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    Patents

    1. Advanced Patent Search
    Publication numberWO2013117185 A1
    Publication typeApplication
    Application numberPCT/DE2013/100014
    Publication dateAug 15, 2013
    Filing dateJan 17, 2013
    Priority dateFeb 10, 2012
    Publication numberPCT/2013/100014, PCT/DE/13/100014, PCT/DE/2013/100014, PCT/DE13/100014, PCT/DE13100014, PCT/DE2013/100014, PCT/DE2013100014, WO 2013/117185 A1, WO 2013117185 A1, WO 2013117185A1, WO-A1-2013117185, WO2013/117185A1, WO2013117185 A1, WO2013117185A1
    InventorsBruno BAUMERS
    ApplicantAdditech Gmbh
    Export CitationBiBTeX, EndNote, RefMan
    External Links: Patentscope, Espacenet
    Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines 3-dimensionalen objektes
    WO 2013117185 A1
    Abstract
    Um ein Verfahren zur schnellen generativen Herstellung von 3-dimensionalen Objekten, bei dem aufeinanderliegende Schichten aus schütt- oder fließfähigem Material auf eine Trägerbasis sukzessive aufgebracht werden und die Schichten jeweils durch das Einwirken von elektromagnetischer Strahlung oder Partikelstrahlung verfestigt und miteinander verbunden werden, zu schaffen, wird vorgeschlagen, dass während des Auftragens und des Verfestigens von Material zeitversetzt weitere Schichten aufgetragen und verfestigt werden, wobei die sinnvolle Anzahl der teilweise zeitgleich zu erstellenden Schichten bestimmt wird durch die Länge der Trägerbasis und die Verfestigungsgeschwindigkeit.
    Claims  (OCR text may contain errors)
    Patentansprüche : 1. Verfahren zur generativen Herstellung eines 3- dimensionalen Objektes, bei dem schichtweise aufeinanderliegende Schichten aus schütt- oder fließfähigem Material auf eine Trägerbasis (3) sukzessive aufgebracht werden, indem das Material von einer Materialauftragsvorrichtung durch lineare Bewegung entlang der Trägerbasis (3) auf die Trägerbasis (3) oder schon auf dieser abgelegte Schichten (20) aufgetragen wird, und die Schichten jeweils durch das Einwirken von elektromagnetischer Strahlung oder Partikels'trahlung verfestigt und miteinander verbunden werden, wobei auf dieTrägerbasis (3) oder auf schon auf diese aufgebrachte Schichten (20) Material zur Bildung einer ersten oder einer ersten weiteren Schicht fortschreitend in linearer Richtung von einem Startbereich bis zu einemEndbereich aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass -dem Aufbringen der ersten oder ersten weiteren Schicht folgendwährend des Aufbringens der ersten oder ersten weiteren Schicht Material zur Bildung einer auf der ersten Schicht oder ersten weiteren Schicht aufzubauenden zweiten Schicht fortschreitend in linearer Richtung von dem Startbereich bis zu dem Endbereich aufgebracht wird. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während des Aufbringens der zweiten Schicht oder mindestens einer weiteren Schicht dem Aufbringen dieser Schicht folgend jeweils eine weitere Schicht aufgebracht wird. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Aufbringen jeder Schicht folgend vor dem Aufbringen der nächsten Schicht eine selektive Verfestigung der jeweiligen Zone des aufgebrachten Materials durch elektromagnetische Strahlung oder Partikelstrahlung vorgenommen wird. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere aufgebrachte Schichten oder Zonen der aufgebrachten Schichten gleichzeitig durch elektromagnetische Strahlung oder Partikelstrahlung verfestigt werden. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfestigung selektiv vom Startbereich des Beschichtungsauftrags beginnend bis zum Endbereich vorgenommen wird, also in Form einer linear wandernden Strahlungsfront . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten in gleichbleibender Schichtdicke aufgebracht werden. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Material zurBildung der Schichten im Startbereich oder neben der Trägerbasis (3) aufgebracht wird und zum Auftrag durch lineare Bewegung eines Auftragmittels gleichmäßig über die Auftragsebene verteilt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Material aus einem Reservoir unmittelbar fortschreitend vom Startbereich bis zum Endbereich zur Bildung der entsprechenden Materialschichten auf die Trägerbasis (3) oder die darauf befindlichen Schichten abgegeben wird. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten aus Material beim Aufbringen oder nach dem Aufbringen und vor dem Verfestigen verdichtet werden . 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Material ein Pulver aufgebracht wird. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerbasis (3) in Abhängigkeit von der Materialstärke der aufgebrachten Materialschichten aus einer Ausgangsstellung in unterschiedliche Arbeitsstellungen abgesenkt wird. 2. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Material Pulver aufgebracht wird, welches auf eine Temperatur vorerwärmt ist, die niedriger als die bei der Verfestigung durch Strahlung erzeugte Temperatur, insbesondere niedriger als die Sinter- oder Schmelztemperatur ist. 3. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet., dass das Pulver-Material mittels Infrarotstrahlung vorerwärmt wird. 4. Vorrichtung zur generativen Herstellung eines 3-dimensionalen Objektes, welches aus aufeinanderliegenden, verfestigten und miteinander verbundenen Schichten aus schütt- oder fließfähigem Material besteht, wobei die Vorrichtung mindestens eine Trägerbasis (3) als Auftragsebene für das Objekt, einen Spender (4,4^) für das Material und mindestens eine geradlinig entlang der Trägerbasis (3) verfahrbare Verteileinrichtung (1,2) für das schichtweise Verteilen des Materials aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Verteileinrichtungen (1,2) vorgesehen sind, mittels derer auf die Auftragsebene teilweise zeitgleich übereinanderliegende Materialschichten auftragbar sind, wobei di Verteileinrichtungen (1,2) derart in Auftragsrichtung geradlinig hintereinander über die Auftragsebene verfahrbar sind, das zuerst die untere Schicht und folgend auf dieser die jeweils obere Schicht auftragbar ist . 5. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch, gekennzeichnet, dass die Verteileinrichtungen (1,2) als Abstreifeinrichtungen oder Walzvorrichtung mit Abstreifklingen oder Abstreifwalzen ausgebildet sind. 6. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteileinrichtungen (1,2) in einem der von ihnen jeweils zu erzeugenden Schichtdicke entsprechenden Maß gegenüber der Trägerbasis (3) beabstandet sind. 17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis16, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerbasis (3) höheneinstellbar ist. 18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis17, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteileinrichtungen (1,2) miteinander gekoppelt sind und gleichzeitig über die Auftragsebene verfahrbar sind. 19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der Auftragsebene mindestens ein Strahlungserzeuger (8) vorgesehen ist, mittels dessen die auf der Auftragsebene abgelegteMaterialschicht oder die Materialschichten verfestigbar ist oder sind. 20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb derAuftragsebene ein oder mehrere Strahlungserzeuger (8) vorgesehen sind, mittels derer selektiv die von einer Verteileinrichtung (1 oder 2) aufgebrachte Schicht zonenweise verfestigbar ist, bevor die der Verteileinrichtung (1) in Auftragsrichtung folgende Verteileinrichtung (2) die Zone erreicht hat. 21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis20, dadurch gekennzeichnet, dass der Spender (4) für das Material ein Materialvorratsbehälter ist, der während der Materialausgabe nahe der Trägerbasis (3) oder über der Trägerbasis (3) angeordnet ist und der in seinem Boden eine Auslassöffnung und eine damit gekoppelte Dosiervorrichtung (5) für das Material aufweist. 22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteileinrichtungen (1,2) jeweils einen Materialvorratsbehälter aufweisen, der mit der Verteileinrichtung über die Fläche der Trägerbasis {3} oder der darauf befindlichen Materialschicht bewegbar ist, und so ausgebildet ist, dass er über wenigstens eineAuslassöffnung Material in Bewegungsrichtung der jeweiligen Verteileinrichtung (1,2) vor dieser dosiert abgibt. 23. Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurc gekennzeichnet, dass jede Verteileinrichtung (1,2) einen Materialvorratsbehälter aufweist, der als Transportpackung mit der Verteileinrichtung (1,2) gekoppelt ist und dessen Seitenwände einen zur Trägerbasis sich verengenden Raum umgrenzen, wobei an der Abgabeöffnung dieser Transportpackung Führungsplatten angeordnet oder ausgebildet sind, die derart angeordnet sind, dass sie zum Zusammendrücken der Materialschicht bei der Abgabe oder nach der Abgabe mit der Trägerbasis (3) einen spitzen Winkel einschließen oder bilden. 24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis23, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteileinrichtungen (1,2) als AbstreitVorrichtungen in Form von über der abgelegten Materialschicht bewegbaren, drehbaren Walzen ausgebildet sind, deren Drehgeschwindigkeit und/oder Bewegungsrichtung einstellbar ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bi 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerbasis (3) ein vertikal bewegbarer Boden eines Aufbaubehälters (10) ist, der entsprechend der Dicke der Materialschichten absenkbar ist. 26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils unterste, der Auftragsebene nächstliegende Verteileinrichtung (1) Führungsmittel für die dieser bewegungsmäßig folgende obere Verteileinrichtung (2) aufweist, die wiederum sich auf den Führungsmitteln abstützende Lagermittel aufweist. 27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsmittel ei seitliche Begrenzung für das aufgetragene Material bilden. 28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteileinrichtungen {1,2,13} an einem Rahmenteil (14) angeordnet sind, wobei das Rahmenteil (14) mindestens an seinen Endbereichen sich quer zur linearen Auftragsrichtung (17,18) erstreckende leistenartige Verteileinrichtungen (1,2,13) hält, die voneinander in Auftragsrichtung (17,18) beabstandet sind, das Rahmenteil (14) zwischen seinen Endbereichen (15,16) um eine ebenfalls quer zur Auftragsrichtung (17,18) ausgerichtete Schwenkachse (19) begrenzt schwenkbar gehalten ist, und das Rahmenteil (14) mittels eines ersten Antriebsmittels (21, 21*) aus einer Startposition, in der alle Verteileinrichtungen (1,2,13) räumlich neben der Trägerbasis (3) angeordnet sind, in eine Zwischenposition, in der alle Verteileinrichtungen (1,2,13) über die Länge der Trägerbasis (3) linear bewegt sind und jenseits der Trägerbasis (3) positioniert sind, und zurück in die Startposition verfahrbar ist, wobei in der Startposition die in Auftragsrichtung (17) vorderste Verteileinrichtung (1) einen einer ersten Schichtdicke entsprechenden vertikalen Abstand von der Ebene aufweist, die durch die Trägerbasis (3) oder die schon auf der Trägerbasis (3) abgelegten Schichten (20) aufgespannt ist, und die in Auftragsrichtung(17) hinterste Verteileinrichtung (2) einen mindestens einer weiteren Schichtdicke entsprechenden Abstand davon aufweist, und wobei in der Zwischenposition das Rahmenteil(14) so geschwenkt ist, dass die hinterste Verteileinrichtung (2) den abgelegten Schichten (20) am nächsten angenähert ist und die vorderste Verteileinrichtung (1) am weitesten entfernt ist. 9. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Rahmenteil (14) mittels eines zweiten Antriebsmittels (22) um die Schwenkachse (19) begrenzt schwenkbar ist 0. Vorrichtung nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronische Steuerung (23) vorgesehen ist, mittels derer das erste Antriebsmittel (21,21Λ), das zweite Antriebsmittel (22) und der oder die Spender (4,4Λ) für die Abgabe de Materials betätigbar ist.
    1. Vorrichtung nach Anspruch 28 bis 30,
    dadurch gekennzeichnet, dass ede
    Verteileinrichtung (1,2,13) mit einem Spender (4 ) für das Material ausgestattet ist, wobei jeder Spender (4X) für den Auftrag von
    Material geöffnet ist, wenn die jeweilige Verteileinrichtung (1,2,13) sich über der Trägerbasis (3) befindet, und jeder Spender (4 gegen Materialabgabe geschlossen ist, wenn sich die jeweilige Verteileinrichtung (1,2,13) in Auftragsrichtung (17,18) vor oder hinter der Trägerbasis (3) befindet, und dass die Abgabeöff ung der Spender ( 4 ) in
    Auftragsrichtung (17,18) jeweils. or der zugehörigen Verteileinrichtung (1,2,13) positioniert ist.
    2. Vorrichtung nach Anspruch 28 bis 31,
    dadurch gekennzeichnet, dass jede Verteileinrichtung (1,2,13) mit einer regelbaren Heizeinrichtung (24) zum Aufwärme der aufgebrachten Materialschichten
    ausgestattet ist.
    3. Vorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtungen (24) als elektrische Infrarot- und/oder Widerstandsheizelemente ausgebildet sind.
    4. Vorrichtung nach Anspruch 32 oder 33, dadurch gekennzeichnet, dass die
    Heizeinrichtung (24) mit der elektronischen Steuerung (23) gekoppelt und über diese schaltbar sind.
    Description  (OCR text may contain errors)

    Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines 3-dimensionalen Objektes Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur generativen Herstellung eines 3-dimensionalen Objektes, bei dem schichtweise

    aufeinanderliegende Schichten aus schütt- oder fließfähigem Material auf eine Trägerbasis sukzessive aufgebracht werden, indem das

    Material von einer Materialauftragsvorrichtung durch lineare Bewegung entlang der Trägerbasis auf die Trägerbasis oder schon auf dieser abgelegte Schichten aufgetragen wird, und die Schichten jeweils durch das Einwirken von elektromagnetischer Strahlung oder

    Partikelstrahlung verfestigt und miteinander verbunden werden, wobei auf die Trägerbasis oder auf schon auf diese aufgebrachte Schichten Material zur Bildung einer ersten oder einer ersten weiteren Schicht fortschreitend in linearer Richtung von einem Startbereich bis zu einem Endbereich aufgebracht wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine

    Vorrichtung zur generativen Herstellung eines 3-dimensionalen Objektes, welches aus

    aufeinanderliegenden, verfestigten und

    miteinander verbundenen Schichten aus schütt- oder fließfähigem Material besteht, wobei die

    Vorrichtung mindestens eine Trägerbasis als Auftragsebene für das Objekt, mindestens einen Spender für das Material und mindestens eine geradlinig entlang der Trägerbasis verfahrbare Verteileinrichtung für das schichtweise

    Verteilen des Materials aufweist.

    Im Stand der Technik ist es bekannt, Prototypen und Bauteile generativ in Form 3-dimensionaler Objekte herzustellen. Hierzu werden

    Beschichtungsverfahren beziehungsweise

    Vorrichtungen genutzt, die mittels in einem Computer abgelegter Daten Objekte schichtweise herstellbar machen.

    Solche Verfahren und Vorrichtungen sind zum Beispiel aus der US 2001/0050448 AI bekannt. Des Weiteren beschreibt die US 4,575,330 die Verwendung eines UV-Laserstrahls zum

    Verfestigen der Oberflächenschicht in einem Behälter mit flüssigem, durch

    elektromagnetische (UV) -Strahlung härtbarem Kunststoff. Um Einzelheiten in hoher Auflösung und mit hoher Präzision fertigen und

    verfestigen zu können, wird das Objekt aus vielen Schichten aufgebaut, wobei jede Schicht einzeln und aufeinander abfolgend in einem sich wiederholenden Zyklus aufgebaut wird. Dieser Zyklus enthält bei allen Verfahren, in denen Objekte innerhalb von Behältern mit

    unverfestigtem oder flüssigem Material

    aufgebaut werden, eine Abfolge von drei

    Schritten, nämlich das Auftragen einer ebenen Schicht aus unverfestigtem Material, gefolgt von dem Bestrahlen aller Oberflächen, die verfestigt werden sollen, mittels

    elektromagnetischer Strahlung oder

    Partikelstrahlung, gefolgt schließlich von der vertikalen Neupositionierung der Trägerschicht.

    Bei Verfahren, bei denen das Material in

    Pulverform in den fortschreitenden Schichten aufgebracht wird, ist das Erzeugen von

    Trägerkonstruktionen in der Regel nicht

    erforderlich, da überhängende Bestandteile durch das bereits deponierte unverfestigte Pulver getragen werden. Solche Vorrichtungen verwenden einen lenkbaren Laserstrahl oder Partikelstrahl, um das Pulver selektiv zu schmelzen. Verfahrensweise und Vorrichtungen dieser Art sind beispielsweise in der WO-A- 95/18715, WO-A-94/15771, WO-Ä-96/29192,

    WO-A-92/08592, US 4,863,538 und US 5,647,931 beschrieben. Zum weiteren Stand der Technik wird noch auf die DE 44 16 901 A 1, die

    DE 43 02 418 A 1 und die DE 102 35 427 A 1 verwiesen. Diese bekannten Verfahren und Vorrichtungen ermöglichen die Herstellung von 3-dimensionalen Körpern mit hoher Genauigkeit, auch mit dünnen Wänden, sowie die zeitgleiche Herstellung von mehreren Prototypen und Bauteilen. Des Weiteren ist die Herstellung von Gegenständen mit vorspringenden Einzelheiten mit und ohne Hilfe von Trägerkonstruktionen möglich. Problematisch bei den bekannten Verfahren und Vorrichtungen ist, dass für den Bau von

    Objekten im Vergleich zu den als alternativen einsetzbaren Verfahren wie Spritzgießen und computergesteuerte spanabhebende Verfahren, ein erheblich größerer Zeitaufwand nötig ist. Es sind mehrere Stunden nötig, um eine Prototypenoder Bauteileinzelheit normaler Größe

    herzustellen. Für die gleichzeitige Produktion mehrerer Bauteile ist mindestens ein Tag notwendig .

