DE102015005780A1 - Device for producing three-dimensional objects - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung 1 zum Herstellen von dreidimensionalen Objekten 2 durch aufeinanderfolgendes Verfestigen von Schichten eines mittels Strahlung verfestigbaren Aufbaumaterials 3 an den dem jeweiligen Querschnitt des Objektes 2 entsprechenden Stellen, mit einem eine Prozesskammer 5 umschließenden Gehäuse 4, einem darin untergebrachten Baubehälter 6, einer Aufbringvorrichtung 7 zum Aufbringen von Schichten des Aufbaumaterials 3 auf eine Tragevorrichtung 8 im Baubehälter 6 oder eine zuvor gebildete Schicht mit einem Beschichterelement 9, einer Dosiereinrichtung 10 mit einem Dosierbehälter 11 zum Zuführen des Aufbaumaterials zur Aufbringvorrichtung 7, einer Bestrahlungsvorrichtung 12 zum Bestrahlen von Schichten des Aufbaumaterials 3 an den dem jeweiligen Querschnitt des Objektes 2 entsprechenden Stellen mit einem fokussierten Energiestrahl, insbesondere Laserstrahl, wobei der Baubehälter 6 entweder als gesonderter Wechselbehälter oder innerhalb eines Wechselmoduls aus der Vorrichtung 1 entnehmbar ist, wobei der Baubehälter 6 mit einer inertgasdichten Deckeleinrichtung 22 versehen ist, die den oberen Öffnungsbereich 23 des Baubehälters 6 im aus der Vorrichtung 1 entnommenen Zustand inertgasdicht abdichtet.The invention relates to a device 1 for producing three-dimensional objects 2 by sequentially solidifying layers of a radiation-hardenable building material 3 at the respective cross-section of the object 2 corresponding points, with a housing 4 enclosing a process chamber 5, a building container 6 housed therein Applicator 7 for applying layers of the building material 3 on a support device 8 in the building container 6 or a previously formed layer with a coater element 9, a metering device 10 with a metering 11 for supplying the build material to the applicator 7, an irradiation device 12 for irradiating layers of the building material 3 at the respective cross section of the object 2 corresponding points with a focused energy beam, in particular laser beam, the construction container 6 either as a separate swap body or within a Wechselm oduls from the device 1 can be removed, wherein the building container 6 is provided with an inert gas-tight cover means 22 which seals the upper opening portion 23 of the building container 6 in the withdrawn from the device 1 state inert gas tight.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von dreidimensionalen Objekten durch aufeinanderfolgendes Verfestigen von Schichten eines mittels Strahlung verfestigbaren Aufbaumaterials an den dem jeweiligen Querschnitt des Objektes entsprechenden Stellen, mit den weiteren Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.The invention relates to a device for producing three-dimensional objects by successive solidification of layers of a radiation-hardenable building material at the respective cross-section of the object corresponding locations, with the further features of the preamble of claim 1.

Eine derartige Vorrichtung weist ein eine Prozesskammer umfassendes Gehäuse auf. In einem Prozesskammerboden sind in der Regel eine Baukammer mit einer höhenverstellbaren Plattform, ein Dosierbehälter und ein Überlaufbehälter untergebracht. Über dem Prozesskammerboden ist eine Aufbringvorrichtung verfahrbar, um aus dem Dosierbehälter gefördertes Aufbaumaterial als dünne Schicht im Bereich des Baubehälters aufzutragen. Überflüssiges Baumaterial wird über dem Bereich des Baubehälters hinaus befördert und in eine Öffnung des Überlaufbehälters geschoben.Such a device has a housing comprising a process chamber. In a process chamber floor usually a building chamber with a height-adjustable platform, a dosing and an overflow container are housed. An application device can be moved over the process chamber floor in order to apply building material conveyed out of the metering container as a thin layer in the region of the construction container. Excess building material is transported beyond the area of the construction container and pushed into an opening of the overflow container.

Zur Verfestigung des Baumaterials ist eine Belichtungseinrichtung vorgesehen, die in der Regel aus einem Laser und einer Scannereinrichtung besteht. Die Scannereinrichtung ist mit einem Prozessor verbunden und damit geeignet, einen Laserstrahl des Lasers gezielt über die Baufläche zu steuern, sodass dünne Schichten des Baumaterials an- oder aufgeschmolzen werden und sich bei Abkühlung verfestigen können.For solidification of the building material, an exposure device is provided, which usually consists of a laser and a scanner device. The scanner device is connected to a processor and thus suitable to control a laser beam of the laser targeted over the construction area, so that thin layers of the building material on or melted and can solidify on cooling.

Aus DE 198 46 478 ist es bereits bekannt, den Baubehälter als Wechselbehälter auszubilden und damit aus der Vorrichtung entnehmbar zu gestalten.Out DE 198 46 478 It is already known to form the construction container as a swap body and thus make it removable from the device.

