DE102016014513A1

DE102016014513A1 - Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Objekts

Info

Publication number: DE102016014513A1
Application number: DE102016014513.7A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Nh3dtec GmbH
Current assignee: Nh3dtec GmbH
Priority date: 2016-12-07
Filing date: 2016-12-07
Publication date: 2018-06-07

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung 100 zur Herstellung eines dreidimensionalen Objekts, wobei das Objekt durch aufeinanderfolgendes Verfestigen von Schichten durch Sintern oder Schmelzen eines pulverförmigen, mittels elektromagnetischer Strahlung oder Teilchenstrahlung verfestigbaren Aufbaumaterials an dem jeweiligen Querschnitt des Objektes entsprechenden Stellen erzeugt wird. Die Vorrichtung 100 ist gekennzeichnet durch eine erste und eine zweite Aufnahmevorrichtung 500 für jeweils eine Kartusche 600, wobei die Kartusche 600 zur Aufnahme, Speicherung und/oder Ausgabe des pulverförmigen Materials und/oder eines Gemischs aus pulverförmigem und verfestigtem Material geeignet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Objekts, wobei das Objekt durch aufeinanderfolgendes Verfestigen von Schichten durch Sintern oder Schmelzen eines pulverförmigen, mittels elektromagnetischer Strahlung oder Teilchenstrahlung verfestigbaren Aufbaumaterials an dem jeweiligen Querschnitt des Objektes entsprechenden Stellen erzeugt wird.
Bereits im Jahre 1986 meldete der Erfinder Dr. Carl Deckard sowohl ein Verfahren als auch eine Vorrichtung zur Herstellung beliebiger Gegenstände durch schichtweises Auftragen und Bestrahlen von Pulverschichten an. Dieses unter der Patentnummer US 4,863,538 erteilte Patent bildete den Grundstein für die modernen SLS- und SLM-Verfahren („Selective Laser Sintering“ und „Selective Laser Melting“), welche allgemein auch unter dem Namen „3D-Druck“ bekannt sind.
So weist die von Deckard beschriebene Vorrichtung eine Energiequelle, die einen fokussierten Energiestrahl emittieren kann, ein Gebilde mit einer Zielfläche, an der ein Gegenstand schichtweise hergestellt werden kann, eine Einrichtung zum verteilen sinterfähigen Pulvers auf der Zielfläche sowie Steuereinrichtung, die das Ziel des fokussierten Energiestrahls so ausrichten kann, dass ein Abschnitt jeder Schicht des in der Zielfläche verteilten Pulvers innerhalb definierter Grenzen gesintert wird, auf. Das Pulver wird vorzugsweise mittels einer Pulverausgabevorrichtung auf die Zielfläche gelenkt und dort verteilt. Das Gebilde mit einer Zielfläche wird insbesondere durch einen Kolben in einem Zylinder gebildet, wobei der Kolben zur Bildung der Schichten schrittweise in dem Zylinder abgesenkt wird, der das pulverförmige Material umschließt.
Seither ist eine Vielzahl an unterschiedlichen Verfahren und Vorrichtungen entwickelt worden, die auf den Errungenschaften von Deckard zur Herstellung beliebiger Gegenstände basieren.
Aus der Schrift EP 0 563 102 B2 ist beispielsweise eine Vorrichtung bekannt, die eine Messvorrichtung zum Abtasten der verfestigten Schicht und eine Vorrichtung zum Vergleich der Messdaten mit den vorgegebenen Daten der Schicht aufweist, wobei die Messvorrichtung und die Vergleichsvorrichtung mit der Verfestigungsvorrichtung zur Steuerung derselben in Abhängigkeit von den von der Messvorrichtung ermittelten Ergebnisse verbunden ist. Detaillierte Informationen oder weiterführende Anweisungen zu dem Pulverhandling werden jedoch nicht gegeben.
Aus der Patentschrift DE 43 00 478 C2 geht eine Vorrichtung hervor, bei der zur Erzeugung einer Behälterwandung zur Aufnahme des pulverförmigen Materials ein den zu erzeugenden Gegenstand umgebener Bereich während des Herstellungsprozesses mitbestrahlt und somit verfestigt wird. Das pulverförmige Material wird mittels einer Walze aus einem Vorrat über den Arbeitstisch verteilt.
Nachteilig an dieser Erfindung ist jedoch, dass bezüglich Pulverhandling oder etwaigem Schutz gegen direkten Kontakt mit dem Pulver keine weiterführenden Informationen bereitgestellt werden. Das Pulver muss händisch in dem Vorratsbereich positioniert werden. Die die Vorrichtung betreibende Person kommt somit unmittelbar mit dem Pulver in Berührung. Des Weiteren wird mit Herstellung des Gegenstands ein Pulver-Sinter-Gemisch erzeugt, welches ebenfalls frei zugänglich und händisch aus der Vorrichtung entfernt werden muss.