    Aus der DE 10 235 434 AI ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur generativen Herstellung von Objekten bekannt, welches in kürzerer Zeit zu einem Ergebnis führen soll. Dazu wird ein Träger für die Bauplattform relativ zu einer Materialauftragsvorrichtung rotierend bewegt und zugleich die Bauplattform in Richtung der Rotationsachse verstellt. Ein solches System führt dazu, dass die mittels der

    Materialauftragsvorrichtung aufgebrachten

    Schichten über die jeweilige Auftragsebene unterschiedlich strukturiert sind, weil die relativen Bewegungsgeschwindigkeitsun erschiede von Bereichen, die nahe der Rotationsachse angeordnet sind, gegenüber Bereichen, die radial außen liegen, erheblich sind, so dass im Ergebnis die so erzeugten Schichten

    unterschiedliche Beschaffenheit aufweisen. Auch ist der Verschleiß der Materialauftragsvorrichtungen wegen der

    Geschwindigkeitsdifferenzen ungleichmäßig, was zu Qualitätseinbußen führen kann.

    Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein

    Verfahren beziehungsweise eine Vorrichtung gattungsgemäßer Art zu schaffen, mit dem beziehungsweise mit der eine schnellere

    Herstellung 3-dimensionaler Körper erreicht werden kann, wobei ein gleichmäßiger

    Schichtaufbau und ein gleichmäßiger Verschleiß von Auftragsvorrichtungen sichergestellt wird.

    Zur verfahrensmäßigen Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, dass -dem Aufbringen der ersten oder ersten weiteren Schicht

    folgend- während des Aufbringens der ersten oder ersten weiteren Schicht Material zur

    Bildung einer auf der ersten Schicht oder ersten weiteren Schicht aufzubauenden zweiten Schicht fortschreitend in linearer Richtung von dem Startbereich bis zu dem Endbereich

    aufgebracht wird.

    Durch diese Verf hrensweise wird eine

    Vervielfachung der pro Zeiteinheit

    fertiggestellten Schichten erreicht. Demzufolge wird nicht wie herkömmlich, zunächst eine komplette erste Schicht auf die Trägerbasis oder auch schon auf bereits auf der Trägerbasis befindliche Schichten aufgebracht und anschließend eine weitere Schicht auf diese schon erzeugte Schicht aufgebracht und so fort, sondern es erfolgt während des Auftrags der ersten Schicht fortschreitend die Aufbringung schon einer zweiten Schicht und gegebenenfalls der zweiten Schicht folgend das Aufbringen weiterer Schichten, bis sämtliche Schichten auf der Trägerbasis oder auf dieser befindlichen Schichten aufgebracht sind. Nach einem Zyklus, bei dem mindestens zwei solcher Schichten teilweise gleichzeitig abgelegt und erzeugt sind, erfolgt wieder im Startbereich beginnend, das Aufbringen weiterer Schichten, indem wiederum in der gleichen Weise eine erste

    Schicht und dieser folgend teilweise zeitgleich eine zweite Schicht und so weiter aufgebracht wird, bis sämtliche Schichten auf der

    Trägerbasis oder auf bereits auf dieser

    befindliche Schichten aufgebracht sind.

    Dadurch, dass sämtliche Schichten linear aufgetragen werden, ist sichergestellt, dass die Bewegungsgeschwindigkeit beim Aufbringen der Materialschichten über die gesamte

    Auftragsbreite jeder Materialschicht konstant ist, so dass jede Schicht eine homogene

    Beschaffenheit hat. Auch ist der mögliche

    Verschleiß von Auftragseinrichtungen zum

    Auftrag der Materialschichten gleichmäßig über die Auftragsbreite. Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass während des Aufbringens der zweiten Schicht oder mindestens einer weiteren Schicht dem

    Aufbringen dieser Schicht folgend jeweils eine weitere Schicht aufgebracht wird.

    Es ist damit möglich, nahezu in dem gleichen Zeitrahmen, in dem bisher das Aufbringen einer einzigen Schicht ermöglicht war, mindestens zwei Schichten aufzubringen. Insbesondere wird durch diese Verfahrensweise die Zeit zur

    Erzeugung des entsprechenden 3-dimensionalen Objektes deutlich verkürzt.

    Obwohl es möglich ist, die jeweiligen Schichten übereinander fortschreitend teilweise

    zeitgleich aufzubringen, ohne dass diese jeweils zwischenzeitlich verfestigt werden, ist bevorzugt vorzusehen, dass dem Aufbringen jeder Schicht folgend vor dem Aufbringen der nächsten Schicht eine selektive Verfestigung der

    jeweiligen Zone des aufgebrachten Materials durch elektromagnetische Strahlung oder

    Partikelstrahlung vorgenommen wird.

    Gemäß diesem Vorschlag wird sukzessive beim Auftragen jeder Schicht der Auftragszone folgend jeweils eine selektive Verfestigung der entsprechenden Zone vorgenommen, so dass die zweite Schicht, die der ersten Schicht folgend aufgetragen wird, nicht mehr auf eine

    unverfestigte Schicht aufgetragen wird, sondern auf eine schon verfestigte Materialschicht aufgebracht wird.

    Bevorzugt ist es möglich, so vorzugehen, dass in Zonen der aufgebrachten Schichten quasi gleichzeitig Material durch elektromagnetische Strahlung oder Partikelstrahlung verfestigt wird . Eine bevorzugte Weiterbildung wird darin gesehen, dass die Verfestigung selektiv vom Startbereich des Beschichtungsauftrags

    beginnend bis zum Endbereich vorgenommen wird, also in Form einer linear wandernden

    Strahlungsfront.

    Durch die lineare Auftragsweise und die dazu parallele Verfestigung wird eine gleichmäßige Qualität der erzeugten Schichten über die gesamte Auftragsbreite sichergestellt.

    Unter Umständen kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die Schichten in gleichbleibender

    Schichtdicke aufgebracht werden.

    Die Art und Weise der Aufbringung kann so gestaltet sein, dass das Material zur Bildung der Schichten im Startbereich oder neben der Trägerbasis aufgebracht wird und zum Auftrag durch lineare Bewegung eines Auftragsmittels gleichmäßig über die Auftragsebene verteilt wird . Hierbei kann das Material zur Bildung der

    Schichten im Startbereich oder neben der

    Trägerbasis in ausreichender Menge aufgebracht werden, so dass dann mittels der entsprechenden

    Verteileinrichtungen dieses Material

    gleichmäßig über die Auftragsebene verteilt wird. Alternativ und bevorzugt ist vorgesehen, dass das Material aus einem Reservoir unmittelbar fortschreitend vom Startbereich bis zum

    Endbereich zur Bildung der entsprechenden

    Materialschichten auf die Trägerbasis oder die darauf befindlichen Schichten abgegeben wird.

    Auch kann vorgesehen sein, dass die Schichten aus Material beim Aufbringen oder nach dem Aufbringen und vor dem Verfestigen verdichtet werden.

    Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass als Material ein Pulver aufgebracht wird. Bei pulverförmigem Material ist das

    erfindungsgemäße Verfahren besonders

    vorteilhaft einsetzbar.

    In an sich bekannter Weise kann vorgesehen sein, dass die Trägerbasis in Abhängigkeit von der Materialstärke der aufgebrachten

    Materialschichten aus einer Ausgangsstellung in unterschiedliche Arbeitsstellungen abgesenkt wird.

    Beispielsweise kann die Trägerbasis so

    eingestellt werden, dass die tatsächliche

    Auftragsebene sich immer in gleicher Höhe befindet, unabhängig davon, wie viel

    Materialschichten schon aufgebracht sind. Eine weitere Beschleunigung der Fertigstellung der Schichten kann dadurch erreicht werden, dass als Material Pulver aufgebracht wird, welches auf eine Temperatur vorerwärmt ist, die niedriger als die bei der Verfestigung durch Strahlung erzeugte Temperatur, insbesondere niedriger als die Sinter- oder

    Schmelztemperatur ist.