Darüber hinaus ist es bekannt, generative Bauprozesse in einer Schutzgasatmosphäre durchzuführen, d. h. während des Bauprozesses wird die Prozesskammer und damit auch der freiliegende Bereich des Baubehälters und der weiteren Behälter mit Inertgas beaufschlagt.Moreover, it is known to carry out generative building processes in a protective gas atmosphere, i. H. during the building process, the process chamber and thus also the exposed area of the building container and the other container with inert gas is applied.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von diesem Stand der Technik eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 derart auszubilden, dass ein Bauprozess mit höherer Qualität und sicherer durchgeführt werden kann. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The invention is based on the object, starting from this prior art, a device with the features of claim 1 in such a way that a construction process with higher quality and safer can be performed. This object is solved by the characterizing features of claim 1. Advantageous developments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Als Kern der Erfindung wird es angesehen, zumindest den Baubehälter mit einer inertgasdichten Deckeleinrichtung zu versehen, durch welche die Bauöffnung des Baubehälters bei aus der Vorrichtung entnommenem Baubehälter inertgasdicht abgedeckt werden kann, sodass im Baubehälter eine Inertgasatmosphäre über einen längeren Zeitpunkt aufrechterhalten bleibt. Durch eine derartige Deckeleinrichtung ist sichergestellt, dass der Innenbereich des Baubehälters bei oder nach der Entnahme des Behälters nicht der Atmosphäre ausgesetzt wird, d. h. im Innenbereich des Baubehälters können definierte Verhältnisse aufrechterhalten werden, was Temperatur, Temperaturabsenkung oder -erhöhung, Gasdruck oder weitere relevante Parameter anbelangt. Außerdem wird vermieden, dass explosionsgefährdete Pulverarten durch Kontakt mit Sauerstoff zu Schäden an Umgebung und Bedienungspersonal führen können. Ähnliches gilt für die Bauflächenöffnung im Prozesskammerboden, unter die der Baubehälter eingesetzt wird. Durch eine Dichteinrichtung in diesem Bereich lässt sich eine Inertgasatmosphäre auch im Innenbereich der Prozesskammer dauerhaft aufrecht erhalten.As a core of the invention, it is considered to provide at least the building container with an inert gas-tight lid device through which the construction opening of the building container can be covered inert gas-tight with removed from the device building container, so that in the building container an inert gas atmosphere is maintained over a longer time. By such a lid device ensures that the interior of the building container is not exposed to the atmosphere during or after removal of the container, d. H. In the interior of the building container defined conditions can be maintained, as regards temperature, temperature reduction or increase, gas pressure or other relevant parameters. In addition, it is avoided that potentially explosive powders caused by contact with oxygen can cause damage to the environment and operating personnel. The same applies to the construction area opening in the process chamber floor, under which the construction container is used. By means of a sealing device in this area, an inert gas atmosphere can be permanently maintained even in the interior of the process chamber.

Grundsätzlich sind unterschiedliche vorteilhafte Ausbildungen von Deckeleinrichtung denkbar. Entweder ist die Deckeleinrichtung ein Schiebedeckel oder eine Rollabdeckung, es ist aber auch möglich, ein oder mehrere Platten oder Plattenteilelemente automatisch oder von Hand in die jeweiligen Öffnungen einzusetzen, was beispielsweise durch eine Glovebox-Einrichtung an der Vorrichtung geschehen kann. Die Bedienungsperson kann in der Prozesskammer angeordnete oder in diese eingeführte Deckeleinrichtungen von Hand in die Öffnungen einsetzen und dort abdichten. Zunächst würde ein Einsatz der Deckeleinrichtungen in die Öffnung des Baubehälters vorzunehmen sein, anschließend könnte darüber eine Öffnung im Prozesskammerboden inertgasdicht verschlossen werden. Es ist aber auch denkbar, das Einsetzen der Deckeleinrichtungen vollautomatisch und zwangsgesteuert vorzunehmen, sodass sichergestellt ist, dass vor Beginn des Entnahmevorganges des Baubehälters eine Inertgasdichtung der jeweiligen Innenbereiche, nämlich Baubehälterinnenbereiche und Prozesskammerinnenbereich vorgenommen wird.Basically, different advantageous embodiments of lid device are conceivable. Either the cover device is a sliding cover or a rolling cover, but it is also possible to insert one or more plates or plate sub-elements automatically or by hand in the respective openings, which can be done for example by a glove box device on the device. The operator can place in the process chamber arranged or inserted into this lid devices by hand in the openings and seal there. First, a use of the lid devices would be carried out in the opening of the building container, then an opening in the process chamber floor could be closed inert gas tight about it. However, it is also conceivable to carry out the insertion of the cover devices fully automatically and positively controlled, so that it is ensured that an inert gas seal of the respective inner regions, namely building container inner regions and process chamber inner region is made before the removal process of the building container.

