DE102020203627A1 - Device for powder removal and / or powder recovery in continuous additive manufacturing - Google Patents

Device for powder removal and / or powder recovery in continuous additive manufacturing Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (20) zum Pulverabtransport und/oder zur Pulverrückgewinnung einer kontinuierlich arbeitenden additiven Fertigungsanlage. Bei derartigen Anlagen, die pulverbettbasiert Bauteile (16) herstellen, kann der Fertigungsprozess nicht unterbrochen werden, um die gefertigten Bauteile (16) zu entnehmen und von unbearbeitetem Pulver (14) zu befreien. Auch dies muss daher kontinuierlich erfolgen. Daher wird der Pulverkuchen (12) aus einem Fertigungsbereich auf einen Rollenförderer (22, 32) geführt, wo das unbearbeitete Pulver (14) zwischen den Rollen des Rollenförderers (22, 32) nach unten in einen Auffangbehälter (24) fällt und von dort in ein Fördersystem (28) geleitet wird. Dieses Fördersystem (28) führt das unbearbeitete Pulver (14) dann einer Pulveraufbereitung zu oder kann es auch direkt einer Wiederverwendung zuführen.The invention relates to a device (20) for powder removal and / or powder recovery of a continuously operating additive manufacturing system. In systems of this type which produce components (16) based on a powder bed, the production process cannot be interrupted in order to remove the manufactured components (16) and to free them from unprocessed powder (14). This must therefore also be done continuously. The powder cake (12) is therefore guided from a production area onto a roller conveyor (22, 32), where the unprocessed powder (14) falls down between the rollers of the roller conveyor (22, 32) into a collecting container (24) and from there into a conveyor system (28) is directed. This conveyor system (28) then feeds the unprocessed powder (14) to a powder preparation facility or it can also feed it directly for reuse.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Pulverabtransport und/oder zur Pulverrückgewinnung einer kontinuierlich arbeitenden additiven Fertigungsanlage.The invention relates to a device for powder removal and / or powder recovery of a continuously operating additive manufacturing plant.

Bei einer kontinuierlich arbeitenden additiven, mithin einer pulverbettbasierten Fertigungsanlage stellt das Pulvermanagement eine besondere Herausforderung dar. Da die Fertigung nicht unterbrochen wird, muss das Pulver kontinuierlich zugeführt werden. Unbearbeitetes Pulver muss ebenfalls kontinuierlich bei der Bauteilentnahme vom Bauteil getrennt und abgeführt werden.Powder management poses a particular challenge in a continuously operating additive manufacturing system, i.e. a powder bed-based manufacturing system. Since manufacturing is not interrupted, the powder must be fed in continuously. Unprocessed powder must also be continuously separated from the component and removed when the component is removed.

Während der Fertigung kann es vorkommen, dass das Pulver aufgrund thermischer Einwirkungen Agglomerate bildet und sich daher schlecht oder gar nicht fördern lässt. Das Pulver kann auch eine ungeeignete Temperaturen aufweisen, um optimal gefördert zu werden.During production it can happen that the powder forms agglomerates due to thermal effects and is therefore difficult or impossible to convey. The powder can also have an unsuitable temperature in order to be optimally conveyed.

Das abgetrennte und abgeführte Pulver soll in der Regel wieder aufbereitet und zu einem materialabhängigen Prozentsatz dem Frischpulver zugemischt werden. Dabei dürfen die gefertigten Bauteile, die unterschiedlich groß sein können, den Aufbereitungsprozess nicht blockieren oder in das Fördersystem des abzutransportierenden Pulvers gelangen. Es muss also gewährleistet werden, dass unterschiedliche additiv gefertigte Bauteilgeometrien zuverlässig von unbearbeitetem Pulver getrennt und idealerweise bis zu einer Entnahmestelle gefördert werden können.The separated and discharged powder should generally be reprocessed and added to the fresh powder in a percentage that depends on the material. The manufactured components, which can be of different sizes, must not block the preparation process or get into the conveyor system for the powder to be removed. It must therefore be ensured that different additively manufactured component geometries can be reliably separated from unprocessed powder and ideally conveyed to a removal point.

Aus dem Stand der Technik sind vorrangig Lösungen bekannt, die auf eine nicht kontinuierliche additive Fertigung abstellen. Die Entnahme unbearbeiteten Pulvers bedingt dabei eine Unterbrechung der Fertigung, wie sie bei der kontinuierlichen Fertigung unerwünscht und regelmäßig nicht umsetzbar ist. Das Pulver wird dabei im Wesentlichen ausgeblasen oder abgesaugt, wobei aber das unbearbeitete Pulver nicht vollumfänglich abgeführt werden kann, insbesondere nicht aus dem Bereich von Hinterschneidungen und dergleichen.Solutions based on discontinuous additive manufacturing are primarily known from the prior art. The removal of unprocessed powder causes an interruption in production, which is undesirable in continuous production and regularly cannot be implemented. The powder is essentially blown out or sucked off, but the unprocessed powder cannot be completely discharged, in particular not from the area of undercuts and the like.

In manchen Lösungen wird durch einen Fluidstrom eine Wirbelschicht erzeugt, um das unbearbeitete Pulver aufzulockern und danach leichter abführen zu können, doch bedarf es bei dieser wie bei den zuvor genannten Lösungen einen begrenzten, umschlossenen Bauraum, in dem das Bauteil gefertigt wird, um im Anschluss das Ausblasen, Absaugen und/oder das Erzeugen einer Wirbelschicht verwirklichen zu können.In some solutions, a fluid stream is used to create a fluidized bed in order to loosen up the unprocessed powder and then to be able to remove it more easily, but this requires, as in the aforementioned solutions, a limited, enclosed installation space in which the component is manufactured in order to be able to subsequently to be able to blow out, suck off and / or produce a fluidized bed.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung vorzuschlagen, mit der bei einer kontinuierlichen additiven, also einer pulverbettbasierten Fertigung eine Trennung von gefertigten Bauteilen und unbearbeitetem Pulver einfach und zuverlässig zu erreichen ist, ohne dass die Fertigung unterbrochen werden muss.The invention is therefore based on the object of proposing a device with which a separation of manufactured components and unprocessed powder can be achieved easily and reliably in continuous additive manufacturing, i.e. powder-bed-based manufacturing, without the manufacturing having to be interrupted.