    Dabei kann vorgesehen sein, dass das Pulver- Material mittels Infrarotstrahlung vorerwärmt wird .

    Die Erfindung betrifft des Weiteren eine

    Vorrichtung zur generativen Herstellung eines 3-dimensionalen Objektes, welches aus

    aufeinanderliegenden, verfestigten und

    miteinander verbundenen Schichten aus schütt- oder fließfähigem Material besteht, wobei die Vorrichtung mindestens eine Trägerbasis als Auftragsebene für das Objekt, einen geradlinig, also linear, entlang der Trägerbasis

    verfahrbaren Spender für das Material und mindestens eine ebenfalls geradlinig, entlang der Trägerbasis verfahrbare Verteileinrichtung für das schichtweise Verteilen des Materials aufweist .

    Die vorrichtungsgemäße Lösung der Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Verteileinrichtungen vorgesehen sind, mittels derer auf die Auftragsebene teilweise

    zeitgleich übereinanderliegende

    Materialschichten auftragbar sind, wobei die Verteileinrichtungen derart in Au tragsrichtung geradlinig hintereinander über die

    Auftragsebene verfahrbar sind, dass zuerst die untere Schicht und folgend auf dieser die jeweils obere Schicht auftragbar ist.

    Durch diese Anordnung wird erreicht, dass mittels der mindestens zwei

    Verteileinrichtungen auf der Auftragsebene teilweise zeitgleich übereinanderliegende

    Schichten auftragbar sind. Die Zeitspanne zur Erzeugung einer vollständigen mehrlagigen

    Schicht auf der Trägerbasis oder auf schon aufgebrachten Schichten ist damit gegenüber der herkömmlichen Gestaltung deutlich verringert, wobei infolge des linearen Auftrags eine vorzügliche Homogenität der aufgetragenen

    Schichten sichergestellt ist.

    Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass die Verteileinrichtungen als Abstreiteinrichtungen oder Walzvorrichtung mit Abstreifklingen oder Abstreifwalzen ausgebildet sind.

    Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass die Verteileinrichtungen in einem der von ihnen jeweils zu erzeugenden Schichtdicke

    entsprechenden Maß gegenüber der Trägerbasis beabstandet sind. Auch kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die Trägerbasis höheneinstellbar ist.

    Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Verteileinrichtungen miteinander gekoppelt sind und gleichzeitig über die Auftragsebene

    verfahrbar sind.

    Zudem ist bevorzugt vorgesehen, dass oberhalb der Auftragsebene mindestens ein

    Strahlungserzeuger vorgesehen ist, mittels dessen die auf der Auftragsebene abgelegte Materialschicht oder die Materialschichten verfestigbar ist oder sind. Auch ist bevorzugt vorgesehen, dass oberhalb der Auftragsebene ein oder mehrere

    Strahlungserzeuger vorgesehen sind, mittels derer selektiv die von einer Verteileinrichtung aufgebrachte Schicht zonenweise verfestigbar ist, bevor die der Verteileinrichtung in

    Auftragsrichtung folgende Verteileinrichtung die Zone erreicht hat. Eine vorteilhafte Weiterbildung wird darin gesehen, dass der Spender für das Material ein Materialvorratsbehälter ist, der während der Materialausgabe nahe der Trägerbasis oder über der Trägerbasis angeordnet ist und der in seinem Boden eine Auslassöffnung und eine damit gekoppelte Dosiervorrichtung für das Material aufweist .

    Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Verteileinrichtungen jeweils einen

    Materialvorratsbehälter aufweisen, der mit der Verteileinrichtung über die Fläche der

    Trägerbasis oder der darauf befindlichen

    Materialschicht bewegbar ist, und so

    ausgebildet ist, dass er über wenigstens eine Auslassöffnung Material in Bewegungsrichtung der jeweiligen Verteileinrichtung vor dieser dosiert abgibt.

    Zudem ist bevorzugt vorgesehen, dass jede

    Verteileinrichtung einen

    Materialvorratsbehälter aufweist, der als

    Transportpackung mit der Verteileinrichtung gekoppelt ist und dessen Seitenwände einen zur Trägerbasis sich verengenden Raum umgrenzen, wobei an der Abgabeöffnung dieser

    Transportpackung Führungsplatten angeordnet oder ausgebildet sind, die derart angeordnet sind, dass sie zum Zusammendrücken der

    Materialschicht bei der Abgabe oder nach der Abgabe mit der Trägerbasis einen spitzen Winkel einschließen oder bilden.

    Auch kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die Verteileinrichtungen als AbstreifVorrichtungen in Form von über die abgelegte Materialschicht bewegbaren, drehbaren Walzen ausgebildet sind, deren Drehgeschwindigkeit und/oder

    Bewegungsrichtung einstellbar ist.

    Zudem ist bevorzugt vorgesehen, dass die

    Trägerbasis ein vertikal bewegbarer Boden eines Aufbaubehälters ist, der entsprechend der Dicke der Materialschichten absenkbar ist.

    Auch kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die jeweils unterste, der Auftragsebene

    nächstliegende Verteileinrichtung

    Führungsmittel für die dieser bewegungsmäßig folgende obere Verteileinrichtung aufweist, die wiederum sich auf den Führungsmitteln

    abstützende Lagermittel aufweist.

    Zudem kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die Führungsmittel eine seitliche Begrenzung für das aufgetragene Material bilden.

    Hierdurch wird vermieden, dass das aufgetragene Material seitlich des Auftragsbereiches abwandern kann, da dieses Material durch die seitliche Begrenzung an einem seitlichen

    Abfließen gehindert wird. Um eine weitere Erhöhung der

    Aufbaugeschwindigkeit für 3-dimensionale

    Objekte zu erreichen, ist vorgesehen, dass die Verteileinrichtungen an einem Rahmenteil angeordnet sind, wobei das Rahmenteil

    mindestens an seinen Endbereichen sich quer zur linearen Auftragsrichtung erstreckende

    leistenartige Verteileinrichtungen hält, die voneinander in Auftragsrichtung beabstandet sind, das Rahmenteil zwischen seinen

    Endbereichen um eine ebenfalls quer zur

    Auftragsrichtung ausgerichtete Schwenkachse begrenzt schwenkbar gehalten ist, und das

    Rahmenteil mittels eines ersten Antriebsmittels aus einer Startposition, in der alle

    Verteileinrichtungen räumlich neben der

    Trägerbasis angeordnet sind, in eine

    Zwischenposition, in der alle

    Verteileinrichtungen über die Länge der

    Trägerbasis linear bewegt sind und jenseits der Trägerbasis positioniert sind, und zurück in die Startposition verfahrbar sind, wobei in der Startposition die in Auftragsrichtung vorderste Verteileinrichtung einen einer ersten

    Schichtdicke entsprechenden vertikalen Abstand von der Ebene aufweist, die durch die

    Trägerbasis oder die schon auf der Trägerbasis abgelegten Schichten aufgespannt ist, und die in Auftragsrichtung hinterste

    Verteileinrichtung einen mindestens einer weiteren Schichtdicke entsprechenden Abstand davon aufweist, und wobei in der

    Zwischenposition das Rahmenteil so geschwenkt ist, dass die hinterste Verteileinrichtung den abgelegten Schichten am nächsten angenähert ist und die vorderste Verteileinrichtung am

    weitesten entfernt ist.

    Gemäß dieser Ausgestaltung ist ein vorzugsweise rechteckiges Rahmenteil vorgesehen, dessen Abmessung in der Breite so vorgenommen ist, dass es mindestens so breit ist, wie die

    Trägerbasis, also das Material, was

    schichtweise aufgebaut werden soll. Die

    seitlichen Längsrahmenstreben erstrecken sich parallel zur vorgesehenen Auftragsrichtung. Die

    Querrahmenstreben halten leistenartige

    Verteileinrichtungen. Die beiden endseitig vorgesehenen Querrahmenstreben tragen die leistenartigen Verteileinrichtungen. Eine mittige Querrahmenstrebe hält eine dritte leistenartige Verteileinrichtung. Es ist auch möglich, noch mehr leistenartige

    Verteileinrichtungen an dem Rahmenteil

    vorzusehen, die jeweils zueinander parallel angeordnet sind. Die Verteileinrichtungen sind voneinander in Auftragsrichtung beabstandet.

    Das Rahmenteil weist vorzugsweise längsmittig zwischen seinen beiden durch die endseitigen Querrahmenstreben gebildeten Endbereichen eine

    Schwenkachse auf. Hierdurch ist das Rahmenteil quer zur Auftragsrichtung begrenzt schwenkbar gehalten .