Aus der Schrift EP 0 734 842 B2 ist eine Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Objekts bekannt, die eine Tragevorrichtung zum Tragen des Objekts mit einem höhenverstellbaren Träger aufweist. Gekennzeichnet ist die Vorrichtung dadurch, dass eine auf der Oberseite des Trägers lösbar befestigbare Unterlage vorgesehen ist, an dem das pulverförmige Material während des Sinterprozesses anhaftet. Der Vorteil dieser Vorrichtung besteht darin, dass das Pulver-Sinter-Gemisch nach Fertigstellung des Gegenstands leichter aus der Vorrichtung herausgeholt werden kann.
Nachteilig an dieser Erfindung ist jedoch, dass trotz erleichtertem Handling weiterhin ein direkter Kontakt mit dem Pulver und/oder Pulver-Sinter-Gemisch nahezu unvermeidbar ist. Ein manuelles Befüllen und Entleeren der Vorrichtung ist ebenfalls notwendig.
Aus der EP 1 332 039 B1 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der die höhenverstellbare Werkstückplattform, der Vorratsbehälter und der Beschichter als zusammenhängend aus dem Bauraum entnehmbare Prozessplattform-Wechseleinheit ausgebildet sind. Der Vorteil einer derartigen Vorrichtung liegt in einer verkürzten Rüstzeit und damit einer gesteigerten Produktivität. Des Weiteren kann das nach dem Herstellungsprozess auf der Werkstückplattform und in dem Vorratsbehälter befindliche Pulver und Pulver-Sinter-Gemisch sehr einfach aus der Vorrichtung hinein und heraus befördert werden. Die Notwendigkeit direkt mit dem Pulver in Berührung kommen zu müssen wird reduziert.
Nachteilig auch an dieser Erfindung ist jedoch, dass weiterführende und/oder detaillierte Informationen bezüglich Pulverhandling nicht gegeben werden. Zudem weist weder die Werkstückplattform noch der Vorratsbehälter ein Verschlussmechanismus zum Verschließen des Pulvermaterials auf, so dass auch bei dieser Erfindung die Gefahr besteht direkt mit dem Pulver in Berührung zu kommen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, die voran genannten Nachteile des Stands der Technik zumindest zu verringern. Insbesondere besteht die Aufgabe darin, das Pulverhandling zu verbessern und einen notwendigen Kontakt mit dem Pulver zu minimieren.
Gelöst wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Objekts, wobei das Objekt durch aufeinanderfolgendes Verfestigen von Schichten durch Sintern eines pulverförmigen, mittels elektromagnetischer Strahlung oder Teilchenstrahlung verfestigbaren Aufbaumaterials an dem jeweiligen Querschnitt des Objekts entsprechenden Stellen erzeugt wird. Die Vorrichtung ist gekennzeichnet durch eine erste und eine zweite Aufnahmevorrichtung für jeweils eine Kartusche, wobei die Kartusche zur Aufnahme, Speicherung und/oder Ausgabe des pulverförmigen Materials und/oder eines Gemischs aus pulverförmigem und verfestigtem Material geeignet ist.
Der Vorteil einer derartigen Vorrichtung liegt in einem deutlich optimierten Pulverhandling. Der Bediener der Vorrichtung muss lediglich eine Kartusche mit und eine Kartusche ohne pulverförmigem Material in der Vorrichtung positionieren und anschließend den Herstellungsprozess starten. Die Notwendigkeit einer direkten Kontaktierung vor und während des Herstellungsprozesses mit dem pulverförmigem Material wird auf ein Minimum reduziert.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung eine dritte Aufnahmevorrichtung auf.
Eine dritte Aufnahmevorrichtung ermöglicht die Aufnahme einer dritten Kartusche innerhalb der Vorrichtung. Eine dritte Kartusche führt zu einer zusätzlichen Aufnahmemöglichkeit von pulverförmigem Material oder einem Gemisch aus pulverförmigem und gesintertem Material. So ist beispielsweise die Aufnahme von während des Herstellungsprozesses in der ersten und/oder zweiten Kartusche nicht genutztem Material innerhalb der dritten Kartusche möglich.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Grundplatte auf, wobei die Grundplatte wiederum eine Bodenseite aufweist und die Aufnahmevorrichtungen an der Bodenseite der Grundplatte lösbar befestigt sind.
Eine derartige Ausführungsform verringert Wartungs- und Reparaturarbeiten an der Vorrichtung. So ist beispielsweise bei einem Defekt einer Aufnahmevorrichtung ein sehr leichter Wechsel dieser kaputten Aufnahme möglich. Des Weiteren wird der Montageaufwand der Vorrichtung deutlich reduziert, da aufwändige Fräs- oder Dreharbeiten direkt an der Grundplatte entfallen.
In einer ebenfalls vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Grundplatte auf, wobei die Grundplatte wenigstens zwei Öffnungen aufweist und die Aufnahmevorrichtungen jeweils unterhalb der Öffnungen angeordnet sind.
Insbesonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der die Vorrichtung eine Grundplatte mit drei Öffnungen aufweist und die drei Aufnahmevorrichtungen jeweils unterhalb der Öffnungen angeordnet sind.