Gleiches gilt auch für weitere Behälter. Eine Deckeleinrichtung entsprechend der am Baubehälter vorgesehenen Deckeleinrichtung in einer Ausbildung als Schiebedeckel, Rollabdeckung, Deckel oder Plattenelement ist genauso am Dosierbehälter oder an einem Überlaufbehälter möglich. Hier können die gleichen konstruktiven Merkmale wie beim Baubehälter vorgesehen werden.The same applies to other containers. A cover device corresponding to the cover device provided on the cover device in a design as a sliding cover, rolling cover, cover or plate element is also possible on the dosing or on an overflow container. Here, the same structural features as in the building container can be provided.

Grundsätzlich liegt es im Rahmen der Erfindung, die Bewegungen der wenigstens einen Deckeleinrichtung (am Baubehälter, am Prozesskammerboden an einem Dosierbehälter oder Überlaufbehälter) elektromotorisch, hydraulisch oder pneumatisch zu steuern. Darüber hinaus ist es vorteilhaft, im Bereich der wenigstens einen Deckeleinrichtung eine Inertgasschleuse anzuordnen. Dies bedeutet, dass entweder die Deckeleinrichtung des Prozesskammerbodens zusammen mit der Deckeleinrichtung des Baubehälters zwei Wandungen einer Inertgasschleuse bilden. Der Zwischenraum ist dann der Schleusenraum, dieser kann mit einem Inertgaseinlass versehen werden, sodass der Zwischenbereich zwischen den beiden Deckelelementen vor Öffnung der Deckelelemente mit Inertgas geflutet werden kann. Aus Sicherheitsgründen kann vorgesehen werden, den Zwischenraum zwischen den beiden Inertgasschleusen-Deckelelementen mit einem Inertgasüberdruck zu beaufschlagen.In principle, it is within the scope of the invention to control the movements of the at least one cover device (on the construction container, on the process chamber bottom on a metering container or overflow container) by means of an electric motor, hydraulically or pneumatically. Moreover, it is advantageous to arrange an inert gas lock in the region of the at least one cover device. This means that either the cover device of the process chamber floor together with the cover device of the construction container form two walls of an inert gas lock. The space is then the lock space, this can be provided with an inert gas inlet, so that the intermediate area between the two lid elements can be flooded with inert gas before opening the lid elements. For safety reasons, it can be provided to pressurize the intermediate space between the two inert gas lock cover elements with an inert gas overpressure.

Was die Dichtungen der jeweiligen Deckelelemente anbelangt, so können mit Vorteil z. B. aufblasbare Dichtungen vorgesehen werden, die sich sehr eng und dichtend an die jeweiligen Kanten der Öffnungen bzw. Flächen des oder der Deckelelemente anlegen.As far as the seals of the respective cover elements, so z. B. inflatable seals are provided, which create very tight and sealing to the respective edges of the openings or surfaces of the cover or elements.

Grundsätzlich ist es vorteilhaft, ein Moduldeckelelement vorzusehen, wenn mehrere Behälter nebeneinander in einem entnehmbaren Baumodul angeordnet sind. Dann würden alle Behälter von einem gemeinsamen Deckelelement inertgasdicht überdeckt sein. Dies bedeutet aber nicht notwendigerweise, dass nicht auch Einzeldeckelelemente für die jeweiligen Behälter vorgesehen werden können, damit diese gesondert entleert, gereinigt werden können oder dgl., ohne in benachbarten Behältern den Inertgas-Füllzustand zu verändern.In principle, it is advantageous to provide a module cover element when several containers are arranged next to one another in a removable building module. Then all containers would be covered inert gas tight by a common cover element. However, this does not necessarily mean that individual cover elements can not be provided for the respective containers so that they can be separately emptied, cleaned or the like, without changing the inert gas filling state in adjacent containers.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungsfiguren näher erläutert. Diese zeigen:The invention is explained in more detail with reference to embodiments in the drawing figures. These show:

1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung mit Prozesskammer, Baubehälter, Aufbringvorrichtung, Dosiereinrichtung, Bestrahlungseinrichtung sowie einem Überlaufbehälter nach dem Stand der Technik; 1 a schematic representation of a device with process chamber, building container, applicator, metering device, irradiation device and an overflow container according to the prior art;

2 eine schematische Darstellung eines Deckelelementes, das als Schiebedeckel ausgebildet ist; 2 a schematic representation of a cover element which is designed as a sliding cover;

3 eine schematische Darstellung eines Deckelelementes eines Behälters, das als Rollabdeckung ausgebildet ist; 3 a schematic representation of a lid member of a container which is designed as a rolling cover;

4 eine schematische Darstellung eines Baubehälters, bei welchem zwei übereinanderliegende Deckelelemente eine Inertgasschleuse bilden; 4 a schematic representation of a building container, in which two superimposed lid elements form an inert gas lock;

5a eine Darstellung eines unter einen Prozesskammerboden ansetzbaren Baubehälters, wobei die Öffnungen im Prozesskammerboden und im Baubehälter mit gesonderten Deckeleinrichtungen abdeckbar sind (5b). 5a a representation of an attachable under a process chamber floor construction container, wherein the openings in the process chamber floor and in the building container can be covered with separate cover means ( 5b ).