    Das gesamte Rahmenteil ist mittels eines ersten Äntriebsmittels aus einer Startposition, in der alle Verteileinrichtungen räumlich auf einer Seite neben der Trägerbasis angeordnet sind, in eine Zwischenposition bewegbar, in der alle Verteileinrichtungen über die gesamte Länge der Trägerbasis hinweg bewegt worden sind und schließlich jenseits der Trägerbasis

    positioniert sind. Des Weiteren ist das

    Rahmenteil durch das erste Antriebsmittel wieder aus der Zwischenposition in die

    Startposition zurück bewegbar. Um die Bewegung zu erreichen, kann beispielsweise das

    Rahmenteil an parallel zur Auftragsrichtung angeordneten Schienen verschieblich geführt sein oder auch mittels eines geeigneten Band- oder Riemenantriebes positioniert und bewegt werden. Ausgehend von der Startposition ist die in Auftragsrichtung vorderste

    Verteileinrichtung in einem solchen Abstand von der durch die Trägerbasis gebildeten Ebene oder von den auf der Trägerbasis abgelegten

    Schichten angeordnet, dass der Abstand einer ersten Schichtdicke entspricht. Die weiteren Verteileinrichtungen sind durch die

    entsprechende Winkelstellung des Rahmenteiles weiter von der Auftragsebene entfernt. Die hinterste Verteileinrichtung weist den größten Abstand von der Trägerbasis bzw. den auf der Trägerbasis schon abgelegten Schichten auf. Es ist auf diese Weise möglich, durch Verfahren des Rahmenteiles aus der Startposition in die Zwischenposition nahezu gleichzeitig mehrere Schichten aufeinander abzulegen. Nach Erreichen der Zwischenposition wird das Rahmenteil um seine Schwenkachse geschwenkt, so dass dann die bisher hinterste Verteileinrichtung jetzt die vorderste Verteileinrichtung bildet, die der Trägerbasis bzw. den auf der Trägerbasis abgelegten Schichten am nächsten liegt. Die anderen Verteileinrichtungen sind in größerem Abstand von der Auftragsebene positioniert. Durch Zurückverfahren des Rahmenteils aus der Zwischenposition in die Startposition können wiederum mehrere Schichten nahezu zeitgleich übereinander abgelegt werden. Sofern an dem Rahmenteil beispielsweise drei

    Verteileinrichtungen angeordnet sind, können bei jeder Bewegung jeweils drei Schichten aufgebaut werden, so dass nach einem kompletten Bewegungsablauf insgesamt sechs Schichten auf der Trägerbasis bzw. den schon darauf

    abgelegten Schichten aufgebaut werden.

    Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass das Rahmenteil mittels eines zweiten

    Antriebsmittels um die Schwenkachse begrenzt schwenkbar ist.

    Das zweite Antriebsmittel kann beispielsweise ein Schwenkantrieb sein, mittels dessen das Rahmenteil um die Schwenkachse begrenzt im

    Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn bewegbar ist, um die beiden gewünschten

    Positionen zum Aufbau der Schichten

    einzustellen. Das Antriebsmittel kann am

    Rahmenteil selbst befestigt sein und das

    Rahmenteil um eine feststehende Schwenkachse schwenken .

    Um den Vorgang vorteilhaft gestalten zu können, ist vorgesehen, dass eine elektronische Steuerung vorgesehen ist, mittels derer das erste

    Antriebsmittel, das zweite Antriebsmittel und der oder die Spender für die Abgabe des Materials betätigbar ist.

    Die elektronische Steuerung dient dazu, das erste Antriebsmittel und das zweite

    Antriebsmittel entsprechend zu steuern und auch die Spender für die Abgabe des Materials zu betätigen, also den Materialabfluss zu öffnen oder zu schließen. Die Steuerung ist

    vorzugsweise so gestaltet, dass mittels dieser in der Startposition eine Schwenkung des

    Rahmenteils in die Ausgangslage erfolgt und das Rahmenteil dann durch die ersten Antriebsmittel in Bewegung gesetzt wird, wobei sukzessive dann, wenn die jeweilige Verteileinrxchtung über der Trägerbasis lagerichtig positioniert ist, der Spender für die Abgabe des Materials an der ersten Verteileinrichtung geöffnet wird und sukzessive in Abfolge der Bewegung nachfolgend die weiteren Spender für die weiteren Verteileinrichtungen geöffnet werden. Sobald eine Verteileinrichtung über die

    Trägerbasis bis zu deren Ende bewegt ist, wird der Spender durch die Steuerung für die dort befindliche Verteileinrichtung geschlossen.

    Nach Erreichen der Zwischenposition wird das erste Antriebsmittel still gesetzt und in umgekehrter Richtung betrieben, wobei

    gleichzeitig durch die zweiten Antriebsmittel das Rahmenteil in die zweite Sollposition verschwenkt wird. Beim Überfahren der

    Trägerbasis wird dann entsprechend wiederum eine Öffnung der Spender für die Ausgabe des Materials im Bereich der Verteileinrichtungen bewirkt. Gegen Ende der Bewegung werden

    wiederum die Spender nacheinander verschlossen, bis schließlich das gesamte Rahmenteil wiederum in der Startposition neben der Trägerbasis positioniert ist.

    Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass jede Verteileinrichtung mit einem Spender für das Material ausgestattet ist, wobei jeder Spender für den Auftrag von Material geöffnet ist, wenn die jeweilige Verteileinrichtung sich über der Trägerbasis befindet, und jeder Spender gegen Materialabgabe geschlossen ist, wenn sich die jeweilige Verteileinrichtung in

    Auftragsrichtung vor oder hinter der

    Trägerbasis befindet, und dass die

    Abgabeöffnung der Spender in Auftragsrichtung jeweils vor der zugehörigen Verteileinrichtung positioniert ist.

    Hierbei ist jede Verteileinrichtung mit einem eigenen Spender ausgestattet, so dass das

    Material jeweils in Auftragsrichtung vor der entsprechenden Verteileinrichtung aufgebracht wird und durch die Verteileinrichtung verteilt werden kann.

    Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass jede Verteileinrichtung mit einer regelbaren

    Heizeinrichtung zum Aufwärmen der aufgebrachten Materialschichten ausgestattet ist.

    Hierbei ist bevorzugt vorgesehen, dass die Heizeinrichtungen als elektrische Infrarot- und/oder Widerstandsheizelemente ausgebildet sind.

    Zudem ist vorgesehen, dass die Heizeinrichtung mit der elektronischen Steuerung gekoppelt und über diese schaltbar ist. Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann die Verfestigung des durch die

    Verteileinrichtungen aufgebrachten

    Pulvermaterials durch elektromagnetische

    Strahlung oder Partikelstrahlung erreicht werden, wobei durch die offene Konstruktion des

    Rahmenteiles eine Bestrahlung der durch die Verteileinrichtung abgelegten Schichten erfolgen kann. Bevor jeweils die

    Pulveraufbringung mit vorzugsweise simultanem Verfestigungsprozess durch Erwärmung beginnt, wird das Rahmenteil samt der daran befindlichen Teile über die Schwenkachse so geneigt, dass sich die Verteileinrichtungen in jeweils korrekter Höhe über der von der Bauplattform aufgespannter Ebene befinden. Beispielsweise ist die in der Auftragsrichtung jeweils vorn liegende Verteileinrichtung in Höhe einer

    Schichtdicke über der Plattform angeordnet und jede folgende Verteileinrichtung ist um eine weitere Schichtdicke höher gegenüber der ersten Schichtdicke positioniert.

    Die Trägerbasis ist über eine in einem

    Bauraumboden eingelassene Trägerbasis vertikal bewegbar, auf welcher die 3-dimensionalen

    Objekte schichtweise aufgebaut werden.

    Es ist auch möglich, oberhalb einer

    Ablagefläche, die sich neben der Trägerbasis befindet, Pulverdosiervorrichtungen zu

    positionieren, die zu geeigneten Zeitpunkten Materialpulver in den darunter befindlichen

    Raum abgeben, wobei dieses Materialpulver dann durch die an dem Rahmen befestigten

    Verteileinrichtungen verteilt auf die

    Trägerbasis aufgebracht werden.

    Während der Bewegung der Verteileinrichtungen über die Trägerbasis in Auftragsrichtung wird vorzugsweise das aufgebrachte Material selektiv zwischen den Verteileinrichtungen verfestigt, so dass die erste Materialschicht verfestigt ist, bevor die zweite Materialschicht

    aufgebracht ist und so fort.