Derartige Ausführungsformen ermöglichen eine unkomplizierte Bereitstellung des pulverförmigen Materials an einem zur Herstellung des Objektes definierten Orts.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Objekts ist dadurch gekennzeichnet, dass jede Aufnahmevorrichtung Kontaktelemente aufweist, mit denen eine elektrische Kontaktierung zwischen der Aufnahmevorrichtung und der innerhalb der Aufnahmevorrichtung angeordneten Kartusche ermöglicht wird.
Eine derartige Kontaktierung ermöglicht beispielsweise eine Bestromung der Kartusche. Zudem lassen sich Informationen mittels elektrischer Signale zwischen der Kartusche und der Vorrichtung austauschen.
In einer ebenfalls vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung weist jede Aufnahmevorrichtung zwei Führungselemente auf.
Mittels der Führungselemente wird die Einführung einer Kartusche in die jeweilige Aufnahmevorrichtung vereinfacht. Die Führungselemente begrenzen die räumlichen Freiheitsgrade, so dass eine genaue Positionierung der Kartusche innerhalb der Aufnahmevorrichtung ermöglicht wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Vorrichtung ist gekennzeichnet durch eine Beschichtereinheit, wobei die Beschichtereinheit dazu geeignet ist pulverförmiges Material von einer innerhalb der ersten Aufnahmevorrichtung angeordneten Kartusche in eine innerhalb der zweiten Aufnahmevorrichtung angeordneten Kartusche zu befördern.
Eine derartige Beschichtereinheit vereinfacht den Herstellungsprozess des dreidimensionalen Objekts. Mittels der Beschichtereinheit wird ein einfacher Transport des pulverförmigen Materials innerhalb der Vorrichtung ermöglicht. Zudem ermöglicht die Beschichtereinheit die Erzeugung dünner Schichten des pulverförmigen Materials in der innerhalb der zweiten Aufnahmevorrichtung angeordneten Kartusche.
In einer ebenfalls vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung eine dritte Aufnahmevorrichtung und eine Beschichtereinheit auf, wobei die Beschichtereinheit dazu geeignet ist pulverförmiges Material von einer innerhalb der ersten Aufnahmevorrichtung angeordneten Kartusche in eine innerhalb der zweiten Aufnahmevorrichtung angeordneten Kartusche und/oder in eine innerhalb der dritten Aufnahmevorrichtung angeordneten Kartusche zu befördern.
Eine derartige Ausführungsform ermöglicht eine unkomplizierte und einfache Möglichkeit, während des Herstellungsprozesses ungenutztes pulverförmige Material in der innerhalb der dritten Aufnahmevorrichtung angeordneten Kartusche aufzunehmen.
So sind in dieser Ausführungsform beispielsweise eine mit pulverförmigem Material beladene Kartusche innerhalb der ersten Aufnahmevorrichtung und zwei leere Kartuschen innerhalb der zweiten und dritten Aufnahmevorrichtung positionierbar. Der Sinter- oder Schmelzprozess zur Herstellung des dreidimensionalen Objekts findet beispielsweise in der innerhalb der zweiten Aufnahmevorrichtung angeordneten Kartusche statt. Das für diesen Herstellungsprozess nicht genutzte Material ist dann von der in der dritten Aufnahmevorrichtung positionierten Kartusche aufnehmbar.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Vorrichtung durch eine Grundplatte gekennzeichnet, wobei die Grundplatte einen Beschichtungsbereich aufweist.
Der Vorteil einer derartigen Ausführungsform liegt in einem räumlich genau bestimmten Herstellungsbereich des dreidimensionalen Objekts. Das pulverförmige Material kann auf diesen Bereich begrenzt werden, so dass die Gefahr eines direkten Kontakts des Bedieners mit dem pulverförmigem Material weiter gesenkt wird.
Insbesondere vorteilhaft ist eine Ausführungsform bei der der Beschichtungsbereich mittels einer Aussparung realisiert wird. Das pulverförmige Material ist somit räumlich innerhalb dieser Aussparung begrenzt.
Ebenfalls vorteilhaft ist eine Ausführungsform der Vorrichtung, bei der die wenigstens zwei Öffnungen innerhalb des Beschichtungsbereichs angeordnet sind.
Diese Ausführungsform begünstigt sowohl die räumliche Begrenzung des pulverförmigen Materials als auch eine genaue Positionierung der Kartusche innerhalb der Vorrichtung.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass jede Aufnahmevorrichtung zwei Öffnungsstifte aufweist.
Diese Öffnungsstifte sind insbesondere dazu eingerichtet, beim Hineinstecken der Kartusche in eine Aufnahmevorrichtung die Kartusche zu öffnen. Zudem halten sie Kartusche, während sich diese innerhalb der Aufnahmevorrichtung befindet, geöffnet. Öffnen bedeutet in diesem Zusammenhang, dass das Innere der Kartusche und insbesondere das innerhalb der Kartusche befindliche pulverförmige Material von außen zugänglich wird.