Zunächst wird auf Zeichnungsfigur 1 Bezug genommen. Dort ist eine Vorrichtung 1 zum Herstellen von dreidimensionalen Objekten 2 durch aufeinanderfolgendes Verfestigen von Schichten eines mittels Strahlung verfestigbaren Aufbaumaterials 3 an den dem jeweiligen Querschnitt des Objektes 2 entsprechenden Stellen dargestellt. Die Vorrichtung 1 weist ein Gehäuse 4 auf, das eine Prozesskammer 5 umschließt, in welcher ein Baubehälter 6 untergebracht ist. Darüber hinaus ist eine Aufbringvorrichtung 7 von zum Aufbringen von Schichten des Aufbaumaterials 3 auf eine Tragevorrichtung 8 im Baubehälter 6 oder eine zuvor gebildete Schicht vorgesehen, wobei die Aufbauvorrichtung 7 ein Beschichterelement 9 umfasst. Aufbaumaterial 3 wird der Aufbringvorrichtung 7 durch eine Dosiereinrichtung 10 mit einem Dosierbehälter 11 zugeführt.First, on drawing figure 1 Referenced. There is a device 1 for producing three-dimensional objects 2 by sequentially consolidating layers of a radiation-hardenable building material 3 at the respective cross section of the object 2 corresponding places. The device 1 has a housing 4 on, that's a process chamber 5 encloses, in which a construction container 6 is housed. In addition, an applicator 7 for applying layers of the building material 3 on a carrying device 8th in the construction container 6 or a previously formed layer, wherein the building device 7 a coater element 9 includes. construction material 3 becomes the applicator 7 through a metering device 10 with a dosing tank 11 fed.

Über der Prozesskammer 5 ist eine Bestrahlungsvorrichtung 12 zum Bestrahlen von Schichten des Aufbaumaterials 3 an dem den jeweiligen Querschnitt des Objektes 2 entsprechenden Stellen mit einem fokussierten Laserstrahl 13 vorgesehen, wobei der Laserstrahl 13 durch einen Laser 14 erzeugt wird und durch einen Scanner 15 entsprechend von in einem Rechner abgespeicherten Baudaten auf das Baufeld 16 geleitet wird, in welchem eine Verfestigung der dünnen Aufbaumaterialschichten stattfindet. Der Baubehälter 6 ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel als Wechselbehälter ausgebildet und damit aus der Vorrichtung 1 entnehmbar. Gleiches gilt für den Dosierbehälter 11 und einen Überlaufbehälter 17, in den durch das Beschichterelement 9 überflüssiges Baumaterial 3, das zum Schichtauftrag nicht verwendet werden konnte, abgeworfen wird.About the process chamber 5 is an irradiation device 12 for irradiating layers of the building material 3 at the respective cross section of the object 2 corresponding locations with a focused laser beam 13 provided, wherein the laser beam 13 through a laser fourteen is generated and by a scanner 15 according to stored in a computer Baudaten on the construction field 16 in which a solidification of the thin building material layers takes place. The construction container 6 is formed in the illustrated embodiment as a swap body and thus out of the device 1 removable. The same applies to the dosing 11 and an overflow tank 17 , in through the coater element 9 superfluous building material 3 , which could not be used for layering, is dropped.

Der Baubehälter 6, der Dosierbehälter 11 und der Überlaufbehälter 17 sind unter Öffnungen 18, 19 und 20 angeordnet, die in einem Prozesskammerboden 21 angeordnet sind. Die Behälter 6, 11 und 17 können durch geeignete mechanische Vorrichtungen entweder unter den Prozesskammerboden eingeschoben oder durch Hebevorrichtungen angehoben werden und dort verriegelt werden. Wesentlich für einen exakten Aufbau des Objektes 2 ist eine präzise Anlagerung des Baubehälters 6 unter dem Prozesskammerboden 21.The construction container 6 , the dosing tank 11 and the overflow tank 17 are under openings 18 . 19 and 20 arranged in a process chamber floor 21 are arranged. The containers 6 . 11 and 17 can either be inserted below the process chamber floor by suitable mechanical devices or raised by lifting devices and locked there. Essential for an exact structure of the object 2 is a precise attachment of the building container 6 under the process chamber floor 21 ,