    Eine bevorzugte Ausgestaltung der Vorrichtung besteht darin, dass die Verteileinrichtungen jeweils mit Heizelementen gekoppelt sind, um eine geeignete Pulvertemperatur zu

    gewährleisten, wenn das pulverförmige Material auf der darunter befindlichen Schicht abgelegt wird. Die Heizelemente können regelbare

    Infrarot- und Widerstandsheizelemente sein, die direkt am Rahmenteil fixiert sind. Es ist auf diese Weise eine kontrollierte Erhitzung aller simultan aufgebrachter Pulverschichten

    ermöglicht . Die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist

    besonders für quaderförmige Bauräume geeignet, da die Bauplattform und die

    Pulveraufbringungsfläche eine ähnliche Form haben, so dass die Menge des eingesetzten

    Pulvermaterials gering gehalten werden kann.

    Durch die Tatsache, dass das entsprechende Material durch die Verteileinrichtungen linear aufgebracht wird, wird sichergestellt, dass die Bewegungsgeschwindigkeit der

    Verteileinrichtungen relativ zu den darunter liegenden Schichten nicht über die Breite der Pulverschicht variiert, sondern konstant ist.

    Hierdurch wird erreicht, dass die aufgebrachte Pulverschicht über die gesamte Bauplattform homogen ist und die gleiche Beschaffenheit hat, also nicht durch Unterschiede in der

    Bewegungsgeschwindigkeit beeinflusst wird.

    Zusätzlich ist hierbei vorteilhaft, dass durch die lineare Bewegung der Verteileinrichtungen diese gleichmäßig abgenutzt werden. Auch dies ist für die homogene Schichtausbildung

    förderlich . Auch ist die lineare Aufbringung des

    Pulvermaterials deswegen von Vorteil, weil dann, wenn zusätzliche Heizelemente an dem Rahmenteil befestigt sind, eine gleichmäßige Erwärmung der aufgebrachten Pulverschicht erreicht wird, anders als bei einer kreis- oder bogenförmigen Aufbringungsbewegung der

    Verteileinrichtungen .

    Gemäß der Erfindung wird ein entsprechendes Verfahren sowie eine entsprechende Vorrichtung zur Herstellung 3-dimensionaler Körper aus einer Vielzahl von miteinander verbundenen Schichten verfestigt aus in einem Behälter vorgehaltenen pulverförmigem oder fließfähigem Material zur Verfügung gestellt, wobei die

    Information über die Beschaffenheit jeder

    Schicht durch Computerdaten festgelegt wird, die beim Herstellungsverfahren benutzt werden, wobei die Erfindung eine deutliche

    Zeitersparnis zur Herstellung von 3- dimensionalen Objekten erreicht, weil das

    Material, mittels dessen die Schichten

    aufgebaut werden, mit zwei oder mehreren

    Aufgabevorrichtungen in unterschiedlicher Höhe zur Trägerbasisoberfläche aufgebracht wird und teilweise zeitgleich über die zu erzeugende Fläche verteilt wird und gegebenenfalls in unterschiedlicher Höhe zur

    Trägerbasisoberfläche quasi zeitgleich

    verfestigt wird, so dass eine erhebliche

    Zeitersparnis gegenüber einer herkömmlichen Verfahrensweise und Vorrichtung erreicht wird.

    Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich auch aus der

    nachfolgenden Beschreibung der

    Ausführungsbeispiele.

    Es zeigt:

    Figur 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung 3-dimensionaler Körper im Querschnitt gesehen;

    Figur 2 eine skizzenhafte Schrägansicht von

    Einzelheiten der Figur 1;

    Figur 3 und 4 weitere Ansichten in

    unterschiedlichen

    Vorrichtungspositionen; Figur 5 ein erfindungsgemäßes Rahmenteil in isometrischer Ansicht; Figur 6 die Vorrichtung mit dem Rahmenteil in einer Startposition in schematischer Seitenansicht gezeigt; desgleichen in der Zwischenposition die Vorrichtung bei anderer Ausrichtung des Rahmenteiles in der Zwischenposition; die Bewegung des Rahmenteils aus de Zwischenposition zurück in die

    Startposition;

    Figur 10 die Verschwenkung des Rahmenteils aus der Position gemäß Figur 9 in die neue Startposition analog

    Figur 6.

    In der Zeichnung ist eine Vorrichtung zur generativen Herstellung eines 3-dimensionalen

    Objektes, welches aus aufeinanderliegenden, verfestigten und miteinander verbundenen

    Schichten aus schüttfähigem Material besteht, gezeigt. Die Vorrichtung weist einen

    Aufbaubehälter 10 auf, der einen Boden,

    Seitenwände und eine Deckwandung aufweist. In der Bodenwandung ist eine vertikal in Richtung des Bewegungspfeiles 11 bewegbare Trägerbasis 3 angeordnet, die als Objektträger dient und auf der später noch beschriebene Schichten abgelegt werden. Neben dem Aufbaubehälter 10 ist ein Spender 4 angeordnet, der zur Aufnahme von

    Materialpulver dient, welches über eine Schütte mit einer Dosiervorrichtung 5 in Verbindung steht, über die das schüttfähige Material auf den Boden des Aufbaubehälters 10 neben der Trägerbasis 3 aufgegeben werden kann. Des

    Weiteren sind zwei Verteileinrichtungen 1, 2 vorgesehen, die in der Ausgangsposition, wie in Figur 1 gezeigt ist, seitlich neben der

    Trägerbasis 3 positioniert sind. Diese

    Verteileinrichtungen dienen dazu, das von der Dosiervorrichtung 5 abgegebene Material in entsprechender Schichtdicke auf der Trägerbasis zu positionieren. Anstelle von zwei solcher Verteileinrichtungen 1,2 können weitere solcher Verteileinrichtungen vorgesehen sein.

    Wie anhand der Darstellung gemäß Figur 2, 3 und 4 veranschaulicht ist, werden mittels der

    Verteileinrichtung 1,2 auf die Auftragsebene, insbesondere auf die Trägerbasis 3 oder schon darauf abgelegte Schichten,

    übereinanderliegende Materialschichten des von der Dosiervorrichtung 5 abgegebenen Materials aufgetragen. Hierzu ist zunächst durch die Verteileinrichtung 1 eine Materialschicht auf die Auftragsebene aufzubringen. Die erste

    Verteileinrichtung 1 wird dabei mittels eines geeigneten Antriebes 25 in Richtung des

    Bewegungspfeiles 12 linear über die gesamte Ebene der Trägerbasis 3 von der in Figur 1 rechts gezeigten Position bis in eine in Figur 1 links befindliche Position verstellt. Nach einer weiteren Abgabe von Material in den

    Aufbaubehälter durch die Dosiervorrichtung 5 folgt mit geeignetem Abstand dieser ersten Verteileinrichtung 1 die zweite

    Verteileinrichtung 2, mittels derer auf die von der Verteileinrichtung 1 aufgebrachte Schicht eine weitere Schicht des Materials aufgebracht wird. Diese zweite Verteileinrichtung 2 läuft ebenfalls linear in Richtung des

    Bewegungspfeiles 12 von rechts bis zur linken

    Randkante der Trägerbasis 3. Die beiden

    Verteileinrichtungen laufen teilweise

    zeitgleich über die Trägerbasis und verteilen sukzessive die beiden Materialschichten über die Fläche und aufeinander, wobei die zweite

    Schicht auf die erste Schicht aufgebracht wird, während die erste Schicht aufgetragen wird. Die beiden Verteileinrichtungen 1,2 können starr miteinander verbunden sein, so dass ein Antrieb 25 für beide ausreicht. Es kann aber auch ein separater Antrieb 26 für die zweite

    Verteileinrichtung 2 vorgesehen sein.

    Bei Erreichen der linken Endposition wird überschüssiges Material über einen Schlitz 9 im Boden zu einem Auffanggefäß 27 abgegeben. Nach Beendigung der Materialaufgäbe, wenn also beide Schichten übereinander auf der

    Trägerbasis positioniert sind, können die

    Verteileinrichtungen 1 und 2, gegebenenfalls von der Auf ragsebene abgehoben, von der linken Seite in die rechte Ausgangsposition gemäß Figur 1 zurückverbracht werden, um einen neuen Beschichtungsvorgang durchzuführen .

    Vorzugsweise weisen die Verteileinrichtungen 1,2 Abstreifeinrichtungen 28,29 oder

    Walzvorrichtungen mit Abstreifklingen oder Abstreif alzen 2B,29 auf, um das Material in geeigneter Weise aufzubringen. Der Höhenabstand der Verteileinrichtungen 1,2 von der zu

    beschichtenden Ebene ist auf ein entsprechendes Maß einstellbar, so dass entsprechend dicke Materialschichten aufgebaut werden können.

