wherein the force transmission unit (39, 42, 45, 52) is further designed to transmit the force acting in the first direction via at least a third path of action to the carrier device (30, 35) in such a way that it is substantially equal to the force generated by the force application unit (38).

Lifting device according to Claim 2 , wherein the force transmission unit (39, 42, 45, 52) is further designed to transmit the force from the force application unit (38) to the carrier device (30, 35), wherein in a first region (61) the force is transmitted via at least the third path of action; and wherein in a second region (63) the force acting via the first path of action is transmitted to the carrier device on the second path of action; and wherein a transition region (62) is provided between the first and the second region, and wherein preferably the force in the transition region is transmitted to the carrier device on the second path of action in such a way that the force is transmitted to the carrier device (30, 35) according to a non-linear transmission.

Lifting device according to Claim 3 , wherein the force transmission unit (39, 42, 45, 52) is further designed such that in the second region (63) a linear relationship arises between the first and the second path of action, wherein a proportionality factor which indicates a geometric relationship between the second path of action and the first path of action is less than one; and that in the transition region (62) a non-linear relationship arises between the first and the second path of action.

Lifting device according to one of the Claims 1 until 4 , wherein the force transmission unit comprises at least one transmission element which is designed to transmit the force acting in the first direction from the force application unit (38) to the carrier device (30, 35).

Lifting device according to Claim 5 , wherein the force transmission unit comprises at least two transmission elements and is designed such that the force is transmitted to the carrier device on the second path of action such that the force is transmitted to the carrier device according to a force transmission which is related to a volume and/or surface and/or weight ratio between the two transmission elements.

Lifting device according to Claim 5 or 6 , wherein the force transmission unit comprises at least a first surface (42, 45) which forms a first angle (α, β) with the first direction, and wherein the transmission element (39) is designed such that it moves along the first surface when the force application unit (38) applies the force via the first path of action.

Lifting device according to Claim 7 , wherein the transmission element comprises at least one, preferably a plurality, of balls and/or rolling elements and/or guides, and/or wherein the transmission element is wedge-shaped and/or cylindrical.

Lifting device according to Claim 7 or 8th , wherein the force transmission unit further comprises a second surface (42, 45) which forms a second angle (α, β) with the first direction and which contacts the transmission element (39), wherein preferably the force transmission unit comprises a sleeve (33) which has the first surface (42), and/or wherein preferably the force transmission unit comprises a support element (44a) which has the second surface (45) and which is further preferably provided so as to be movable in the sleeve (33) along the first direction.

Lifting device according to one of the Claims 1 until 9 , wherein the support device comprises a third surface which is substantially perpendicular to the first direction and to which the force generated by the force application unit is transmitted by the force transmission unit.

Lifting device according to one of the Claims 1 until 10 , wherein the force application unit for generating the force acting in the first direction comprises: one or more springs, in particular one or more spiral springs and/or compression springs and/or pneumatic springs, and/or an electric drive comprising at least one toothed belt and/or a recirculating ball screw, and/or a pneumatic drive, preferably a telescopic pneumatic drive, particularly preferably a pneumatic telescopic cylinder.

Lifting device according to one of the Claims 1 until 11 , wherein the force transmission unit (39, 42, 45, 52) is designed such that the construction container (5) is held in an operating position during operation of the additive manufacturing device (1) by a force acting on the second path of action.

Lifting device according to one of the Claims 1 until 12 , wherein the force transmission unit (39, 42, 45, 52) is designed such that it prevents a movement of the carrier device (30, 35) opposite to the first direction.

Additive manufacturing device for producing a three-dimensional object (2) by layer-by-layer selective solidification of a construction material (15) in a construction field (8), comprising a construction container (5), the upper boundary of which defines the construction field (8), and a lifting device (31) according to one of the Claims 1 until 13 .

Additive manufacturing device according to Claim 14 , further comprising a plate (7) which is arranged on a side of the construction container (5) opposite the carrier device (30, 35) and forms an abutment for the construction container (5), wherein the construction container is preferably pressed against the plate (7) by the lifting device (31) during operation of the additive manufacturing device in order to reduce or prevent movement of the construction container (5).