In einer ebenfalls vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung weist jede Aufnahmevorrichtung wenigstens eine Arretiervorritung auf, wobei die Arretiervorrichtung zur lösbaren räumlichen Fixierung der innerhalb der Aufnahmevorrichtung angeordneten Kartusche eingerichtet ist.
Mittels einer derartigen Ausführungsform wird ein versehentliches Herausgleiten der Kartusche aus der Aufnahmevorrichtung zumindest deutlich erschwert.
Weitere Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Objekts werden im Zusammenhang mit der nachfolgenden Figurenbeschreibung erläutert.
Dabei zeigen sämtliche Figuren die gleiche Ausführungsform. Insbesondere zeigen:

1: die Ausführungsform der Vorrichtung mit senkrechtem Blick auf die Stirnseite der Grundplatte,
2: die Ausführungsform der Vorrichtung mit senkrechtem Blick auf die Stirnseite der Grundplatte und zwei innerhalb der ersten und zweiten Aufnahmevorrichtung angeordneten Kartuschen,
3: die Ausführungsform der Vorrichtung mit senkrechtem Blick auf die Rückseite der Grundplatte,
4: eine vergrößerte Darstellung der von der gestrichelten Box A eingerahmte Ausschnitt der 3,
5: die Ausführungsform der Vorrichtung mit senkrechtem Blick auf die Deckseite der Grundplatte,
6: eine vergrößerte Darstellung der von der gestrichelten Box B eingerahmte Ausschnitt der 5,
7: die Ausführungsform der Vorrichtung mit senkrechtem Blick auf die Bodenseite der Grundplatte,
8: die Ausführungsform der Vorrichtung mit senkrechtem Blick auf die Begrenzungsvorrichtung,
9: die Ausführungsform der Aufnahmevorrichtung mit Blick auf die Kontaktelemente analog der 1,
10: die Ausführungsform der Aufnahmevorrichtung mit Blick auf die Verschlussplatte analog der 3,
11: die Ausführungsform der Aufnahmevorrichtung mit Blick auf das Führungselement analog der 8,
12: die Ausführungsform der Aufnahmevorrichtung mit Blick auf die Führungselemente analog der 7 und
13: die Ausführungsform der Aufnahmevorrichtung analog 12 im an der Grundplatte angeordneten Zustand.

In der 1 ist eine Ausführungsform der Vorrichtung 100 abgebildet. Die Vorrichtung 100 weist eine Grundplatte 200, eine Beschichtereinheit 300, eine Verfahrvorrichtung 400 und drei Aufnahmevorrichtungen 500 auf. In der 1 ist die Ausführungsform der Vorrichtung 100 mit senkrechtem Blick auf die Stirnseite 210 der Grundplatte 200 dargestellt. Sowohl die Verfahrvorrichtung 400, als auch die Aufnahmevorrichtungen 500 sind an der Grundplatte 200 angeordnet.
Die Beschichtereinheit 300 ist mittels der Verfahrvorrichtung 400 parallel zu der Stirnseite 210 der Grundplatte 200 verschiebbar angeordnet.
In der 2 ist die in der 1 dargestellte Ausführungsform der Vorrichtung 100 mit zwei angeordneten Kartuschen 600 abgebildet.
Die Grundplatte 200 weist eine Bodenseite 211 und eine Deckseite 212 auf. Die Aufnahmevorrichtungen 500 sind an der Bodenseite 211 angeordnet. Innerhalb der Aufnahmevorrichtungen 500 angeordnet erstrecken sich die Kartuschen 600 senkrecht zu der Grundplatte 200 von der Bodenseite 211 weg. In der dritten und leeren Aufnahmevorrichtung 500 ist eine Kartusche 600 gleichermaßen anordbar, welche jedoch zur Veranschaulichung der Aufnahmevorrichtung 500 in der 2 nicht dargestellt ist.
Jede Aufnahmevorrichtung 500 weist Kontaktelemente 511 auf. Ist eine Kartusche 600 innerhalb der Aufnahmevorrichtung 500 angeordnet stehen die Kontaktelemente 511 in direktem Kontakt mit der Kartusche 600. Die Kontaktelemente 511 ermöglichen eine elektrische Kontaktierung zwischen der Vorrichtung 100 und der Kartusche 600.
Die Verfahrvorrichtung 400 weist eine Antriebseinheit 410 auf. Die Antriebseinheit 410 ist ein Elektromotor und insbesondere ein Servomotor. Wahlweise kann die Antriebseinheit 410 auch als Schrittmotor ausgebildet sein. Des Weiteren weist die Verfahrvorrichtung 400 eine Anschlussplatte 420 auf. Die Anschlussplatte 420 ist an der Grundplatte 200 angeordnet. Die Antriebseinheit 410 ist an der Anschlussplatte 420 angeordnet. Die Antriebseinheit 410 ist mittels 4 Fixierelementen 411 an der Anschlussplatte 420 lösbar befestigt.