In den Zeichnungsfiguren 2–5 ist dargestellt, dass der Baubehälter 6 mit einer inertgasdichten Deckeleinrichtung 22 versehen ist, die den oberen Öffnungsbereich 23, der gleichsam das Baufeld 16 definiert, inertgasdicht abdichtet, sofern der Baubehälter 6 aus der Vorrichtung 1 entnommen ist. Selbstverständlich kann die Deckeleinrichtung 22 auch geschlossen sein, wenn der Baubehälter 6 im verriegelten Zustand unter dem Prozesskammerboden 21 angebracht ist, allerdings ist dann kein Laserschmelz oder Lasersintervorgang möglich.In the drawing figures 2 - 5 is shown that the construction container 6 with an inert gas-tight lid device 22 is provided, which is the upper opening area 23 , the building field 16 defined, inert gas tight seals, provided the building container 6 from the device 1 is taken. Of course, the lid device 22 also be closed when the construction container 6 in the locked state under the process chamber floor 21 is appropriate, but then no laser melting or laser sintering process is possible.

In 2 ist die Deckeleinrichtung 22 als Schiebedeckel ausgebildet, der in 2 eine geschlossene Stellung 22a und eine nach rechts geschobene geöffnete Stellung 22b einnehmen kann. Dichtungselemente 24 geeigneter Art sorgen für die Inertgasdichtigkeit zwischen dem oberen Rand 25 des Baubehälters 6 und der Deckeleinrichtung 22. In 2 ist darüber hinaus der Prozesskammerboden 21 mit der Öffnung 18 über dem Baubehälter angedeutet. Es liegt ebenfalls im Rahmen der Erfindung, auch die über dem Baubehälter 6 angeordnete Bauflächenöffnung 18 im Prozesskammerboden 21 mit einer inertgasdichten Deckeleinrichtung 30 zu versehen, die die Bauflächenöffnung 18 bei aus der Vorrichtung 1 entnommenen Baubehälter inertgasdicht abdichtet. Die Öffnungs- und Schließbewegung der Deckeleinrichtungen des Baubehälters 6 und der Bauflächenöffnung 18 im Prozesskammerboden 21 können zwangsgesteuert sein, d. h. sie können automatisch geschlossen und geöffnet werden, sodass vermieden wird, dass die jeweiligen Öffnungen 18 bzw. 23 bei entnommenem Baubehälter 6 offenlegen und Inertgas ausströmen bzw. Sauerstoff in die inertisierenden Bereiche einströmen kann. In 2 is the lid device 22 designed as a sliding cover, the in 2 a closed position 22a and an open position pushed to the right 22b can take. sealing elements 24 suitable type provide the inert gas tightness between the upper edge 25 of the construction container 6 and the lid device 22 , In 2 is also the process chamber floor 21 with the opening 18 indicated above the building container. It is also within the scope of the invention, including the above the building container 6 arranged construction area opening 18 in the process chamber floor 21 with an inert gas-tight lid device 30 to provide the building area opening 18 when out of the device 1 removed building container inert gas tight seals. The opening and closing movement of the lid devices of the building container 6 and the construction area opening 18 in the process chamber floor 21 can be positively controlled, ie they can be automatically closed and opened, so that the respective openings are avoided 18 respectively. 23 with removed building container 6 disclose and inert gas can flow out or oxygen can flow into the inertizing areas.

In 3 ist dargestellt, dass die Deckeleinrichtung 22 als Rollabdeckung 33 ausgebildet ist. In 4 ist dargestellt, dass eine als Schiebedeckel 34 ausgebildete Deckeleinrichtung 22 mit einer als Rollabdeckung 33 ausgebildeten weiteren Deckeleinrichtung miteinander kombinierbar ist, sodass sich zwischen den beiden Einrichtungen 33 und 34 ein Inertgasschleusenzwischenraum 41 einer Inertgasschleuse 40 bilden. Dabei liegt es im Rahmen der Erfindung, die untere Deckeleinrichtung 22, nämlich den Schiebedeckel 34 am Baubehälter 6 anzubringen bzw. zu führen und die Rollabdeckung 33 ebenfalls am Baubehälter 6 anzubringen oder die Rollabdeckung 33 alternativ dazu unter dem Prozesskammerboden 21 anzubringen bzw. zu führen, sodass die Rollabdeckung 33 zum Verschluss der Baufeldöffnung 18 im Prozesskammerboden 21 dient.In 3 is shown that the lid device 22 as a rolling cover 33 is trained. In 4 is shown as a sliding cover 34 formed lid device 22 with a roll cover 33 trained further cover device can be combined with each other, so that between the two devices 33 and 34 an inert gas lock space 41 an inert gas lock 40 form. It is within the scope of the invention, the lower lid device 22 namely the sliding cover 34 at the construction container 6 to install and guide and the roll cover 33 also on the construction container 6 to install or the rolling cover 33 alternatively under the bottom of the process chamber 21 to attach or guide so that the rolling cover 33 for closing the construction field opening 18 in the process chamber floor 21 serves.

