CN108068323B - 用于添加式地制造三维物体的*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于添加式地制造三维物体的***，其包括一个或多个工作站以及输送装置，工作站被设置用于实施在添加式制造三维物体的范围中的至少一个工作过程，输送装置被设置用于在一个工作站内和/或在多个工作站之间输送在添加式制造三维物体的范围中使用的粉末模块，其中，输送装置包括多个输送单元，每个输送单元包括：包括承载结构的承载装置，其被设置用于承载至少一个布置在承载结构中的粉末模块；第一驱动装置，其被设置用于产生布置在承载装置的承载结构中的粉末模块相对于承载结构的沿着尤其是线性的第一运动轴线的运动；和第二驱动装置，其被设置用于产生承载结构连同可能布置在其中的粉末模块一起的围绕第二运动轴线的转动运动。

Description

用于添加式地制造三维物体的***
技术领域
本发明涉及一种用于添加式地(additiven)制造三维物体的***，其包括：一个或多个工作站，工作站被设置用于在添加式制造三维物体的范围中分别实施至少一个工作过程；以及输送装置，输送装置被设置用于在一个工作站内和/或在多个工作站之间输送在添加式制造三维物体的范围中使用的粉末模块。
背景技术
用于添加式制造三维物体的***基本上是已知的。相应的***通常包括多个工作站，工作站被设置用于在添加式制造三维物体的范围中分别实施至少一个工作过程。相应的***可以包括输送装置，输送装置被设置用于在一个工作站内和/或在多个工作站之间输送在添加式制造三维物体的范围中使用的粉末模块。
相应的输送装置至今为止被这样地设置，即输送装置仅仅能够沿着一个(线性的或直线的)运动轴输送粉末模块，也就是说例如建造模块，在该建造模块中实施三维物体的真正的添加任务。对于相应***的一定的设计方案，相应的粉末模块沿着仅一个(线性的)运动轴的运动可能是不够的。
发明内容
本发明基于的任务是，提出一种尤其是在粉末模块在多个运动自由度上运动的可能性方面改进的、用于添加式制造三维物体的***。
这个任务通过一种按照权利要求1的***来解决。所属的从属权利要求涉及***的可能的实施形式。
在这里描述的***(“***”)用于添加式地制造三维物体、也就是说例如技术构件/建造部件(Bauteil)或技术构件组。***包括一个或多个工作站，工作站被设置用于在添加式制造三维物体(“物体”)的范围中分别实施至少一个工作过程。在添加式制造物体的范围中的相应的工作过程一方面涉及添加式工作过程、也就是说添加式建造过程，在该添加式建造过程中，尤其是通过依次逐层地选择性照射(Belichten)和随之而来地依次逐层地选择性固化由可借助于能量束固化的建造材料组成的建造材料层，真实地进行物体的添加式建造，以及涉及在添加式工作过程之前、也就是说尤其是在添加式建造过程之前要实施的或被实施的准备性的工作过程，即例如粉末模块的清洁和惰性化和调温过程，以及在添加式工作过程之后、也就是说尤其是在添加式建造过程之后要实施的或被实施的后处理工作过程，也就是说例如从相应的粉末模块中取出被添加式制造的物体的过程。