Die Aufgabe wird gelöst mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.The object is achieved with a device according to claim 1. Further preferred embodiments of the invention emerge from the other features mentioned in the subclaims.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Pulverabtransport und/oder zur Pulverrückgewinnung einer kontinuierlich arbeitenden additiven Fertigungsanlage ist mit einem Rollenförderer, der einem Fertigungsbereich der kontinuierlich arbeitenden additiven Fertigungsanlage nachgeordnet ist und auf dem ein Pulverkuchen gefördert wird, einem nach unten offenen Auffangbehälter mit mindestens einer geneigten Seitenwand zum Auffangen zumindest des herabfallenden Pulvers, der unterhalb des Rollenförderers angeordnet ist, und einem Fördersystem zum Abtransport des herabgefallenen Pulvers gebildet.A device according to the invention for powder removal and / or powder recovery of a continuously operating additive manufacturing system has a roller conveyor, which is arranged downstream of a manufacturing area of the continuously operating additive manufacturing system and on which a powder cake is conveyed, a collecting container open at the bottom with at least one inclined side wall for collecting at least the falling powder, which is arranged below the roller conveyor, and a conveyor system for transporting away the fallen powder.

Die additive Fertigung ist auch als Additive Manufacturing (AM), generative Fertigung, 3D-Druck oder Rapid-Technologie bekannt und eine umfassende Bezeichnung für alle Fertigungsverfahren, bei denen Material Schicht für Schicht aufgetragen wird, um dreidimensionale Gegenstände zu erzeugen, die nachfolgend zumeist als Bauteile bezeichnet werden. Ausgangsstoffe für die additive Fertigung können flüssige oder feste Werkstoffe sein, die schichtweise angeordnet und durch physikalische oder chemische Härtungs- oder Schmelzprozesse zu Gegenständen ausgebildet werden. Dazu werden Bindemittel und/oder Energiestrahlen in einer vorgegebenen Geometrie in die Ausgangswerkstoffe einbeziehungsweise auf die Ausgangswerkstoffe aufgebracht. Zusätzlich kann eine Temperaturbehandlung erfolgen. Am Ende des Fertigungsprozesses wurde ein Gegenstand oder Bauteil hergestellt, der/das von Schichten unbearbeiteten Ausgangsmaterials umgeben ist. Dies wird als Pulverkuchen bezeichnet. Aus diesem muss der Gegenstand beziehungsweise das Bauteil entnommen beziehungsweise von dem losen Material befreit werden. Dieser Vorgang wird auch als Entpacken bezeichnet. Dem kann eine (Fein-)Reinigung folgen. Im Rahmen der Erfindung wird von einem Pulver als Ausgangsmaterial ausgegangen, wobei die Schichten des Pulvers, aus denen das Bauteil herausgearbeitet wird, als Pulverbett bezeichnet werden. Die additive Fertigung im Sinne der Erfindung ist also pulverbettbasiert. Ein Pulver ist dabei als üblicherweise trockener, fester Stoff zu verstehen, der aus einer Vielzahl von Partikeln besteht, die beim Schütteln oder Kippen frei fließen können. Die Größe der Partikel ist abhängig vom Anwendungsfall und kann daher ein pudriges bis hin zu einem körnigen Gemenge, wie beispielsweise Sand, bilden.Additive manufacturing is also known as additive manufacturing (AM), generative manufacturing, 3D printing or rapid technology and a comprehensive term for all manufacturing processes in which material is applied layer by layer in order to create three-dimensional objects, which are usually referred to below as Components are designated. Starting materials for additive manufacturing can be liquid or solid materials that are arranged in layers and formed into objects by physical or chemical hardening or melting processes. For this purpose, binders and / or energy rays are incorporated into the starting materials or applied to the starting materials in a predetermined geometry. A temperature treatment can also take place. At the end of the manufacturing process, an object or component has been produced that is surrounded by layers of unprocessed raw material. This is known as a powder cake. The object or the component must be removed from this or the loose material must be removed. This process is also known as unpacking. This can be followed by a (fine) cleaning. In the context of the invention, a powder is assumed as the starting material, the layers of the powder from which the component is carved out being referred to as the powder bed. Additive manufacturing in the sense of the invention is therefore powder-bed-based. A powder is to be understood as a usually dry, solid substance consisting of a large number of particles that can flow freely when shaken or tilted. The size of the particles depends on the application and can therefore form a powdery to a granular mixture, such as sand.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung sieht eine Pulverrückgewinnung und/oder einen Pulverabtransport in einer kontinuierlich arbeitenden additiven Fertigung vor. Darunter ist eine Fertigung zu verstehen, bei der die Produktion simultan mit Transporttätigkeiten und ohne zeitliche Unterbrechung erfolgt. Die Produktions- beziehungsweise Herstellvorgänge werden also während der Förderung von Werkstoffen, Halbfabrikaten, Bauteilen und dergleichen ausgeführt. Die Fertigung beziehungsweise Herstellung wird also im Wesentlichen zu keinem Zeitpunkt unterbrochen.The device according to the invention provides for powder recovery and / or powder removal in a continuously operating additive manufacturing process. This is understood to mean manufacturing in which production takes place simultaneously with transport activities and without any interruption in time. The production or manufacturing processes are therefore carried out while materials, semi-finished products, components and the like are being conveyed. The production or manufacture is therefore essentially not interrupted at any point in time.

Die Vorrichtung weist dazu einen Rollenförderer auf. Dieser ist auch als Rollenband oder Rollenbahn bekannt. Ein Rollenförderer ist eine stationäre Anlage mit einer Vielzahl von Rollen, über die Bauteile von einem Ort zum anderen gefördert werden können.For this purpose, the device has a roller conveyor. This is also known as a roller conveyor or roller conveyor. A roller conveyor is a stationary system with a large number of rollers that can be used to convey components from one location to another.