Die Verfahrvorrichtung 400 weist weiter eine erste Führungsschiene 430 auf. Die Führungsschiene 430 ist an der Grundplatte 200 und insbesondere an der Deckseite 212 der Grundplatte 200 angeordnet. Die Führungsschiene 430 erstreckt sich parallel zu der Stirnseite 210 der Grundplatte 200. Die Beschichtereinheit 300 ist an der Führungsschiene 430 beweglich angeordnet.
In der 3 ist die Ausführungsform der vorangegangenen 1 und 2 mit Blick auf die Rückseite 213 abgebildet. Der von der gestrichelten Box A eingerahmte Ausschnitt ist in der 4 vergrößert dargestellt, auf deren Beschreibung an dieser Stelle verwiesen wird.
Die Verfahrvorrichtung 400 weist eine zweite Führungsschiene 431 auf, die an der Deckseite 212 der Grundplatte 200 angeordnet ist. Die Beschichtereinheit 300 ist zusätzlich zu der nicht ersichtlichen ersten Führungsschiene 430 auch an der zweiten Führungsschiene 431 beweglich angeordnet.
Des Weiteren weist die Grundplatte 200 zwei Begrenzungsvorrichtungen 220, 221 auf, die an der Deckseite 212 angeordnet sind. Sowohl die in der 3 nicht sichtbare erste Führungsschiene 430, als auch die zweite Führungsschiene 431 grenzen an die Begrenzungsvorrichtungen 220 und 221 an. Jede Begrenzungsvorrichtung 220 und 221 weist wenigstens ein Stoppelement 222 auf. Die Begrenzungsvorrichtungen 220, 221 und insbesondere die Stoppelemente 222 begrenzen die Beschichtereinheit 300 in deren Bewegung.
Die Verfahrvorrichtung 400 weist eine Umlenkrolle 432 auf. Diese Umlenkrolle 432 ist in der Begrenzungsvorrichtung 221 angeordnet.
Jede Aufnahmevorrichtung 500 der Vorrichtung 100 weist eine Verschlussplatte 512 auf. Diese Verschlussplatte 512 ist mittels vier Fixierelementen 513 an der Aufnahmevorrichtung 500 lösbar befestigt. Die Verschlussplatte 512 schützt das Innere der Aufnahmevorrichtung 500 gegen äußere Einflüsse.
In der 4 ist der von der gestrichelten Box A eingerahmte Ausschnitt der 3 vergrößert dargestellt. Insbesondere werden in dieser Figur Elemente der Verfahrvorrichtung 400 ersichtlich. Die in der 4 nicht vollständig ersichtliche Antriebseinheit 410 weist eine Antriebswelle 412 auf. Diese Antriebswelle 412 erstreckt sich durch die Anschlussplatte 420. An der Antriebswelle 412 ist ein erstes Zahnrad 413 angeordnet. Das Zahnrad 413 kann alternativ auch als Riemenscheibe ausgebildet sein. Die Verfahrvorrichtung 400 weist ein zweites Zahnrad 414 auf. Dieses Zahnrad 414 ist mittels einer Antriebswelle 415 an der Begrenzungsvorrichtung 220 angeordnet. Auch das zweite Zahnrad 414 kann alternativ als Riemenscheibe ausgebildet sein. Das erste Zahnrad 413 und das zweite Zahnrad 414 sind mittels einer Antriebskette 416 miteinander verbunden. Die Antriebskette 416 kann in einer alternativen Ausführungsform auch als Zahnriemen ausgebildet sein. Das erste Zahnrad 413 und das zweite Zahnrad 414 sind mittels der Antriebskette 416 miteinander verbunden, so dass eine Rotationsbewegung des ersten Zahnrads 413 zu einer Rotationsbewegung des zweiten Zahnrads 414 führt.
Die Verfahrvorrichtung 400 weist eine Spannvorrichtung 440 auf. Die Spannvorrichtung 440 weist eine Spannplatte 441 auf. Die Spannvorrichtung 440 ist mittels der Spannplatte 441 an der Anschlussplatte 420 angeordnet. Die Spannplatte 441 ist mittels zwei Fixierelementen 442, 443 an der Anschlussplatte 420 lösbar befestigt. An der Spannplatte 441 ist eine Umlenkrolle 444 angeordnet. Die Spannvorrichtung 440 steht mittels der Umlenkrolle 444 in direktem Kontakt mit der Antriebskette 416. Mittels der Spannvorrichtung 440 kann die Zugspannung der Antriebskette 416 geändert werden. Somit wird ermöglicht, dass die Rotationsbewegung des ersten Zahnrads 413 ohne Bewegungsverlust auf das zweite Zahnrad 414 übertragbar ist.
Nach Lösen des Fixierelements 442 ist die Spannvorrichtung 440 auf einer Kreisbogenbahn um das Fixierelement 443 rotierbar. Hierdurch ist die Krafteinwirkung der Umlenkrolle 444 auf die Antriebskette 416 änderbar.