被设置用于实施添加式工作过程的、也可称为工艺过程站的第一工作站因此可以包括用于添加式制造物体的设备(“设备”)。该设备被设置用于通过依次逐层地选择性照射和因此依次逐层地选择性固化由可固化的建造材料组成的建造材料层而添加式地制造物体、即例如技术构件或技术构件组。建造材料可以是颗粒状的或粉末状的金属材料、塑料材料和/或陶瓷材料。对要选择地固化的建造材料层的选择性固化基于与物体相关的建造数据实施。相应的建造数据描述了要添加式制造的物体的几何结构上的设计，并例如可以包含要添加式制造的物体的“被切片的”CAD数据。设备可以构造成SLM设备、也就是说用于实施选择性激光熔化方法(SLM方法)的设备，或构造成SLS设备、也就是说用于实施选择性激光烧结方法(SLS方法)的设备。
该设备包括用于实施添加式建造过程通常所需的功能部件。属于该功能部件的尤其是覆层装置和照射装置，覆层装置被设置用于(在设备的建造平面中)形成要选择地固化的建造材料层，照射装置被设置用于选择性照射(在设备的建造平面中的)要选择地固化的建造材料层。覆层装置通常包括多个组成部分，也就是说例如包括尤其是刀片形的覆层工具的覆层元件以及用于沿着限定的运动轨道引导覆层元件的导向装置。照射装置也通常包括多个组成部分，也就是说例如用于产生能量束或激光束的射束产生装置、用于将由射束产生装置产生的能量束或激光束偏转到要选择地固化的建造材料层的要照射的区域上的射束偏转装置(扫描器装置)以及各种不同的光学元件，例如透镜元件、物镜元件，等等。设备的所述的功能部件通常被布置或构造在设备的一个通常可惰性化的过程室处或中。
被设置用于实施后处理工作过程的、也可称为后处理站的、可选的另一个(或第二)工作站可以包括用于取出被添加式制造的物体的设备。该设备可以被设置用于通过移除包围添加式制造的物体的、通常没有固化的建造材料而取出添加式制造的物体。该设备在此包括用于移除包围添加式制造的物体的、通常没有固化的建造材料所需的功能部件。属于该功能部件的尤其是抽吸和/或鼓风装置，它被设置用于产生抽吸和/或鼓风流，借此可以抽吸出或吹出要移除的建造材料。
被设置用于实施准备性的工作过程的、也可称为准备站的、可选的另一个(或第三)工作站可以包括用于对粉末模块进行清洁和/或惰性化和/或调温的设备。该设备可以被设置用于对粉末模块进行清洁和/或惰性化和/或调温。该设备在此包括用于清洁和/或惰性化和/或调温粉末模块所需的功能部件。属于该功能部件的尤其是清洁装置，它被设置用于例如产生清洁在粉末模块侧包括的粉末室的清洁流；或惰性化装置，它被设置用于产生使在粉末模块侧包括的粉末室惰性化的惰性气体流；或调温装置，它被设置用于将粉末模块调温到一定的目标温度上。
与其具体的功能上的实施方案相独立地，各个工作站通常包括自己的壳体或框架结构，相应工作站的功能部件被布置或构造在该壳体或框架结构处或中。这些工作站因此可以被看作是分开的、通过各自的壳体或框架结构在空间上-实体上限定的、所述***的功能单元，这些功能单元在各种不同的配置中可以被相对于彼此定位在例如一个或多个建筑物(区段)、尤其是工厂厂房中。
***通常包括多个在添加式制造三维物体的范围中所使用的粉末模块。各个粉末模块被设置用于容纳和/或输出建造材料并为此通常包括粉末室。粉末室界定了可用建造材料填充的粉末空间。粉末空间至少在侧面上通过一般构造成空心长方体或空心圆柱体的粉末室的壁(粉末室壁)来界定。在底部侧上粉末空间通过承载装置来界定。承载装置通常在两个终端位置之间、也就是说在(以粉末模块的高度为基准的)上部的和下部的终端位置之间相对于粉末室可运动地被支承。承载装置的可运动的支承能够实现承载装置沿着竖直的运动轴或在竖直的运动方向上的尤其是线性的运动。承载装置的可运动的支承通常通过与承载装置相耦联的、尤其是用原动机(特别是电机)驱动的驱动装置和/或执行器装置来实现。
具体地，粉末模块可以是建造模块，在建造模块中实施物体的真正的添加式建造，建造模块为此在实施添加式建造过程的范围中被依次逐层地填充以要选择地固化的建造材料；或粉末模块是计量模块，经由计量模块在实施添加式建造过程范围中建造材料被计量配给到过程室中；或粉末模块是收集或溢流模块，收集或溢流模块在实施添加式建造过程的范围中被填充以没有固化的建造材料。