    Oberhalb der Auftragsebene ist ferner ein

    Strahlungserzeuger 8 angeordnet, der zur

    Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung oder Partikelstrahlung geeignet und bestimmt ist. Mittels dieses Strahlungserzeugers 8 werden die auf der Auftragsebene abgelegten Materialschichten bestrahlt und damit

    verfestigt und auch miteinander verbunden. Die Abstrahlrichtung des Strahlungserzeugers 8 kann eingestellt werden. Beispielsweise kann die Ausrichtung der Strahlen des Strahlenerzeugers in der Weise erfolgen, wie das in Figur 3 veranschaulicht ist, indem nämlich selektiv jeweils hinter einer Verteileinrichtung 1,2

    Strahlen auf die dort von diesen aufgebrachte Schicht abgestrahlt werden, so dass diese aufgebrachten Schichten zonenweise im Nachlauf der jeweiligen Verteileinrichtung verfestigbar sind und verfestigt werden. Demzufolge wird die von der ersten Verteileinrichtung 1

    aufgebrachte Schicht von dem Strahlerzeuger 8 selektiv verfestigt, indem der

    Bestrahlungsbereich der Bewegung der

    Verteileinrichtung in Richtung des

    Bewegungspfeiles 12 folgt. Hierdurch ist erreicht, dass dann, bevor mit der zweiten Verteileinrichtung 2 Material aufgebracht wird, die darunter befindliche Schicht schon

    verfestigt ist. Nachfolgend der zweiten

    Verteilungseinrichtung 2 erfolgt wiederum durch Strahlenabgabe des Strahlenerzeugers 8 eine Verfestigung des Materials, welches von der zweiten Verteileinrichtung 2 aufgebracht ist.

    Auch diese Strahlenabgabe folgt der Bewegung der Verteileinrichtung 2 in Richtung des

    Bewegungspfeiles 12. Entgegen der herkömmlichen Technik erfolgt also nicht ein Aufbringen der Schichten jeweils vollständig nacheinander, sondern es werden mehrere Schichten teilweise gleichzeitig durch die teilweise gleichzeitig über die

    Aufgabeebene linear bewegten

    Verteileinrichtungen aufgebracht. Die optimale Anzahl von Verteileinrichtungen wird durch die Größe des Objektträgers, die

    Materialeigenschaften und die Geschwindigkeit des Strahlerzeugers bestimmt. Die

    Herstellungszeit von Objekten wird durch den beschleunigten Schichtaufbau erheblich

    verringert .

    Die durch Bestrahlung erzeugten

    Verfestigungszonen 6,7 sind in Figur 3 gezeigt.

    In Figur 4 ist gezeigt, dass dann, wenn die Verteileinrichtungen 1,2, die Trägerbasis 3 in Richtung des Bewegungspfeiles 12 überschritten haben und wenn die Verfestigung der

    Teilchenschichten durch selektive

    elektromagnetische oder Partikelstrahlung des Strahlungserzeugers 8 abgeschlossen ist, die Trägerbasis 3 durch einen entsprechend

    gesteuerten Antrieb 30 nach unten in eine für einen weiteren Materialauftrag geeignete

    Position verstellt wird. Die

    Verteileinrichtungen können dann ohne weiteres und ohne dass sie angehoben werden müssten, in die Ausgangsposition gemäß Figur 1 und 2 zurückverstellt werden. Der Verfahrensablauf wird solange wiederholt, bis das 3-dimensionale Objekt erzeugt ist.

    In den Figuren 5 bis 10 ist eine besonders bevorzugte Vorrichtung gezeigt. Hierbei sind Verteileinrichtungen 1,2,13 an einem Rahmenteil 14 angeordnet. Das Rahmenteil 14 ist in der Draufsicht rechteckig, wobei die Längsrahmenstreben in Richtung parallel zur Auftragsrichtung 17,18 ausgerichtet sind und die Querstreben 15,16 rechtwinklig dazu

    ausgerichtet sind. An diesen durch die

    Querstreben 15,16 gebildeten Endbereichen weist das Rahmenteil 14 quer zur linearen

    Auftragsrichtung 17,18 sich erstreckende leistenartige Verteileinrichtungen 1,2 auf. Im Mittelbereich ist eine weitere Querstrebe vorgesehen, an der eine weitere leistenartige Verteileinrichtung 13 gehalten ist. Die

    Verteileinrichtungen 1,2,13 sind voneinander i'n Auftragsrichtung 17,18 ausreichend beabstandet. Das Rahmenteil 14 ist als offenes Rahmenteil ausgebildet. Zwischen seinen Endbereichen 15,16 weist das Rahmenteil eine ebenfalls quer zur Auftragsrichtung 17,18 ausgerichtete

    Schwenkachse 19 auf, um die das Rahmenteil begrenzt schwenkbar gehalten ist, so dass es in eine Position schwenkbar ist, wie sie in Figur 6 gezeigt ist und in eine alternative Position, wie sie in Figur 8 gezeigt ist.

    Das Rahmenteil 14 ist mittels eines ersten Antriebsmittels 21,21* aus einer Startposition, die in Figur 6 gezeigt ist und in der alle Verteileinrichtungen 1,2,13 räumlich neben der Trägerbasis 3 angeordnet sind, in eine

    Zwischenposition verfahrbar, die in Figur 7 gezeigt ist. Hierzu wird das Rahmenteil 14 mittels des Antriebes 21,21 linear in Richtung des Bewegungspfeiles 17 über die Auftragsebene bewegt. In der Zwischenposition gemäß Figur 7 ist das Rahmenteil 14 so ausgerichtet, dass sämtliche Verteileinrichtungen 1,2,13 jenseits der Trägerbasis 3 bzw. der darauf abgelegten Schichten 20 angeordnet ist. Aus dieser Position gemäß Figur 7 ist das

    Rahmenteil 14 nach Verschwenkung um die

    Schwenkachse 19 im Uhrzeigersinn in die

    Position gemäß Figur 8 verstellbar. In der Startposition, wie sie in Figur 6 gezeigt ist, ist die erste Verteileinrichtung 1 der

    Beschichtungsebene am nächsten liegend

    angeordnet. Die Verteileinrichtung 13 ist mit schichtdickem Abstand höher als die

    Verteileinrichtung 1 angeordnet und die

    Verteileinrichtung 2 wiederum ist um

    Schichtdickenhöhe gegenüber der

    Verteileinrichtung 13 höher positioniert.

    In der Zwischenposition wird durch Verschwenken des Rahmenteils 14 in Richtung des Pfeiles 31 eine Ausrichtung erreicht, bei der die

    Verteileinrichtung 2 der Beschichtungsebene am nächsten liegt. Die Verteileinrichtung 13 um Schichtdicke höher positioniert ist als die Verteileinrichtung 2 und die Verteileinrichtung 1 wiederum um Schichtdicke höher positioniert ist als die Verteileinrichtung 13. Nach Einstellung der Position gemäß Figur 8 kann wiederum mittels des Antriebes 21,21λ eine lineare Verschiebung des Rahmenteils 14 entlang des Bewegungspfeiles 18 erfolgen, wobei

    wiederum drei Schichten auf der Trägerbasis 3 bzw. auf den darauf befindlichen Schichten 20 aufgebaut und abgelegt werden. Der

    Arbeitszyklus ist dann beendet, wenn die

    Position gemäß Figur 9 erreicht ist, wenn nämlich sämtliche Verteileinrichtungen 1,2,13 wiederum neben der Trägerbasis positioniert sind. Es erfolgt dann wiederum eine

    Verschwenkung des Rahmenteils 14 in Richtung des Bewegungspfeiles 32, so dass sich wiederum die Ausgangsposition gemäß Figur 6 ergibt.

    In einem Arbeitszyklus können damit bei der Anordnung von drei Verteileinrichtungen 1,2,13 sechs Schichten auf der Trägerbasis 3 aufgebaut werden .

    Durch die lineare Bewegung des Rahmenteiles 14 wird ein homogener Schichtaufbau erreicht und es ergeben sich daraus weitere Vorteile, die in der vorgehenden Beschreibung angegeben sind.

    Für die Schwenkbewegung des Rahmenteils 14 ist ein zweites Antriebsmittel 22 vorgesehen, mittels dessen die begrenzte Verschwenkung des Rahmenteils 14 in der dargestellten Art und Weise ermöglicht ist. Des Weiteren ist

    vorzugsweise eine elektronische Steuerung 23 vorgesehen, mittels derer das erste

    Antriebsmittel 21,21 , das zweite

    Antriebsmittel 22 und der oder die Spender 4 bzw. 4Λ für die Abgabe des Materials betätigbar sind.