Der Rollenförderer ist am Ende eines Fertigungsbereiches der kontinuierlich arbeitenden additiven Fertigungsanlage angeordnet. Die während der Fertigung erzeugten Bauteile werden, eingebettet in unbearbeitetem Pulver und damit in ihrer Gesamtheit als Pulverkuchen, am Ende des Fertigungsbereiches auf den Rollenförderer gefördert. Dies kann beispielsweise durch ein Transportband oder Förderband des Fertigungsbereiches erfolgen. Während der Pulverkuchen auf dem Rollenförderer weiter bewegt wird, fällt bedingt durch die Schwerkraft und zumindest teilweise auch durch die infolge der Art der Fortbewegung eingebrachten Vibrationen das unbearbeitete Pulver nach unten ab. Das Bauteil oder die Bauteile werden dadurch freigelegt.The roller conveyor is arranged at the end of a production area of the continuously operating additive manufacturing system. The components produced during production, embedded in unprocessed powder and thus in their entirety as a powder cake, are conveyed to the roller conveyor at the end of the production area. This can be done, for example, by a conveyor belt or conveyor belt in the production area. While the powder cake is moved further on the roller conveyor, the unprocessed powder falls downward due to the force of gravity and at least partly also due to the vibrations introduced as a result of the type of movement. The component or components are thereby exposed.

Unterhalb des Rollenförderers ist ein nach unten offener Auffangbehälter angeordnet, der mindestens eine geneigte Seitenwand aufweist. Die Neigung erfolgt dabei so, dass der Querschnitt des Auffangbehälters nach unten geringer wird. Der Auffangbehälter soll zumindest das herabfallende Pulver auffangen, kann aber auch kleinere Bauteile, die zwischen den Rollen des Rollenförderers herabfallen, auffangen. Trifft das herabfallende Pulver auf die mindestens eine geneigte Seitenwand, zerfallen etwaig vorhandene Agglomerationen und das Pulver kann lose entlang der mindestens einen geneigten Seitenwand nach unten gleiten. Je nach gewählter Fallhöhe, also dem Abstand zwischen dem Rollenförderer und dem Auftreffpunkt auf der mindestens einen geneigten Seitenwand, kann die separierende Wirkung eingestellt werden.A collecting container which is open at the bottom and has at least one inclined side wall is arranged below the roller conveyor. The inclination takes place in such a way that the cross-section of the collecting container becomes smaller towards the bottom. The collecting container should at least catch the falling powder, but it can also catch smaller components that fall between the rollers of the roller conveyor. If the falling powder hits the at least one inclined side wall, any agglomerations that may be present disintegrate and the powder can slide loosely downwards along the at least one inclined side wall. Depending on the selected height of fall, that is to say the distance between the roller conveyor and the point of impact on the at least one inclined side wall, the separating effect can be adjusted.

Vorzugsweise sind beide oder alle Seitenwände des Auffangbehälters geneigt, so dass sich ein nach unten verjüngender Querschnitt des Auffangbehälters einstellt. Die Seitenwände sind dabei zumindest die beiden in Förderrichtung des Rollenförderers verlaufenden Seitenwände des Auffangbehälters, dies kann aber auch die Seitenwände der Stirnseiten umfassen.Both or all of the side walls of the collecting container are preferably inclined, so that a downwardly tapering cross section of the collecting container is established. The side walls are at least the two side walls of the collecting container running in the conveying direction of the roller conveyor, but this can also include the side walls of the end faces.

Der Auffangbehälter weist zweckmäßigerweise die gleiche Länge wie der Rollenförderer auf, um über dessen gesamte Länge herabfallendes Pulver aufzufangen.The collecting container expediently has the same length as the roller conveyor in order to collect falling powder over its entire length.

Der Auffangbehälter ist nach unten offen, so dass das aufgefangene Pulver einem Fördersystem zum Abtransport des herabgefallenen Pulvers zugeführt werden kann. Das Fördersystem ist dabei dazu ausgebildet und eingerichtet, das herabgefallene Pulver aufzunehmen und in eine Pulveraufbereitungsanlage zu fördern und/oder zur Wiederverwendung direkt einem Vorratsbehälter des Pulvers zuzuführen.The collecting container is open at the bottom so that the collected powder can be fed to a conveyor system for transporting the fallen powder away. The conveying system is designed and set up to receive the fallen powder and convey it to a powder processing system and / or to feed it directly to a storage container of the powder for reuse.

Durch diese erfindungsgemäße Vorrichtung wird es möglich, dass ein Pulverkuchen kontinuierlich aus dem Fertigungsbereich auf den Rollenförderer bewegt wird, wo er kontinuierlich weiterbewegt wird, wobei gleichzeitig eine Trennung von Bauteil und unbearbeitetem Pulver erfolgt. Die Fertigung muss zum Entpacken der gefertigten Bauteile nicht unterbrochen werden und das Pulver kann zügig für eine Wiederverwendung bereitgestellt werden.This device according to the invention makes it possible for a powder cake to be moved continuously from the production area onto the roller conveyor, where it is continuously moved on, with the component and the unprocessed powder being separated at the same time. Production does not have to be interrupted to unpack the finished components and the powder can be quickly made available for reuse.

In einer ersten bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Neigung der mindestens einen Seitenwand des Auffangbehälters mindestens dem Schüttwinkel des Pulvers entspricht. Der Schüttwinkel, auch als Reibungswinkel bekannt, ist der Winkel, unter dem ein körniges Material, vorliegend das Pulver, belastet werden kann, ohne abzurutschen oder zu versagen. Wird der Winkel überschritten, wird das Pulver also abrutschen. Weist der Auffangbehälter also einen Winkel auf, der mindestens dem Schüttwinkel entspricht, kann ein Fließen des losen Pulvers bis zum Ende des Auffangbehälters und hinein in das Fördersystem gewährleistet werden. Mit Vorteil sind die beiden längsseitigen Seitenwände des Auffangbehälters in einem solchen Winkel, mit besonderem Vorteil alle Seitenwände des Auffangbehälters in einem solchen Winkel geneigt.In a first preferred embodiment of the invention it is provided that the inclination of the at least one side wall of the collecting container corresponds at least to the angle of repose of the powder. The angle of repose, also known as the angle of friction, is the angle at which a granular material, in this case the powder, can be loaded without slipping or failing. If the angle is exceeded, the powder will slide off. If the collecting container has an angle that corresponds at least to the angle of repose, the loose powder can flow to the end of the collecting container and into the conveyor system. The two longitudinal side walls of the collecting container are advantageously inclined at such an angle, with particular advantage all side walls of the collecting container are inclined at such an angle.