***此外包括输送装置。输送装置被设置用于在一个工作站内输送粉末模块或，如果***包括多个工作站的话，在***的不同的工作站之间输送粉末模块。因此经由输送装置定义了输送轴线或输送轨道，沿着该输送轴线或输送轨道粉末模块可以在工作站内和/或在工作站之间运动。
输送装置包括多个输送单元。输送单元通常被集成到工作站中或被集成到在更下面详细解释的、在多个工作站之间延伸的隧道结构中。这种输送单元不能够(线性地)运动。
每个输送单元包括具有承载结构的承载装置，承载装置被设置用于承载布置在承载结构中的粉末模块、也就是说被运动到承载结构中的粉末模块。如以下得出的，布置在承载结构中的相应的粉末模块通常以可以相对于承载结构运动的方式被支承。承载结构可以包括多个承载结构元件。承载结构、也就是说尤其是相应的承载结构元件可以装备有支承元件，支承元件能实现对布置在承载结构中的粉末模块的可运动的支承。相应的支承元件例如可以是滑动或滚动支承元件，该滑动或滚动支承元件接合到粉末模块的为此设置的承座/接纳部状的导向部(没有详细标示)中。相应的承载结构的具体的实施形式可以包括(基本上)U形的几何结构上的设计，其具有两个从主承载结构元件成(直角)角度地突出的臂状的副承载结构元件。相应的支承元件被布置或构造在副承载结构元件的相互对置的面上。
每个输送单元此外包括第一驱动装置和分开的第二驱动装置。第一驱动装置被设置用于产生布置在承载结构中的粉末模块相对于承载结构沿着尤其是线性的或直线的第一运动轴的运动、尤其是线性运动。经由第一驱动装置因此可以产生使布置在承载结构中的粉末模块相对于承载结构运动的第一驱动力。第二驱动装置被设置用于产生承载结构必要时连同布置在其中的粉末模块一起围绕第二运动轴(转动轴线)、尤其是围绕竖直的转动轴线的转动运动。经由第二驱动装置因此可以产生使承载结构必要时连同布置在其中的粉末模块一起(转动)运动的第二驱动力。承载结构围绕第二运动轴的转动同样引起第一运动轴的转动。因此第一运动轴可以通过承载结构的转动被带到一个——尤其是相对于与相应的输送单元直接相邻地布置的另一个输送单元的第一运动轴的——确定的取向上。
总之，承载装置或各自的属于该承载装置的输送单元使粉末模块能够在两个不同的运动自由度上运动。第一运动自由度通过可借助于第一驱动装置实现的、粉末模块的相对于承载结构沿着第一运动轴的运动来给定，第二运动自由度通过可借助于第二驱动装置实现的、承载结构连同布置在其中的粉末模块一起围绕第二运动轴的转动运动来给定。由此提供一种尤其是关于粉末模块在多个运动自由度上的运动的可能性方面改进的用于添加式制造三维物体的***。
第一驱动装置可以包括至少一个第一驱动单元和与第一驱动单元耦联的力传递单元。第一驱动单元被设置用于产生使粉末模块沿着第一运动轴运动的第一驱动力。第一驱动单元可以构造成线性驱动器或包括线性驱动器。相应的线性驱动器可以构造成液压的或气动的驱动缸、螺旋传动装置尤其是滚珠丝杠传动装置或辊子螺旋传动装置，或构造成主轴传动装置，或包括所述的传动装置之一。