    Bei den Spendern 4 handelt es sich um zwei Pulverdosiereinrichtungen, die zu geeigneten Zeitpunkten Materialpulver in den Bauraum einbringen, also auf den Boden des Behälters 10 neben der Trägerbasis 3 ablegen. Der in der Zeichnungsfigur 6 rechts dargestellte Spender 4 wird geöffnet, wenn die Stellung gemäß Figur 6 erreicht ist, so dass Pulvermaterial zwischen dem Rahmenteil 14 und der Trägerbasis 3

    abgelegt werden kann. Beim Betrieb der

    Vorrichtung, insbesondere bei der linearen Bewegung des Rahmenteils 14 aus der Position gemäß Figur 6 in die Position gemäß Figur 7 kann diese Materialmenge durch die

    Verteileinrichtungen 1,2,13 verteilt werden und auf der Trägerbasis 3 aufgebaut werden.

    In der Position gemäß Figur 8 wird über den linken Spender 4 Material auf die darunter befindliche Bodenfläche des Aufbaubehälters eingebracht, die dann wiederum bei Bewegung des Rahmenteiles 14 entlang des Bewegungspfeiles 18 auf der Trägerbasis zu einem Schichtaufbau benutzt werden. Eine alternative und bevorzugte Ausführungsform besteht darin, dass jeweils Spender 4 im

    Bereich einer jeden Verteileinrichtung 1,2,13 angeordnet sind. Diese Spender sind so

    ausgestaltet, dass sie bei der Bewegung des

    Rahmenteils 14 aus der Startposition gemäß Figur 6 in die Zwischenposition gemäß Figur 7 jeweils in Richtung des Bewegungspfeiles 17 vor den Verteileinrichtungen 1,2,13 Material aufgeben, welches durch die

    Verteileinrichtungen auf der Trägerbasis 3 verteilt wird. Bei dem alternativen

    Bewegungsablauf gemäß Darstellungen in Figur 8 und Figur 9 wird mittels der Spender 4 Λ

    ebenfalls wiederum vor den Verteileinrichtungen

    1,2,13 Material auf die Bodenfläche des

    Aufnahmebehälters abgegeben, welches dann durch die Verteileinrichtungen 2,13,1 zum Zwecke des Schichtausbaus auf der Trägerbasis 3 bzw. den darauf befindlichen Schichten 20 abgelegt wird.

    Auch bei dieser Ausführungsform ist wiederum oberhalb der durch die Trägerbasis 3 und der im Boden des Aufbaubehälters befindlichen

    Bauplattform ein Strahlungserzeuger 8

    angeordnet, mittels dessen die abgelegten

    Schichten sukzessive verfestigt werden können. Durch die offene Bauform des Rahmenteils 14 ist eine Bestrahlung der jeweiligen Schicht

    unmittelbar nach deren Aufbringung auf der

    Unterschicht ermöglicht, so dass die folgenden Schichten jeweils auf schon verfestigte

    Schichten aufgebracht werden.

    Das zur Verstellung des Rahmenteils 14 dienende zweite Antriebsmittel 22 ist ein

    Schwenkantrieb, der eine begrenzte Bewegung des Rahmenteils 14 um die Schwenkachse 19

    ermöglicht . Durch die elektronische Steuerung 23, die mit den Spendern 4 bzw. 4 gekoppelt ist, ist eine entsprechende Öffnung der Spender zum Zwecke der Materialabgabe und ein Schließen der

    Spender zum Verhindern einer weiteren

    Materialabgabe in einfacher Weise realisierbar.

    Beispielsweise können die Spender 4 bzw. 41 bodenseitig Schließbleche oder dergleichen aufweisen, die in die Öffnungsstellung oder Schließstellung verstellbar sind, wobei die Verstellung mittels der elektronischen

    Steuerung 23 ausgelöst wird.

    Vorzugsweise ist jede Verteileinrichtung 1,2,13 mit einer regelbaren Heizeinrichtung 24, vorzugsweise in Form eines elektrischen

    Infrarot- oder Widerstandsheizelementes

    ausgestattet. Hierdurch ist es möglich, das von den Spendern 41 abgegebene Material jeweils unmittelbar aufzuwärmen, so dass das Material aufgewärmt auf die Trägerbasis bzw. die darauf befindlichen Pulverschichten 20 aufgetragen werden kann. Dies erhöht die Genauigkeit des Aufbauvorgangs vorteilhaft.

    Auch die Heizeinrichtungen 24 sind vorzugsweise mit der elektronischen Steuerung 23 gekoppelt.

    Die Erfindung ist nicht auf das

    Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern im Rahmen der Offenbarung vielfach variabel.

    Alle neuen, in der Beschreibung und/oder

    Zeichnung offenbarten Einzel- und

    Kombinationsmerkmale ' werden als.

    erfindungswesentlich angesehen.

    Bezugszeichenl

    1 Verteileinrichtung

    2 Verteileinrichtung

    3 Trägerbasis

    4 Spender

    41 Spender

    5 Dosiervorrichtung

    6 Verfestigungszone

    7 Verfestigungszone

    8 Strahlungserzeuger

    9 Schlitz

    10 Aufbaubehälter

    11 Bewegungspfeil

    12 Bewegungspfeil

    13 Verteileinrichtung

    14 Rahmenteil

    15 Endbereich von 14

    16 Endbereich von 14

    17 Auftragsrichtung

    16 Auftragsriehtung

    19 Schwenkachse

    20 Schichten

    21 erstes Antriebsmittel 211

    22 zweites Antriebsmittel

    23 elektronische Steuerung

    24 Heizeinrichtung

    25 Antrieb

    26 Antrieb

    27 Auffanggefäß

    28 Abstreifexnrichtung

    29 Abstreifeinrichtung Antrieb

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    Patent Citations
    Cited PatentFiling datePublication dateApplicantTitle
    WO1992008592A1Nov 8, 1991May 29, 1992Dtm CorporationControlled gas flow for selective laser sintering
    WO1994015771A1Dec 30, 1993Jul 21, 1994Eos Gmbh Electro Optical SystemsVerfahren und vorrichtung zum herstellen eines dreidimensionalen objekts
    WO1995018715A1Dec 19, 1994Jul 13, 1995Eos Gmbh Electro Optical SystemsVerfahren und vorrichtung zum herstellen eines dreidimensionalen objekts
    WO1996029192A1Mar 11, 1996Sep 26, 1996Eos Gmbh Electro Optical SystemsVorrichtung und verfahren zum herstellen eines dreidimensionalen objektes mittels lasersintern
    DE4302418A1Jan 28, 1993Aug 11, 1994Eos Electro Optical SystVerfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts
    DE4416901A1May 13, 1994Nov 16, 1995Eos Electro Optical SystVorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts
    DE10235427A1Aug 2, 2002Feb 12, 2004Eos Gmbh Electro Optical SystemsVorrichtung und Verfahren zum Herstellen von dreidimensionalen Objekten mittels eines generativen Fertigungsverfahrens
    DE10235434A1Aug 2, 2002Feb 12, 2004Eos Gmbh Electro Optical SystemsVorrichtung und Verfahren zum Herstellen eins dreidimensionalen Objekts mittels eines generativen Fertigungsverfahrens
    DE102006056422B3 *Nov 28, 2006Apr 17, 2008Cl Schutzrechtsverwaltungs GmbhBeschichter- oder Ausgleichseinrichtung für eine Bauvorrichtung zur Erstellung von Formteilen aus Baumaterial
    DE102007040755A1 *Aug 28, 2007Mar 5, 2009Jens JacobLasersintervorrichtung sowie Verfahren zum Herstellen von dreidimensionalen Objekten durch selektives Lasersintern
    US4575330Aug 8, 1984Mar 11, 1986Uvp, Inc.Apparatus for production of three-dimensional objects by stereolithography
    US4863538Oct 17, 1986Sep 5, 1989Board Of Regents, The University Of Texas SystemMethod and apparatus for producing parts by selective sintering
    US5647931Dec 19, 1994Jul 15, 1997Eos Gmbh Electro Optical SystemsMethod and apparatus for producing a three-dimensional object
    US6764636 *Feb 29, 2000Jul 20, 20043D Systems, Inc.Fast three-dimensional modeling method and device
    US20010050448May 21, 2001Dec 13, 2001Minolta Co., Ltd.Three-dimensional modeling apparatus
    Classifications
    International ClassificationB29C67/00
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