Alternativ oder zusätzlich kann der Auffangbehälter zumindest teilweise mit Vibration zu beaufschlagen sein. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist dabei eine geeignete Einrichtung auf, um Vibrationen zu erzeugen und auf wenigstens eine der Seitenwände des Auffangbehälters, vorzugsweise auf mehrere oder alle Seitenwände des Auffangbehälters, zu übertragen. Diese Vibration kann den Fluss des herabgefallenen Pulvers gewährleisten und in Abhängigkeit von der Intensität der Vibration zum Zerfall möglicher Agglomerationen beitragen.As an alternative or in addition, the collecting container can be subjected to at least some of the vibrations. The device according to the invention has a suitable device for generating vibrations and transmitting them to at least one of the side walls of the collecting container, preferably to several or all of the side walls of the collecting container. This vibration can ensure the flow of the fallen powder and, depending on the intensity of the vibration, contribute to the disintegration of possible agglomerations.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass der Auffangbehälter zumindest teilweise temperierbar ist. Der Auffangbehälter oder zumindest Teile davon werden dazu gekühlt oder erwärmt, insbesondere seine Seitenwände. Dies bewirkt eine Temperierung des herabfallenden, unbearbeiteten Pulvers, so dass ihm Restwärme entzogen werden kann oder es erwärmt werden kann. Durch eine Anpassung der Temperatur des Pulvers kann der Transport des Pulvers sowohl durch den Auffangbehälter als auch innerhalb des sich anschließenden Fördersystems weiter optimiert werden.It can also be provided that the collecting container can be at least partially temperature-controlled. The collecting container or at least parts of it are cooled or heated for this purpose, especially its side walls. This brings about a temperature control of the falling, unprocessed powder, so that residual heat can be extracted from it or it can be heated. By adjusting the temperature of the powder, the transport of the powder both through the collecting container and within the adjoining conveyor system can be further optimized.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Fördersystem zum Abtransport des herabgefallenen Pulvers mit einem Schneckenförderer, einem Förderband, einem Pneumatikförderer, einem hydraulischen Schieber und/oder einem mechanischen Schieber ausgebildet.In a further advantageous embodiment, the conveyor system for removing the fallen powder is designed with a screw conveyor, a conveyor belt, a pneumatic conveyor, a hydraulic pusher and / or a mechanical pusher.

Ein Schneckenförderer ist eine Förderanlage für Schüttgüter und basiert auf dem Funktionsprinzip der archimedischen Schraube. Er ist üblicherweise motorisch angetrieben und erlaubt einen kontinuierlichen Abtransport des zugeführten Pulvers. Während das herabgefallene Pulver in einem Schneckenförderer transportiert wird, wirkt die Förderschnecke auf das Pulver ein. Dabei entstehen erhebliche Kräfte, vorrangig Scherkräfte, die möglicherweise noch vorhandene Agglomerationen des Pulvers lösen. Bevorzugte Durchmesser der Förderschnecke liegen im Bereich von 50 mm bis 500 mm, wobei die übrigen Komponenten der Förderschnecke fachmännisch dazu passend dimensioniert werden.A screw conveyor is a conveyor system for bulk goods and is based on the functional principle of the Archimedean screw. It is usually driven by a motor and allows the powder supplied to be transported away continuously. While the fallen powder is transported in a screw conveyor, the screw conveyor acts on the powder. This creates considerable forces, primarily shear forces, which may loosen any agglomerations in the powder that may still be present. Preferred diameters of the screw conveyor are in the range from 50 mm to 500 mm, the other components of the screw conveyor being appropriately dimensioned in a professional manner.

Ein Förderband, auch Fließband, Transportband, Bandförderer, Gurtbandförderer oder Gurtförderer genannt, ist ebenfalls eine Förderanlage, mit der Schüttgüter und damit das unbearbeitete Pulver kontinuierlich abtransportiert werden kann. Die Vorteile von Förderbändern liegen in deren Wirkungsgrad bei der Förderung von Schüttgut und ihrem geringen Verschleiß.A conveyor belt, also called assembly line, conveyor belt, belt conveyor, belt conveyor or belt conveyor, is also a conveyor system with which bulk goods and thus the unprocessed powder can be continuously transported away. The advantages of conveyor belts are their efficiency when conveying bulk goods and their low wear.

Unter pneumatischer Förderung versteht man den Transport von Schüttgütern mit Gas mittels Über- oder Unterdruck. Das Gas kann beispielsweise Luft sein. Die Förderung findet prinzipbedingt durch Rohre oder Schläuche statt, gegebenenfalls auch über Fluidrinnen.Pneumatic conveying means the transport of bulk goods with gas by means of positive or negative pressure. The gas can be air, for example. In principle, the conveyance takes place through pipes or hoses, possibly also through fluid channels.

Hydraulische und mechanische Schieber finden Verwendung, wenn nachfolgende Transportbeziehungsweise Fördermittel mit einem definierten Massestrom eines Schüttgutes beschickt werden sollen. Die Auslassöffnung in Richtung der nachfolgenden Transport- beziehungsweise Fördermittel wird stufenweise oder stufenlos kontrolliert geöffnet, um ein Durchschießen des Schüttgutstroms zu verhindern.Hydraulic and mechanical slides are used when the following transport or conveying means are to be charged with a defined mass flow of a bulk material. The outlet opening in the direction of the following transport or conveying means is opened gradually or continuously in a controlled manner in order to prevent the flow of bulk material from shooting through.