所述力传递单元被设置用于将由驱动单元产生的第一驱动力传递到粉末模块上。力传递单元可以包括至少一个与第一驱动单元耦联的力传递元件。力传递元件被这样地与第一驱动单元耦联，即在产生使粉末模块沿着第一运动轴运动的第一驱动力时力传递元件可以沿着第一运动轴运动。
力传递元件可以在运行位置和非运行位置之间可运动地被支承，在运行位置上，力传递元件与粉末模块可耦联或相耦联，用以将第一驱动力传递到粉末模块上，在非运行位置上，力传递元件与粉末模块不可耦联或不相耦联，从而不将第一驱动力传递到粉末模块上。运行位置通常对应于力传递元件的一个被(从容纳该力传递元件的壳体中)移出的位置，非运行位置通常对应于力传递元件的一个被(从容纳该力传递元件的壳体)移入的位置。力传递元件在运行位置和非运行位置之间的运动经由力传递单元所属的驱动单元来实施，驱动单元被设置用于产生力传递元件到运行位置和到非运行位置的尤其是线性的运动。驱动单元可以类似于第一驱动单元被构造成线性驱动器或包括线性驱动器。
力传递元件可以被构造成尤其是凸起状的或凸起形的形锁合元件。在运行位置(被移出的位置)上，通过形锁合元件以形状锁合的(或者称“形状配合的”)方式与在粉末模块上的配对形锁合元件共同作用，也就是说例如接合到在粉末模块上的对应的、尤其是承座状的或承座形的配对形锁合元件中，使形锁合元件与粉末模块以形状锁合的方式可耦联或相耦联，用以将第一驱动力传递到粉末模块上。在非运行位置(被移入的位置)上，通过形锁合元件不与配对形锁合元件形状锁合地共同作用，也就是说不接合到在粉末模块上的对应的、尤其是承座状的配对形锁合元件中，使形锁合元件不与粉末模块形状锁合地可耦联或相耦联以将第一驱动力传递到粉末模块上。当然，原则上相应的形锁合元件和配对形锁合元件的反过来的构型也是可能的，据此配对形锁合元件尤其是被凸起状地或凸起形地构造，而形锁合元件被承座状地或承座形地构造。
第二驱动装置可以包括至少一个第二驱动单元。第二驱动单元被设置用于产生使承载结构围绕第二运动轴转动运动的第二驱动力。第二驱动单元可以被构造成转动驱动器或包括转动驱动器。转动驱动器可以形成第二运动轴或被(直接地)集成到第二运动轴中。转动驱动器例如可以被集成到对工作站上的承载结构进行支承的支承装置中。但是第二驱动单元也可以被构造成线性驱动器或包括线性驱动器。相应的线性驱动器也可以被构造成液压的或气动的驱动缸、螺旋传动装置尤其是滚珠丝杠传动装置或辊子螺旋传动装置、或主轴传动装置或包括所述的传动装置之一。
可能的是，第二驱动装置包括两个第二驱动单元，其中，第一个第二驱动单元被设置用于产生使承载结构在第一转动方向、例如顺时针方向上围绕第二运动轴转动运动的第二驱动力，第二个驱动单元被设置用于产生使承载结构在第二转动方向、例如逆时针方向上围绕第二运动轴转动运动的第二驱动力。
尤其是在第二驱动单元被构造成线性驱动器或包括线性驱动器的情况下，第二驱动装置可以包括与第二驱动单元相耦联的力传递单元，该力传递单元被设置用于将由第二驱动单元产生的第二驱动力传递到承载结构上。该力传递单元可以包括至少一个与承载结构耦联的力传递元件、尤其是推力或拉力元件，也就是说例如拉绳，该推力或拉力元件被设置用于传递推力或拉力。各自的力传递元件经由与承载结构配设的固定点通常被偏离中心地固定在承载结构上。