In der 5 ist die erste Ausführungsform der Vorrichtung 100 mit senkrechtem Blick auf die Deckseite 212 der Grundplatte 200 dargestellt. Zudem sind zwei Kartuschen 600 in zwei der drei nicht sichtbaren Aufnahmevorrichtungen 500 angeordnet. Der von der gestrichelten Box B eingerahmte Ausschnitt ist in der 6 vergrößert dargestellt, auf deren Beschreibung an dieser Stelle verwiesen wird.
Die Verfahrvorrichtung 400 weist eine dritte Führungsschiene 433 auf. Die Führungsschiene 433 ist an der Deckseite 212 der Grundplatte 200 angeordnet. Alle drei Führungsschienen 430, 431 und 433 verlaufen zueinander parallel. Die Beschichtereinheit 300 ist an den drei Führungsschienen 430, 431 und 433 beweglich angeordnet. Des Weiteren weist die Verfahrvorrichtung 400 zwei Zahnriemen 417 auf. Die Beschichtereinheit 300 ist an den Zahnriemen 417 angeordnet. Die Zahnriemen 417 sind in deren Bewegung mittels der in der 5 nicht ersichtlichen Welle 415 mit dem Zahnrad 414 gekoppelt. Eine Rotationsbewegung des Zahnrads 414 führt zu einer Bewegung der Zahnriemen 416 und somit einer Bewegung der Beschichtereinheit 300 parallel zu den Führungsschienen 430, 431 und 433.
Die Grundplatte 200 weist einen Beschichtungsbereich 230 auf. Dieser Beschichtungsbereich 230 weist drei Öffnungen 231 auf. Die Öffnungen 231 erstrecken sich durch die Grundplatte 200 hindurch. Des Weiteren weist der Beschichtungsbereich 230 eine Aussparung 232 auf. Die Aussparung 232 verläuft parallel zu der Deckseite 212 der Grundplatte 200. Die Öffnungen 231 erstrecken sich von der Aussparung 232 durch die Grundplatte 200. An jeder der Öffnungen 231 ist ein Dichtring 233 angeordnet. Zur Verbesserung der Übersichtlichkeit ist in der 5 lediglich der linke Dichtring 233 mit einem Bezugszeichen versehen. Jedoch weisen auch die anderen beiden Öffnungen 231 jeweils ein Dichtring 233 auf.
Die Kartusche 600 weist einen Transport- und einen Arbeitszustand auf. In der 5 befinden sich die Kartuschen 600 im Arbeitszustand. Im Arbeitszustand und in der in 5 nicht ersichtlichen Aufnahmevorrichtung 500 angeordnet erstreckt sich die Kartusche 600 jeweils in eine der Öffnungen 231.
In der 6 ist der von der gestrichelten Box B eingerahmte Ausschnitt der 5 vergrößert dargestellt. Insbesondere werden in dieser Figur Elemente der Beschichtereinheit 300 ersichtlich.
So weist die Beschichtereinheit 300 eine Beschichterplatte 310, ein erstes Gleitelement 320 und ein zweites Gleitelement 330 auf. Die Beschichterplatte 310 ist mittels Fixierelementen 311 an dem ersten Gleitelement 320 und mittels Fixierelementen 312 an dem zweiten Gleitelement 330 lösbar befestigt. Die Fixierelemente 311 sind in dieser Ausführungsform als Schrauben ausgebildet. Auch die Fixierelemente 312 sind in dieser Ausführungsform als Schrauben ausgebildet.
Das erste Gleitelement 320 ist beweglich an der zweiten und dritten Führungsschiene 431, 433 angeordnet. Des Weiteren sind die Zahnriemen 417 an dem ersten Gleitelement 320 angeordnet. Das erste Gleitelement weist weiter zwei Dämpfungselemente 321 auf, die sich gegenüberliegend angeordnet sind. Das zweite Gleitelement 330 ist an der ersten Führungsschiene 430 beweglich angeordnet.
Die Beschichterplatte 310 weist eine Öffnung 313 auf. Durch diese Öffnung 313 erstreckt sich das Beschichterschwert 340. Des Weiteren weist die Beschichterplatte 310 zwei Justierschrauben 314 auf. Diese Justierschrauben 314 erstrecken sich durch die Beschichterplatte 310 und ermöglichen eine Justage des Beschichterschwerts 340.
In der 7 ist die erste Ausführungsform der Vorrichtung 100 mit senkrechtem Blick auf die Bodenseite 211 der Grundplatte 200 dargestellt. Zusätzlich zu der Vorrichtung 100 sind zwei Kartuschen 600 abgebildet, die in zwei Aufnahmevorrichtungen 500 angeordnet sind. Die Aufnahmevorrichtung 500 wird im Zusammenhang mit der 9 näher erläutert, auf deren Beschreibung an dieser Stelle verwiesen wird.
Die Antriebseinheit 410 ist an der Anschlussplatte 420 angeordnet. Die Anschlussplatte 420 ist winkelförmig ausgebildet, wobei ein Schenkel parallel zu der Grundplatte 200 und ein Schenkel senkrecht zu der Grundplatte 200 verläuft.