Insbesondere, wenn kleine Bauteile gefertigt und mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung entpackt werden sollen, ist es bedeutsam, dass diese kleinen Bauteile nicht zwischen den Rollen des Rollenförderers nach unten fallen oder zumindest nicht durch den Auffangbehälter in das Fördersystem gelangen, wo sie andernfalls zu Störungen in der Förderung des Pulvers oder zu Schäden in der Anlage führen könnten. Ein kleines Bauteil ist dabei ein mittels der kontinuierlichen additiven Fertigung hergestelltes Bauteil, das zwischen den Rollen des Rollenförderers hindurchfallen würde, wenn nicht Maßnahmen ergriffen würden, die das verhindern.In particular, when small components are to be manufactured and unpacked by means of the device according to the invention, it is important that these small components do not fall down between the rollers of the roller conveyor or at least do not get through the collecting container into the conveyor system, where they would otherwise interfere with the Conveying the powder or damage the system. A small component is a component produced by means of continuous additive manufacturing that would fall through between the rollers of the roller conveyor if measures were not taken to prevent this.

Dazu kann der Rollendurchmesser und/oder der Rollenabstand des Rollenförderers so gewählt sein, dass eine während der Fertigung ausgebildete Scheibe, oberhalb derer mindestens ein kleines Bauteil angeordnet ist, zu fördern ist. Dazu können während der Fertigung mehrere Schichten der Pulvers derart bearbeitet werden, dass sie eine Scheibe bilden, auf der oder über der im Pulverbett danach das oder die kleinen Bauteile gefertigt werden. Wird im Anschluss der Pulverkuchen aus dem Fertigungsbereich auf den Rollenförderer geschoben, verhindert die Scheibe, dass das mindestens eine darüber befindliche kleine Bauteil zwischen den Rollen hindurch in den Auffangbehälter und damit das Fördersystem gelangt. Dazu sollten der Rollendurchmesser und/oder der Rollenabstand so bemessen sein, dass ein sicherer Transport der Scheibe ohne Verkippen oder Verkanten zwischen den Rollen beziehungsweise in den Zwischenraum zwischen den Rollen des Rollenförderers erreicht werden kann. Der Rollendurchmesser und/oder der Rollenabstand ergeben sich dabei aus den Maßen der zu fertigenden Scheibe, wobei die Maße der Scheibe sich aus fertigungstechnischen Randbedingungen und wirtschaftlichen Abwägungen bestimmen.For this purpose, the roller diameter and / or the roller spacing of the roller conveyor can be selected in such a way that a disk formed during production, above which at least one small component is arranged, is to be conveyed. For this purpose, several layers of the powder can be processed during production in such a way that they form a disk on or above which the small component (s) are then produced in the powder bed. If the powder cake is then pushed from the production area onto the roller conveyor, the disk prevents the at least one small component located above it from passing between the rollers into the collecting container and thus the conveyor system. For this purpose, the roller diameter and / or the roller spacing should be dimensioned in such a way that the pane can be safely transported without tilting or tilting between the rollers or into the space between the rollers of the roller conveyor. The roller diameter and / or the roller spacing result from the dimensions of the pane to be manufactured, the dimensions of the pane being determined by manufacturing-related boundary conditions and economic considerations.

Es kann auch zweckmäßig sein, mindestens ein Gitter in dem Auffangbehälter anzuordnen. Das mindestens eine Gitter soll das Durchfallen der kleinen Bauteile durch den Auffangbehälter in das nachfolgende Fördersystem verhindern. Zudem wird auf diese Weise eine Sortierung der Bauteile nach Größe oder zumindest in zwei Größenkategorien möglich. Demnach sind die Gitteröffnungen bei einem einzigen Gitter so zu wählen, dass sie kleiner als das kleinste zu fertigende Bauteil sind. Bei mehr als einem Gitter kann eine Größenabstufung der Gitteröffnungen erfolgen. Die kleinen Bauteile bleiben auf dem mindestens einen Gitter liegen und können von diesem beispielsweise durch eine Klappe entnommen werden. Gleichzeitig werden durch den Aufprall des Pulvers auf dem mindestens einen Gitter eventuell noch vorhandene Agglomerationen des Pulvers gelöst.It can also be useful to arrange at least one grid in the collecting container. The at least one grid is intended to prevent the small components from falling through the collecting container into the subsequent conveyor system. In this way, it is also possible to sort the components according to size or at least in two size categories. Accordingly, the grid openings in a single grid are to be selected so that they are smaller than the smallest component to be manufactured. If there is more than one grid, the grid openings can be graded in size. The small components remain on the at least one grid and can be removed from this, for example through a flap. At the same time, any agglomerations of the powder that may still be present are loosened by the impact of the powder on the at least one grid.

Alternativ oder zusätzlich kann mindestens ein weiterer Rollenförderer in dem Auffangbehälter selbst angeordnet sein. Dieser weist vorzugsweise geringere Rollendurchmesser und -abstände als der Rollenförderer oberhalb des Auffangbehälters auf, so dass mittels des mindestens einen weiteren Rollenförderers ebenfalls kleine Bauteile aufgefangen werden können und sie nicht ins nachfolgende Fördersystem gelangen können. Wie auch bei einem Gitter erfolgt eine Sortierung von kleinen und großen Bauteilen durch den (ersten) Rollenförderer und den mindestens einen weiteren Rollenförderer. Die Rollendurchmesser und -abstände sind dabei wie bei einem Gitter auf das kleinste zu fertigende Bauteil beziehungsweise zu erreichende Größenklassen bei der Sortierung abzustimmen. Auch in Kombination mit mindestens einem Gitter kann eine mehrstufige Sortierung unterschiedlich großer, aus dem ersten Rollenförderer herabfallender Bauteile erfolgen. Der weitere Rollenförderer hat zudem den Vorteil, dass er die aufgefangenen Bauteile zu einem Ausgabeort beziehungsweise einer Entnahmestelle fördern kann, wo sie ausgegeben oder entnommen werden können.Alternatively or additionally, at least one further roller conveyor can be arranged in the collecting container itself. This preferably has smaller roller diameters and distances than the roller conveyor above the collecting container, so that small components can also be collected by means of the at least one further roller conveyor and they cannot get into the subsequent conveyor system. As with a grid, small and large components are sorted by the (first) roller conveyor and the at least one further roller conveyor. The roll diameters and spacing are to be matched to the smallest component to be manufactured or the size classes to be achieved during sorting, as with a grid. A multi-level sorting of components of different sizes falling from the first roller conveyor can also take place in combination with at least one grid. The further roller conveyor also has the advantage that it can convey the collected components to an output location or a removal point, where they can be output or removed.