已经提到，输送装置可以被设置用于在一个工作站内输送粉末模块。在此情况下工作站可以包括延伸穿过工作站的、尤其是形成***的输送轴的一部分的、通常长形的输送轨道和至少一个与输送轨道连通的特定于粉末模块的粉末模块工作位置。特定于粉末模块的粉末模块工作位置是粉末模块的如下位置，粉末模块为了在其常规应用中运行而在相应工作站中被布置在该位置上。输送装置在此被设置用于沿着延伸通过工作站的输送轨道使粉末模块运动或输送粉末模块和/或将粉末模块从输送轨道运动或输送到至少一个粉末模块工作位置和/或将粉末模块从至少一个粉末模块工作位置输送到输送轨道。粉末模块工作位置通常沿着输送轨道延伸或与输送轨道平行地布置。
例如工艺过程站形式的工作站可以包括延伸通过工作站的输送轨道和尤其是相邻地布置的、与输送轨道连通的、用于计量模块、建造模块和溢流模块的粉末模块工作位置。粉末模块工作位置通常以所述的顺序被前后相继地布置。
由于粉末模块工作位置通常被相对于输送轨道成(直角)角度地布置，因此为了将粉末模块从粉末模块工作位置输送或运动到输送轨道或反向地进行，通常需要使粉末模块围绕第二运动轴转动和使粉末模块沿着第一运动轴运动。
如提到的那样，输送轨道通常是长形的。输送轨道因此通常通过多个被前后相继连接地布置或构造的输送单元形成。与之相比，粉末模块工作位置通常仅仅通过一个(唯一的)输送单元形成。在所有情况下，输送装置的输送单元被或可以被布置成，使得粉末模块可以从第一输送单元被转移到与第一输送单元直接相邻地布置的另一个输送单元上，因此粉末模块可以从第一输送单元被运动或转移到与第一输送单元直接相邻地布置的另一个输送单元上。
为了将粉末模块从第一输送单元转移到与第一输送单元直接相邻地布置的另一个输送单元上，需要使这两个输送单元的第一运动轴取向相同。粉末模块从第一输送单元到与第一输送单元直接相邻地布置的另一个输送单元上的转移因此与粉末模块沿着各自的第一运动轴的运动相联系。依据输送单元的各自的第一运动轴的相对于彼此的空间取向情况，为了将粉末模块从第一输送单元转移到与第一输送单元直接相邻地布置的另一个输送单元上，可能(附加地)需要承载结构围绕第二运动轴的转动。承载结构的转动用于使相应的输送单元侧的第一运动轴相同地定向。下述转动位置可以被称为输送单元的转移位置，在该转动位置上第一输送单元的承载结构被定向成，使得第一输送单元的第一运动轴和与第一输送单元直接相邻地布置的另一个输送单元的第一运动轴是相同的。
已经提到，输送装置也可以被设置用于在至少两个工作站之间输送粉末模块。所述两个工作站可以被直接相邻地布置。在此情况下第一工作站和直接相邻地布置的另一个工作站可以分别包括延伸通过工作站的输送轨道。第一工作站的输送轨道和所述另一个工作站的输送轨道在此情况下被相互对齐地布置或构造并通常直接地过渡到对方中，由此粉末模块可以从第一工作站的输送轨道被运动或转移到所述另一个工作站的输送轨道上或反之亦然。输送装置在此被设置用于沿着延伸通过各自的工作站的输送轨道输送粉末模块和/或用于将粉末模块从一个工作站的输送轨道输送到该工作站的粉末模块工作位置上和/或用于将粉末模块从一个工作站的粉末模块工作位置输送到该工作站的输送轨道中。
输送装置也可以被设置用于在至少两个在空间上相间隔地布置的工作站之间输送粉末模块，其中，第一工作站包括延伸通过第一工作站的输送轨道，与第一工作站紧邻地布置的另一个工作站包括延伸通过该另一个工作站的输送轨道，而在第一工作站和该至少另一个工作站之间延伸的隧道结构包括延伸通过隧道结构的输送轨道。第一工作站的输送轨道和隧道结构的输送轨道以及第二工作站的输送轨道和隧道结构的输送轨道分别被相互对齐地布置或构造并通常直接地过渡到对方中，由此粉末模块可以从第一工作站的输送轨道被运动或转移到隧道结构的输送轨道上或反之亦然，且粉末模块可以从第二工作站的输送轨道被运动或转移到隧道结构的输送轨道上或反之亦然。