Die in der 7 nicht ersichtlichen Führungsschienen 431 und 433 werden mittels Fixierelementen 434 an der Grundplatte fixiert. Diese Fixierelemente 434 erstrecken sich senkrecht durch die Grundplatte 200.
In der 8 ist die erste Ausführungsform der Vorrichtung 100 mit senkrechtem Blick auf die Begrenzungsvorrichtung 220 dargestellt.
An der Beschichterplatte 310 ist das Beschichterschwert 340 angeordnet. Insbesondere weist die Beschichterplatte 310 ein Anschlusselement 315 auf, an dem das Beschichterschwert 340 lösbar befestigt ist. Das Beschichterschwert 340 weist eine Justierplatte 341 und eine Rakelplatte 342 auf. Die Justierplatte 341 ist mittels Fixierelementen 343 an dem Anschlusselement 315 der Beschichterplatte 310 befestigt. Die Rakelplatte 342 ist lösbar an der Justierplatte 341 befestigt. Des Weiteren sind an der Beschichterplatte 310 zwei Justierelemente 344 angeordnet. Mittels der Justierelemente 344 ist der Abstand zwischen dem Beschichterschwert 340 und der Beschichterplatte 310 einstellbar.
In den 9, 10, 11 und 12 ist die Aufnahmevorrichtung 500 der ersten Ausführungsform der Vorrichtung 100 aus verschiedenen Blickwinkeln dargestellt.
In der 9 ist die Aufnahmevorrichtung 500 mit Blick auf die Kontaktelemente 511 analog der 1 dargestellt. Die Aufnahmevorrichtung 500 weist eine Kontaktiervorrichtung 510, zwei Führungselemente 520 und ein Verbindungselement 530 auf. Die Kontaktiervorrichtung 510 und das Verbindungselement 530 sind einteilig ausgebildet. Die Aufnahmevorrichtung 500 weist weiter zwei Öffnungsstifte 531 auf. Die Öffnungsstifte 531 sind an dem Verbindungselement 530 angeordnet. Des Weiteren erstrecken sich die Verbindungsstifte 531 senkrecht von dem Verbindungselement weg. Die Führungselemente 520 sind an dem Verbindungselement 530 angeordnet.
In der 10 ist die Aufnahmevorrichtung 500 mit Blick auf die Verschlussplatte 512 analog der 3 dargestellt. Die Aufnahmevorrichtung 500 weist eine Verschlussplatte 512 auf, die mittels Fixierelementen 513 lösbar an der Kontaktiervorrichtung 510 befestigt ist.
In der 11 ist die Aufnahmevorrichtung 500 mit Blick auf das Führungselement 520 analog der 8 dargestellt. Die Kontaktiervorrichtung 510 und das Führungselement 520 sind an dem Verbindungselement 530 angeordnet. Das in der 11 nicht sichtbare weitere Führungselement 520 ist ebenfalls an dem Verbindungselement 530 angeordnet. Das Führungselement 520 weist eine Arretiervorrichtung 522 auf. Die Arretiervorrichtung 522 dient zur lösbaren Fixierung der in der 11 nicht dargestellten Kartusche 600 innerhalb der Aufnahmevorrichtung 500. Die Aufnahmevorrichtung 500 weist Fixierelemente 521 auf. Mittels der Fixierelemente 521 ist die Aufnahmevorrichtung 500 lösbar an der in der 11 nicht dargestellten Grundplatte 200 der Vorrichtung 100 befestigbar. Die Fixierelemente 521 erstrecken sich durch die Führungselemente 520 hindurch.
In der 12 ist die Aufnahmevorrichtung 500 mit Blick auf die Führungselemente 520 analog der 7 dargestellt. Die Öffnungsstifte 531 sind stabförmig ausgebildet und an dem Verbindungselement 530 angeordnet. Die Öffnungsstifte 531 verlaufen parallel zu den Führungselementen 520 und erstecken sich senkrecht von dem Verbindungselement 530 weg. Des Weiteren werden in der 12 auch die Fixierelemente 531 ersichtlich. Mit den Fixierelementen 531 ist das Verbindungselement 530 lösbar an der in der 12 nicht ersichtlichen Grundplatte 200 der Vorrichtung 100 befestigbar.
In der 13 ist die Aufnahmevorrichtung 500 mit Blick auf die Führungselemente 520 analog der 12 dargestellt. Im Unterschied zu der 12 ist die Aufnahmevorrichtung 500 in der 13 an der Bodenseite 211 der Grundplatte 200 angeordnet. Die Führungselemente 520 sind die Öffnung 231 der Grundplatte 200 begrenzend angeordnet. Innerhalb der Öffnung 231 ist ein Dichtring 233 angeordnet. Dieser Dichtungsring 233 ist mittels einer Dichtungsmanschette 234 lösbar an der Grundplatte 200 befestigt. Die Dichtungsmanschette 234 ist mittels Fixierelementen 235 an der Grundplatte 200 lösbar befestigt.