Mit Vorteil ist das mindestens eine Gitter und/oder der mindestens eine weitere Rollenförderer in einem Winkel in Richtung einer Seitenwand des Auffangbehälters angeordnet. Der mindestens eine weitere Rollenförderer und/oder das mindestens eine Gitter ist also in Richtung zu einer der Seitenwände des Auffangbehälters geneigt, also um eine Längsachse in einem Winkel rotiert. Dadurch können die von dem mindestens einen weiteren Rollenförderer und/oder dem mindestens einen Gitter aufgefangenen Bauteile in Richtung der Seitenwand rutschen und dort gesammelt werden. Über eine Klappe oder eine andere Entnahmeöffnung, vorzugsweise eine andere verschließbare Entnahmeöffnung, können die aufgefangenen Bauteile dann entnommen werden.The at least one grid and / or the at least one further roller conveyor is advantageously arranged at an angle in the direction of a side wall of the collecting container. The at least one further roller conveyor and / or the at least one grid is therefore inclined in the direction of one of the side walls of the collecting container, that is to say rotated around a longitudinal axis at an angle. As a result, the components caught by the at least one further roller conveyor and / or the at least one grid can slide in the direction of the side wall and be collected there. The captured components can then be removed via a flap or another removal opening, preferably another closable removal opening.

Es ist ebenfalls bevorzugt, wenn der Rollenförderer und/oder der mindestens eine weitere Rollenförderer einen Antrieb, insbesondere einen gemeinsamen Antrieb, aufweisen. Durch einen Antrieb, der die Rollen eines Rollenförderers antreibt, kann der Weitertransport der darauf befindlichen Objekte ohne zusätzlich äußere Einwirkung, wie das stetige Nachschieben von Pulverkuchen aus der kontinuierlichen additiven Fertigung oder ein Anschieben durch eine Bedienperson, bewirkt werden. Dabei kann jeweils ein Antrieb für jeden der Rollenförderer vorgesehen sein, es kann aber auch ein einziger Antrieb vorgesehen sein, der mehrere oder alle Rollenbänder antreibt. Dies würde die erforderlichen Ressourcen und den Bauraum der Vorrichtung reduzieren.It is also preferred if the roller conveyor and / or the at least one further roller conveyor have a drive, in particular a common drive. A drive that drives the rollers of a roller conveyor can move the objects on it further without additional external influences, such as the constant pushing in of powder cakes from continuous additive manufacturing or being pushed by an operator. A drive can be provided for each of the roller conveyors, but a single drive can also be provided which drives several or all of the roller belts. This would reduce the resources required and the installation space of the device.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Pulverabtransport und/oder zur Pulverrückgewinnung einer kontinuierlich arbeitenden additiven Fertigungsanlage kann der Fertigungsprozess ununterbrochen fortgeführt werden. Dabei wird unbearbeitetes Pulver von den fertiggestellten Bauteilen separiert und einer Pulveraufbereitung und/oder direkt einer Wiederverwendung zugeführt. Dies kann vollautomatisiert erfolgen. Dabei wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ein geschlossenes System bereitgestellt, aus dem kein Pulver entweichen kann. Auch die Fertigung besonders kleiner Bauteile ist durch geeignete Auffanglösungen berücksichtigt.With the device according to the invention for powder removal and / or powder recovery of a continuously operating additive manufacturing system, the manufacturing process can be continued uninterrupted. Here, unprocessed powder is separated from the finished components and fed to powder processing and / or directly to reuse. This can be done fully automatically. The device according to the invention provides a closed system from which no powder can escape. The production of particularly small components is also taken into account by means of suitable collecting solutions.

Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.The various embodiments of the invention mentioned in this application can be advantageously combined with one another, unless stated otherwise in the individual case.

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

  • 1 verschiedene Darstellungen einer beispielhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
  • 2 und 3 weitere mögliche Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
The invention is explained below in exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:
  • 1 various representations of an exemplary embodiment of the device according to the invention,
  • 2 and 3 further possible configurations of the device according to the invention.

1 zeigt in schematischer Darstellung eine Draufsicht (1a), eine seitliche Ansicht (1b) und einen Schnitt (1c) der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer beispielhaften Ausgestaltung. Sie wird anhand aller drei Teilfiguren gemeinsam nachfolgend beschrieben. 1 shows a schematic representation of a top view ( 1a) , a side view ( 1b) and a cut ( 1c ) of the device according to the invention in an exemplary embodiment. It is described below using all three sub-figures together.

In einem Fertigungsbereich 10 einer kontinuierlich arbeitenden additiven Fertigungsanlage werden in einem Pulverbett Bauteile 16 hergestellt, die von unbearbeitetem Pulver 14 umschlossen sind. Der somit gebildete Pulverkuchen 12 wird kontinuierlich von einem Transportband der Fertigungsanlage in Richtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 20 und dort auf einen angetriebenen Rollenförderer 22 geschoben. Das unbearbeitete Pulver 14 löst sich dabei und fällt zwischen den Rollen des Rollenförderers 22 hindurch nach unten, wo es von einem Auffangbehälter 24 aufgefangen wird. Dabei werden die Bauteile 16 freigelegt beziehungsweise entpackt und weiter in Richtung einer Entnahmestelle gefördert (veranschaulicht durch einen Pfeil).In a manufacturing area 10 In a continuously operating additive manufacturing system, components are placed in a powder bed 16 made from unprocessed powder 14th are enclosed. The powder cake thus formed 12th is continuously from a conveyor belt of the production plant in the direction of the device according to the invention 20th and there on a driven roller conveyor 22nd pushed. The raw powder 14th loosens and falls between the rollers of the roller conveyor 22nd through to the bottom where there is a collection container 24 is caught. The components 16 exposed or unpacked and conveyed further in the direction of an extraction point (illustrated by an arrow).