***因此可以包括隧道结构。隧道结构具有一个或多个隧道段，至少一个粉末模块可以在隧道段中运动或运动通过隧道段。在各自的隧道段中被构造或布置有至少一个输送单元和进而一个通过在该隧道段中布置的一个或多个输送单元限定的输送轨道，粉末模块可以沿着该输送轨道运动通过该隧道段。可能的是，在一个隧道段中至少部分地构造或布置有多个输送轨道、也就是说例如在一个或多个平面中相邻地、尤其是平行地布置的输送轨道。在各自的工作站中构造的输送轨道也可以被看作是隧道段。
隧道结构或隧道结构所属的隧道段的功能在于，将***的至少两个不同的工作站直接地或间接地、也就是说例如在中间连接有***的至少另一个隧道段和/或另一个工作站的情况下相互连接。各工作站的连接使相应的粉末模块能够在***的不同的工作站之间运动。经由一个或多个隧道段可以例如使***所属的过程站与***所属的后处理站连接。粉末模块通过隧道结构的运动尤其可以是全自动化的。
依据隧道结构的具体的设计结构，可能的是，从***的第一工作站出发粉末模块运动回到***的另一个工作站所沿着的输送轨道不同于从该第一工作站出发粉末模块运动到该另一个工作站所沿着的输送轨道。在各工作站之间粉末模块的输送轨道的选择可以基于特定的粉末模块的确定的优先级来实施。相对于优先级较低的粉末模块，可以为优先级较高的粉末模块选择在线程方面较短的或较快的输送轨道。同样地，与较低优先级的粉末模块相比，较高优先级的粉末模块可以以较高速度运动。
对在***中、尤其是在隧道结构中运动的粉末模块的全部运动的控制经由一个中央控制装置来实施，中央控制装置有利地直接地或间接地与各粉末模块例如基于无线电地通信，粉末模块为此可以配备有合适的通信装置。在该控制装置中有利地存在有对于各粉末模块在***或隧道结构内的运动重要的全部信息、也就是说尤其是运动信息即例如速度信息、位置信息即例如起点和目的地信息、优先级信息，等等。对在***中或在隧道结构中运动的粉末模块的运动的控制可以全自动化地实施。
如提到的那样，隧道结构包括一个或多个隧道段。每个隧道段界定至少一个空腔，相应的用于输送粉末模块的输送单元被布置在该空腔中。此外各隧道段的在几何结构上的设计可以任意地选择，条件是，至少一个粉末模块可以在该隧道段中运动或运动通过该隧道段。隧道段例如可以具有圆的、略圆的或多角形的横截面。关于它的纵向延伸长度，隧道段可以至少部分地、尤其是完全地设计成直线延伸或至少部分地、尤其是完全地设计成弧形地或弯曲地延伸。当然，每个隧道段可以由多个隧道段区段形成，这些隧道段区段可以相互连接或被相互连接以形成相应的隧道段。
隧道段可以通入至少另一个例如与其成角度地延伸的隧道段中。隧道结构可以通过具有在其中布置的输送单元的隧道段的相应的布置——类似于从轨道交通中已知的轨道***或铁轨***——而包括多个在限定的位置上彼此通入对方中的隧道段。多个隧道段可以至少部分地相互并排地或相互上下叠置地延伸。隧道结构因此可以包括多个至少部分地相互并排地或相互上下叠置地延伸的、因此在不同的(水平的和/或竖直的)平面中延伸的隧道段。
隧道段可以是可惰性化的，也就是说在隧道段中可以形成和维持惰性的气氛。以类似的方式，可以在隧道段中形成和维持确定的压力水平，也就是说例如过压或负压。
为了能够与隧道结构连接，***的单个、多个或全部的固定不动的工作站可以具有连接区段或转移区段，经由该连接区段或转移区段，工作站与隧道结构相连接或可连接。因此粉末模块在从一个工作站被转移到隧道结构中或反之从隧道结构转移到工作站期间要运动通过相应的连接区段。