Bezugszeichenliste

100: Vorrichtung
200: Grundplatte
210: Stirnseite
211: Bodenseite
212: Deckseite
213: Rückseite
220: Begrenzungsvorrichtung
221: Begrenzungsvorrichtung
222: Stopelement
230: Beschichtungsbereich
231: Öffnung
232: Aussparung
233: Dichtring
234: Dichtungsmanschette
235: Fixierelement
300: Beschichtereinheit
310: Beschichterplatte
311: Fixierelement
312: Fixierelement
313: Öffnung
314: Justierschraube
315: Anschlusselement
320: erstes Gleitelement
321: Dämpfungselement
330: zweites Gleitelement
340: Beschichterschwert
341: Justierplatte
342: Rakelplatte
343: Fixierelement
344: Justierelement
400: Verfahrvorrichtung
410: Antriebseinheit
411: Fixierelement
412: Antriebswelle
413: Zahnrad
414: Zahnrad
415: Antriebswelle
416: Antriebskette
417: Zahnriemen
420: Anschlussplatte
430: erste Führungsschiene
431: zweite Führungsschiene
432: Umlenkrolle
433: dritte Führungsschiene
434: Fixierelement
440: Spannvorrichtung
441: Spannplatte
442: Fixierelement
443: Fixierelement
444: Umlenkrolle
500: Aufnahmevorrichtung
510: Kontaktiervorrichtung
511: Kontaktelement
512: Verschlussplatte
513: Fixierelement
520: Führungselement
521: Fixierelement
522: Arretiervorrichtung
530: Verbindungselement
531: Öffnungsstift
532: Fixierelement
600: Kartusche
A: Bereich
B: Bereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 4863538 [0002]
EP 0563102 B2 [0005]
DE 4300478 C2 [0006]
EP 0734842 B2 [0008]
EP 1332039 B1 [0010]

Claims

Vorrichtung (100) zur Herstellung eines dreidimensionalen Objekts, wobei das Objekt durch aufeinanderfolgendes Verfestigen von Schichten durch Sintern oder Schmelzen eines pulverförmigen, mittels elektromagnetischer Strahlung oder Teilchenstrahlung verfestigbaren Aufbaumaterials an dem jeweiligen Querschnitt des Objektes entsprechenden Stellen erzeugt wird, gekennzeichnet durch eine erste und eine zweite Aufnahmevorrichtung (500) für jeweils eine Kartusche (600), wobei die Kartusche (600) zur Aufnahme, Speicherung und/oder Ausgabe des pulverförmigen Materials und/oder eines Gemischs aus pulverförmigem und verfestigtem Material geeignet ist.
Vorrichtung (100) mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine dritte Aufnahmevorrichtung (500).
Vorrichtung (100) mit den Merkmalen gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Grundplatte (200), wobei die Grundplatte (200) eine Bodenseite (211) aufweist und die Aufnahmevorrichtungen (500) an der Bodenseite (211) der Grundplatte (200) lösbar angeordnet sind.
Vorrichtung (100) mit den Merkmalen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede Aufnahmevorrichtung (500) Kontaktelemente (511) aufweist, mit denen eine elektrische Kontaktierung zwischen der Aufnahmevorrichtung (500) und der innerhalb der Aufnahmevorrichtung (500) angeordneten Kartusche (600) ermöglicht wird.
Vorrichtung (100) mit den Merkmalen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede Aufnahmevorrichtung (500) zwei Führungselemente (520) aufweist.
Vorrichtung (100) mit den Merkmalen gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch, eine Beschichtereinheit (300), wobei die Beschichtereinheit (300) dazu geeignet ist pulverförmiges Material von einer innerhalb der ersten Aufnahmevorrichtung (500) angeordneten Kartusche (600) in eine innerhalb der zweiten Aufnahmevorrichtung (500) angeordneten Kartusche (600) zu befördern.
Vorrichtung (100) mit den Merkmalen gemäß einem der Ansprüche 2 bis 6, gekennzeichnet durch, eine Beschichtereinheit (300), wobei die Beschichtereinheit (300) dazu geeignet ist pulverförmiges Material von einer innerhalb der ersten Aufnahmevorrichtung (500) angeordneten Kartusche (600) in eine innerhalb der zweiten Aufnahmevorrichtung (500) angeordneten Kartusche (600) und/oder in eine innerhalb der dritten Aufnahmevorrichtung (500) angeordneten Kartusche (600) zu befördern.
Vorrichtung (100) mit den Merkmalen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Grundplatte (200), wobei die Grundplatte (200) einen Beschichtungsbereich (230) aufweist.
Vorrichtung (100) mit den Merkmalen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass jede Aufnahmevorrichtung (500) zwei Öffnungsstifte (531) aufweist.
Vorrichtung (100) mit den Merkmalen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass jede Aufnahmevorrichtung (500) wenigstens eine Arretiervorrichtung (522) aufweist, wobei die Arretiervorrichtung (522) zur lösbaren räumlichen Fixierung der innerhalb der Aufnahmevorrichtung (500) angeordneten Kartusche (600) eingerichtet ist.