Der Auffangbehälter 24 ist nach Art eines Trichters gebildet, er ist also nach unten geöffnet und seine Seitenwände 26 bilden einen sich nach unten verjüngenden Querschnitt, sind also geneigt. Der Neigungswinkel der Seitenwände 26 entspricht dabei mindestens dem Schüttwinkel des verwendeten Pulvers 14. Trifft das unbearbeitete Pulver 14 auf die geneigten Seitenwände 26 auf, ist dadurch gewährleistet, dass es weiter nach unten abgeführt wird und nicht liegenbleibt.The collecting container 24 is formed in the manner of a funnel, so it is open at the bottom and its side walls 26th form a downward tapering cross-section, so are inclined. The angle of inclination of the side walls 26th corresponds at least to the angle of repose of the powder used 14th . Hit the raw powder 14th on the inclined side walls 26th This ensures that it is carried away further downwards and does not remain lying.

Beim Auftreffen des Pulvers 14 werden zudem durch die vorhandene Fallhöhe zwischen Pulverkuchen 12 und den Seitenwänden 26 des Auffangbehälters 24 möglicherweise vorhandene Agglomerationen des Pulvers 14 gelöst.When the powder hits 14th are also due to the existing height of fall between the powder cake 12th and the side walls 26th of the collecting container 24 possibly existing agglomerations of the powder 14th solved.

Um den Abtransport des herabfallenden Pulvers 14 zu optimieren, können die Seitenwände 26 gekühlt oder erwärmt werden (nicht gezeigt), um das Fließverhalten des Pulvers 14 zu beeinflussen. Auch kann es dazu beitragen, überschüssige Restwärme aus dem Pulver 14 abzuführen. Alternativ oder zusätzlich können Vibrationen auf die Seitenwände 26 des Auffangbehälters 24 aufgebracht werden (nicht gezeigt), um das Abführen des Pulvers 14 weiter zu fördern.About the removal of the falling powder 14th can optimize the side walls 26th cooled or heated (not shown) to improve the flow behavior of the powder 14th to influence. It can also help remove excess residual heat from the powder 14th to dissipate. Alternatively or in addition, vibrations can act on the side walls 26th of the collecting container 24 can be applied (not shown) to remove the powder 14th to further promote.

Das durch den Auffangbehälter 24 nach unten abgeführte Pulver 14 wird in ein Fördersystem 28 geleitet, das in dieser beispielhaften Ausgestaltung mit einem Schneckenförderer 30 ausgebildet ist. Mittels dieses Fördersystems 28 wird das Pulver 14 einer Pulveraufbereitung zugeführt, so dass es im Anschluss wieder verwendet werden kann. Das Pulver 14 kann aber gegebenenfalls auch direkt der Wiederverwendung zugeführt werden.That through the collecting container 24 powder discharged downwards 14th is in a conveyor system 28 guided, in this exemplary embodiment with a screw conveyor 30th is trained. By means of this funding system 28 becomes the powder 14th a powder preparation so that it can be used again afterwards. The powder 14th but can also be recycled directly if necessary.

Da jedoch auch Bauteile 16 gefertigt werden können, die durch die Rollen des Rollenförderers 22 hindurchfallen könnten, sind in 2 zwei Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung 20 gezeigt, bei denen verhindert wird, dass diese kleinen Bauteile 16b in das Fördersystem 28 gelangen. Dazu werden nachfolgend nur die Unterschiede der Draufsichten aus 2a und 2b zu 1a sowie des Schnittes der 2c zu 1c erläutert.But there are also components 16 can be made by the rollers of the roller conveyor 22nd fall through are in 2 two embodiments of the device according to the invention 20th in which these small components 16b are prevented from entering the conveyor system 28 reach. For this purpose, only the differences between the top views are shown below 2a and 2 B to 1a as well as the cut of the 2c to 1c explained.

In 2a ist ein weiterer Rollenförderer 32 innerhalb des Auffangbehälters 24 angeordnet. Dessen Rollenabstände und Rollendurchmesser sind erkennbar kleiner als die des ersten Rollenförderers 22. Wird nun der Pulverkuchen 12 auf den Rollenförderer 22 der Vorrichtung 20 geschoben, wobei sich das unbearbeitete Pulver 14 löst, werden größere Bauteile 16a von den Rollen des Rollenförderers 22 gehalten, kleinere Bauteile 16b fallen hindurch auf den weiteren Rollenförderer 32 und werden von diesem daran gehindert, in das Fördersystem 28 zu gelangen.In 2a is another roller conveyor 32 inside the collecting container 24 arranged. Its roller spacing and roller diameter are noticeably smaller than those of the first roller conveyor 22nd . Now becomes the powder cake 12th on the roller conveyor 22nd the device 20th pushed, with the unprocessed powder 14th solves, larger components 16a from the rollers of the roller conveyor 22nd held, smaller components 16b fall through onto the further roller conveyor 32 and are prevented by this from entering the conveyor system 28 to get.

Der weitere Rollenförderer 32 kann dabei einen eigenen Antrieb aufweisen oder von demselben Antrieb wie der Rollenförderer 22 angetrieben sein (nicht gezeigt). Damit können die kleineren Bauteile 16b ebenfalls in die mit einem Pfeil angezeigte Richtung zu einer Entnahmestelle gefördert werden.The other roller conveyor 32 can have its own drive or the same drive as the roller conveyor 22nd be driven (not shown). The smaller components 16b can thus also be conveyed to an extraction point in the direction indicated by an arrow.