Es sei ferner erwähnt, dass auch das untere Deckelelement gem. 4 als Rollabdeckung 33 und das obere Deckelelement als Schiebedeckel 34 ausgebildet sein kann, gleichermaßen ist es möglich, zwei Schiebedeckel 34 oder zwei Rollabdeckungen 33 miteinander zu kombinieren oder eine Rollabdeckung 33 oder einen Schiebedeckel 34 mit plattenartigen Deckelelementen zu kombinieren, wie sie in Zeichnungsfigur 5 dargestellt sind.It should also be noted that the lower cover element gem. 4 as a rolling cover 33 and the upper lid member as a sliding lid 34 may be formed, it is equally possible to have two sliding lids 34 or two roll covers 33 to combine with each other or a roll cover 33 or a sliding lid 34 to combine with plate-like cover elements, as in drawing figure 5 are shown.

In Zeichnungsfigur 5a ist zunächst ein Baubehälter 6 in einem abgesenkten, d. h. mit dem Prozesskammerboden 21 noch nicht verbundenen Zustand dargestellt, durch eine geeignete Vorrichtung kann der Baubehälter 6 angehoben und über die Zentrierelemente 45 exakt unter der Baufeldöffnung 18 des Prozesskammerbodens 21 platziert werden.In drawing figure 5a is first a construction container 6 in a lowered, ie with the process chamber floor 21 shown not yet connected state, by a suitable device, the building container 6 raised and over the centering elements 45 exactly under the construction field opening 18 of the process chamber floor 21 to be placed.

In 5b ist der Baubehälter 6 mit dem Prozesskammerboden 21 verbunden, so wie dies bei einem Bauvorgang der Fall ist. Die Baufeldöffnung 18 ist durch eine Baufelddichtplatte 60 verschlossen. Der Öffnungsbereich 23 des Baubehälters mit einer Dichtplatte 61 abgedichtet. Die Dichtplatten 60 und 61 können von oben in ihre jeweilige Dichtposition eingebracht werden und dort verriegelt werden. Eine inertgasdichte Abdichtung ergibt sich durch Dichtelemente 65, die den Randbereich der beiden Dichtplatten 60, 61 gegenüber den jeweiligen Rändern des Prozesskammerbodens 21 bzw. des Baubehältes 6 abdichten. Diese Dichtungen 65 können als aufblasbare Dichtungen ausgebildet sein.In 5b is the construction container 6 with the process chamber bottom 21 connected, as is the case with a construction process. The construction field opening 18 is through a construction panel sealing plate 60 locked. The opening area 23 of the building container with a sealing plate 61 sealed. The sealing plates 60 and 61 can be introduced from above into their respective sealing position and locked there. An inert gas-tight seal results from sealing elements 65 covering the edge area of the two sealing plates 60 . 61 opposite the respective edges of the process chamber floor 21 or the building container 6 caulk. These seals 65 can be designed as inflatable seals.

In 5a und 5b ist weiterhin angedeutet, dass durch eine Druckflasche ein mobiler Inertgasvorrat 70 bereitgehalten wird, mit dem entweder der Zwischenraum 41 der Inertgasschleuse 40 oder die Innenbereiche der Behälter 6, 11 oder 17 zu befluten sind. Grundsätzlich ist es aber denkbar, die Behälter auch in Lagerbereichen an Inertgasvorräte anzukoppeln, damit dort bei Lagerung der Inertgaszustand über lange Zeit aufrechterhalten werden kann.In 5a and 5b is further indicated that by a pressure bottle, a mobile inert gas 70 is held with either the gap 41 the inert gas lock 40 or the interior areas of the containers 6 . 11 or 17 to be flooded. In principle, however, it is conceivable to couple the containers also in storage areas to inert gas supplies so that the inert gas state can be maintained there for a long time during storage.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Vorrichtungcontraption
22
Objektobject
33
Aufbaumaterialconstruction material
44
Gehäuse v. 1 Housing v. 1
55
Prozesskammerprocess chamber
66
Baubehälterbuilding container
77
Aufbringvorrichtungapplicator
88th
Tragevorrichtungcarrying device
99
Beschichterelementapplication element
1010
Dosiereinrichtungmetering
1111
Dosierbehälterdosing
1212
Bestrahlungsvorrichtungirradiator
1313
Laserstrahllaser beam
1414
Laserlaser
1515
Scannerscanner
1616
BaufeldBaufeld
1717
ÜberlaufbehälterOverflow tank
1818
Öffnung über BaubehälterOpening over construction container
1919
Öffnung über DosierbehälterOpening via dosing tank
2020
Öffnung über ÜberlaufbehälterOpening over overflow tank
2121
ProzesskammerbodenProcess chamber floor
2222
Deckeleinrichtunglid means
2323
Öffnungsbereichopening area
2424
Dichtungpoetry
2525
Oberer Rand v. 6 Upper margin v. 6
3131
Deckeleinrichtung von 18 Cover device of 18
3333
Rollabdeckungtambour
3434
Schiebedeckelsliding cover
4545
Zentrierelementcentering
6060
BaufelddichtplatteBaufeld sealing plate
6161
Dichtplattesealing plate
6565
Dichtungenseals
7070
InertgasvorratInertgasvorrat