In einer alternativen Ausgestaltung der 2b ist in dem Auffangbehälter 24 ein Gitter 34 angeordnet. Es ist aus der schematisch dargestellten 2c ersichtlich, dass beide Ausgestaltungen gemäß 2a und 2b einen ähnlichen oder gleichen schematischen Aufbau haben können. Die Gitteröffnungen des Gitters 34 sind so bemessen, dass das Pulver 14 hindurchfallen kann, die kleineren Bauteil 16b aber aufgefangen werden. Sie können beispielsweise über Entnahmeöffnungen in einer oder beiden Seitenwänden 26 des Auffangbehälters 24 (nicht gezeigt) entnommen werden.In an alternative embodiment of the 2 B is in the collecting container 24 a grid 34 arranged. It is from the schematic shown 2c it can be seen that both embodiments according to 2a and 2 B can have a similar or identical schematic structure. The grid openings of the grid 34 are sized so that the powder 14th can fall through, but the smaller components 16b are caught. For example, you can use removal openings in one or both side walls 26th of the collecting container 24 (not shown) can be removed.

3 zeigt einen Schnitt der Vorrichtung 20, bei der ein geneigtes Gitter 34 oder ein geneigter weiterer Rollenförderer 32 in dem Auffangbehälter 24 angeordnet ist. Die davon aufgefangenen kleinen Bauteile 16b rutschen dabei in Richtung einer Seitenwand 26 des Auffangbehälters 24, wo sie durch eine Entnahmeklappe 36 hindurch entnommen werden können. 3 shows a section of the device 20th with a sloping grille 34 or another inclined roller conveyor 32 in the collecting container 24 is arranged. The small components 16b caught thereby slide in the direction of a side wall 26th of the collecting container 24 where they are through a removal flap 36 can be removed through.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010
FertigungsbereichManufacturing area
1212th
PulverkuchenPowder cake
1414th
Pulverpowder
1616
Bauteil Component
2020th
Vorrichtungcontraption
2222nd
RollenfördererRoller conveyor
2424
AuffangbehälterCollecting container
2626th
Seitenwändeside walls
2828
FördersystemConveyor system
3030th
SchneckenfördererScrew conveyor
3232
weiterer Rollenfördererfurther roller conveyor
3434
GitterGrid
3636
EntnahmeklappeRemoval flap

Claims (10)

Vorrichtung (20) zum Pulverabtransport und/oder zur Pulverrückgewinnung einer kontinuierlich arbeitenden additiven Fertigungsanlage mit einem Rollenförderer (22), der einem Fertigungsbereich (10) der kontinuierlich arbeitenden additiven Fertigungsanlage nachgeordnet ist und auf dem ein Pulverkuchen (12) gefördert wird, einem nach unten offenen Auffangbehälter (24) mit mindestens einer geneigten Seitenwand (26) zum Auffangen zumindest des herabfallenden Pulvers (14), der unterhalb des Rollenförderers (22) angeordnet ist, und einem Fördersystem (28) zum Abtransport des herabgefallenen Pulvers (14).Device (20) for powder removal and / or powder recovery in a continuously operating additive manufacturing system a roller conveyor (22) which is arranged downstream of a production area (10) of the continuously operating additive production system and on which a powder cake (12) is conveyed, a downwardly open collecting container (24) with at least one inclined side wall (26) for collecting at least the falling powder (14), which is arranged below the roller conveyor (22), and a conveyor system (28) for removing the fallen powder (14). Vorrichtung (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung der mindestens einen Seitenwand (26) des Auffangbehälters (24) mindestens dem Schüttwinkel des Pulvers (14) entspricht.Device (20) after Claim 1 , characterized in that the inclination of the at least one side wall (26) of the collecting container (24) corresponds at least to the angle of repose of the powder (14). Vorrichtung (20) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Auffangbehälter (24) zumindest teilweise mit Vibration zu beaufschlagen ist.Device (20) after Claim 1 or 2 , characterized in that the collecting container (24) is at least partially to be subjected to vibration. Vorrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auffangbehälter (24) zumindest teilweise temperierbar ist.Device (20) according to one of the preceding claims, characterized in that the collecting container (24) can be at least partially temperature-controlled. Vorrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fördersystem (28) zum Abtransport des herabgefallenen Pulvers (14) mit einem Schneckenförderer (30), einem Förderband, einem Pneumatikförderer, einem hydraulischen Schieber und/oder einem mechanischen Schieber ausgebildet ist.Device (20) according to one of the preceding claims, characterized in that the conveyor system (28) is designed to remove the fallen powder (14) with a screw conveyor (30), a conveyor belt, a pneumatic conveyor, a hydraulic pusher and / or a mechanical pusher is. Vorrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rollendurchmesser und/oder der Rollenabstand des Rollenförderers (22) so gewählt ist, dass eine während der Fertigung ausgebildete Scheibe, oberhalb derer mindestens ein kleineres Bauteil (16) angeordnet ist, zu fördern ist.Device (20) according to one of the preceding claims, characterized in that the roller diameter and / or the roller spacing of the roller conveyor (22) is selected such that a disk formed during production, above which at least one smaller component (16) is arranged, is to be promoted. Vorrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Auffangbehälter (24) mindestens ein Gitter (34) angeordnet ist.Device (20) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one grid (34) is arranged in the collecting container (24). Vorrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Auffangbehälter (24) mindestens ein weiterer Rollenförderer (32) angeordnet ist.Device (20) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one further roller conveyor (32) is arranged in the collecting container (24). Vorrichtung (20) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Gitter (34) und/oder der mindestens eine weitere Rollenförderer (32) in einem Winkel in Richtung einer Seitenwand (26) des Auffangbehälters (24) angeordnet ist.Device (20) after Claim 7 or 8th , characterized in that the at least one grid (34) and / or the at least one further roller conveyor (32) is arranged at an angle in the direction of a side wall (26) of the collecting container (24). Vorrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rollenförderer (22) und/oder der mindestens eine weitere Rollenförderer (32) einen Antrieb, insbesondere einen gemeinsamen Antrieb, aufweisen.Device (20) according to one of the preceding claims, characterized in that the roller conveyor (22) and / or the at least one further roller conveyor (32) have a drive, in particular a common drive.
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