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 19846478 [0004] DE 19846478 [0004]

Claims (17)

Vorrichtung (1) zum Herstellen von dreidimensionalen Objekten (2) durch aufeinanderfolgendes Verfestigen von Schichten eines mittels Strahlung verfestigbaren Aufbaumaterials (3) an den dem jeweiligen Querschnitt des Objektes (2) entsprechenden Stellen, – mit einem eine Prozesskammer (5) umschließenden Gehäuse (4), – einem darin untergebrachten Baubehälter (6), – einer Aufbringvorrichtung (7) zum Aufbringen von Schichten des Aufbaumaterials (3) auf eine Tragevorrichtung (8) im Baubehälter (6) oder eine zuvor gebildete Schicht mit einem Beschichterelement (9), – einer Dosiereinrichtung (10) mit einem Dosierbehälter (11) zum Zuführen des Aufbaumaterials zur Aufbringvorrichtung (7), – einer Bestrahlungsvorrichtung (12) zum Bestrahlen von Schichten des Aufbaumaterials (3) an den dem jeweiligen Querschnitt des Objektes (2) entsprechenden Stellen mit einem fokussierten Energiestrahl, insbesondere Laserstrahl, wobei – der Baubehälter (6) entweder als gesonderter Wechselbehälter oder innerhalb eines Wechselmoduls aus der Vorrichtung (1) entnehmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass – der Baubehälter (6) mit einer inertgasdichten Deckeleinrichtung (22) versehen ist, die den oberen Öffnungsbereich (23) des Baubehälters (6) im aus der Vorrichtung (1) entnommenen Zustand inertgasdicht abdichtet.Contraption ( 1 ) for producing three-dimensional objects ( 2 by sequentially consolidating layers of a radiation-hardenable building material ( 3 ) at the respective cross section of the object ( 2 ) corresponding points, - with a process chamber ( 5 ) enclosing housing ( 4 ), - a building container accommodated therein ( 6 ), - an application device ( 7 ) for applying layers of the building material ( 3 ) on a carrying device ( 8th ) in the construction container ( 6 ) or a previously formed layer with a coater element ( 9 ), - a metering device ( 10 ) with a dosing container ( 11 ) for supplying the building material to the application device ( 7 ), - an irradiation device ( 12 ) for irradiating layers of the building material ( 3 ) at the respective cross section of the object ( 2 ) corresponding points with a focused energy beam, in particular laser beam, wherein - the building container ( 6 ) either as a separate swap body or within a removable module from the device ( 1 ), characterized in that - the building container ( 6 ) with an inert gas-tight lid device ( 22 ), which covers the upper opening area ( 23 ) of the building container ( 6 ) in the device ( 1 ) removed state inert gas tight seals. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der über dem in der Vorrichtung befindlichen Baubehälter (6) angeordneten Bauflächenöffnung (18) im Prozesskammerboden (21) eine inertgasdichte Deckeleinrichtung (30) angeordnet ist, die die Bauflächenöffnung (18) bei aus der Vorrichtung (1) entnommenem Baubehälter inertgasdicht abdichtet.Apparatus according to claim 1, characterized in that in the region of above the in the device building container ( 6 ) arranged building surface opening ( 18 ) in the process chamber floor ( 21 ) an inert gas-tight lid device ( 30 ) is arranged, which the building surface opening ( 18 ) at out of the device ( 1 ) sealed construction container inert gas tight. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungs- und/oder Schließbewegung der Deckeleinrichtungen des Baubehälters (6) und/oder der Bauflächenöffnung (18) im Prozesskammerboden (21) derart zwangsgesteuert sind, dass bei Entnahme (1) des Baubehälters (6) aus der Vorrichtung die Deckeleinrichtung(en) (22, 31) schließt(en) und beim Einsetzen des Baubehälters (6) in die Vorrichtung (1) öffnet(nen).Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the opening and / or closing movement of the lid means of the building container ( 6 ) and / or the construction area opening ( 18 ) in the process chamber floor ( 21 ) are so positively controlled that when removed ( 1 ) of the building container ( 6 ) from the device the lid device (s) ( 22 . 31 ) and when installing the building container ( 6 ) into the device ( 1 ) opens (NEN). Vorrichtung nach Anspruch 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckeleinrichtung(en) (22, 31) wenigstens einen Schiebedeckel umfasst (umfassen).Device according to claim 1-3, characterized in that the lid device (s) ( 22 . 31 ) comprises at least one sliding cover. Vorrichtung nach Anspruch 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckeleinrichtung(en) (22) wenigstens eine Rollabdeckung (33) umfasst (umfassen).Device according to claim 1-3, characterized in that the lid device (s) ( 22 ) at least one rolling cover ( 33 ) includes. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckeleinrichtung(en) (22) als wenigstens ein Plattenelement ausgebildet ist (sind), das (die) in einen Abdichtbereich des Baubehälters (6) und/oder der Bauflächenöffnung (18) einsetzbar ist (sind).Device according to one of the preceding claims 1-3, characterized in that the cover device (s) ( 22 ) is formed as at least one plate element that (s) in a sealing region of the building container ( 6 ) and / or the construction area opening ( 18 ) is (are) usable. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungen der wenigstens einen Deckeleinrichtung (22) elektromotorisch, hydraulisch oder pneumatisch steuerbar sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the movements of the at least one cover device ( 22 ) are controlled by an electric motor, hydraulically or pneumatically. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungs- oder Schließbewegung durch ein mechanisches Steuerelement an der wenigstens einen Deckeleinrichtung (22) und/oder an einer den Behälter (6, 11, 17) aufnehmenden Halteeinrichtung der Vorrichtung (1) zwangssteuerbar ist.Apparatus according to claim 1, characterized in that the opening or closing movement by a mechanical control element on the at least one cover device ( 22 ) and / or on one of the containers ( 6 . 11 . 17 ) receiving holding device of the device ( 1 ) is positively controllable. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der wenigstens einen Deckeleinrichtung (22) eine Inertgasschleuse (40) angeordnet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that in the region of the at least one cover device ( 22 ) an inert gas lock ( 40 ) is arranged. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Inertgasschleuse (40) wenigstens ein erstes und wenigstens ein zweites inertgasdichtes Deckelelement umfasst und die Bewegung der beiden Deckelelemente getrennt voneinander steuerbar sind oder die Deckelelement getrennt voneinander in Dichtstellung bringbar sind.Apparatus according to claim 9, characterized in that the inert gas lock ( 40 ) comprises at least a first and at least one second inert gas-tight lid member and the movement of the two lid elements are separately controllable or the lid member are separated from each other in sealing position can be brought. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Inertgas-Zwischenraum (41) zwischen dem ersten und dem zweiten Deckelelement der Inertgasschleuse (40) einen Inertgaseinlass aufweist.Apparatus according to claim 10, characterized in that the inert gas space ( 41 ) between the first and the second cover element of the inert gas lock ( 40 ) has an inert gas inlet. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Inertgasschleusen-Zwischenraum (41) mit einem Inertgasüberdruck beaufschlagbar ist.Device according to one of claims 8 or 9, characterized in that the inert gas lock space ( 41 ) can be acted upon with an inert gas overpressure. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Überlaufbehälter (17) für nicht benutztes Aufbaumaterial (3) und/oder der Dosierbehälter (11) der Aufbringvorrichtung (7) ebenfalls als Wechselbehälter mit einer inertgasdichten Deckeleinrichtung ausgebildet ist (sind).Device according to one of the preceding claims, characterized in that an overflow container ( 17 ) for unused building material ( 3 ) and / or the dosing container ( 11 ) of the application device ( 7 ) is also designed as a swap body with an inert gas-tight lid device (are). Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Behälter (6, 11, 17) der Vorrichtung (1) vom selben Deckelelement abgedeckt werden. Device according to one of the preceding claims, characterized in that all containers ( 6 . 11 . 17 ) of the device ( 1 ) are covered by the same cover element. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Deckelelement der Vorrichtung (1) mit wenigstens einem elastischen Element in inertgasdichter Schließstellung vorgespannt ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one cover element of the device ( 1 ) is biased with at least one elastic element in inert gas-tight closed position. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungsbewegung der jeweils unteren Deckelelemente der Inertgasschleusen (40) mehrerer Behälter (6, 11, 17) gesondert steuerbar sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the opening movement of the respective lower cover elements of the inert gas locks ( 40 ) of several containers ( 6 . 11 . 17 ) are separately controllable. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch einen mobilen Inertgasvorrat (70) der wenigstens einen Inertgasschleusen-Zwischenraum oder der Behälter (6, 11, 17) mit Inertgas befüllbar ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that by a mobile inert gas ( 70 ) the at least one inert gas lock space or the container ( 6 . 11 . 17 ) can be filled with inert gas.
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