附图说明
本发明借助于在附图中的实施例详细解释。在此示出：
图1是按照一个实施例的用于添加式地制造三维物体的***的输送装置的输送单元的原理图；
图2是按照一个实施例的用于添加式地制造三维物体的***的输送装置的原理图；和
图3、4各是按照一个实施例的用于添加式地制造三维物体的***的原理图。
具体实施方式
图1示出按照一个实施例的用于添加式地制造三维物体的***1的输送装置2的输送单元5的原理图。在图1中示出的输送单元5在前视图中示出。
图2示出按照一个实施例的用于添加式地制造三维物体的***1的输送装置2的原理图。在图2中示出的输送装置2在俯视图中示出。
图3、4各示出一个按照一个实施例的用于添加式地制造三维物体的***1的原理图。在图3、4中示出的***1在俯视图中示出。
***1用于添加式地制造三维物体、也就是说例如技术构件或技术构件组。***1包括多个工作站4、4a–4c，这些工作站被设置用于在添加式制造三维物体的范围中分别实施至少一个工作过程。相应的工作过程一方面涉及添加式工作过程也就是说添加式建造过程(在该过程中实际地实施物体的添加式的建造)、在添加式工作过程或建造过程之前要实施的或被实施的准备性工作过程以及在添加式工作过程或建造过程之后要实施的或被实施的后处理工作过程。
被设置用于实施添加式工作过程的、也可称为工艺过程站的第一工作站4a因此可以包括用于添加式地制造物体的设备(没有示出)。该设备被设置用于通过依次逐层地选择性照射和由此带来地依次逐层地选择性固化由可固化的建造材料组成的建造材料层而添加式地制造物体。建造材料可以是颗粒状的或粉末状的金属材料、塑料材料和/或陶瓷材料。各个要选择地固化的建造材料层的选择性固化基于与物体相关的建造数据来实施。相应的建造数据描述分别要添加式制造的物体的几何结构上的构造，且例如可以包含要添加式制造的物体的“被切片的”CAD数据。所述设备可以构造成SLM设备、也就是说用于实施选择性激光熔化方法(SLM方法)的设备，或构造成SLS设备、也就是说用于实施选择性激光烧结方法(SLS方法)的设备。所述设备包括用于实施添加式建造过程所需的功能部件(没有示出)。属于该功能部件的尤其是覆层装置和照射装置，覆层装置被设置用于形成要选择地固化的建造材料层，照射装置被设置用于选择性照射要选择地固化的建造材料层。设备的所述的功能部件通常被布置或构造在设备的可惰性化的过程室上或过程室中。
被设置用于实施后处理工作过程的、也可称为后处理站的、可选的另一个(或者说第二)工作站4b可以包括用于取出被添加式制造的物体的设备(没有示出)。该设备可以被设置用于通过移除围绕被添加式制造的物体的、通常未固化的建造材料而取出被添加式制造的物体。
被设置用于实施准备性工作过程的、也可称为准备站的、可选的另一个(或者说第三)工作站4c可以包括用于对粉末模块3、3a-3c进行清洁和/或惰性化和/或调温的设备(没有示出)。该设备可以被设置用于对粉末模块进行清洁和/或惰性化和/或调温。
与其具体的功能上的实施方案相独立地，各工作站4、4a-4c包括自己的壳体或框架结构(没有详细标示)，各工作站4、4a-4c的功能部件被布置或构造在该壳体或框架结构上或中。工作站4、4a-4c可以被看作是***1的分开的、通过相应的壳体或框架结构在空间上-实体上限定的功能单元，如从图3、4中得出的那样，该功能单元在各种不同的配置中可以相对于彼此被定位在例如一个或多个建筑物(区段)、尤其是工厂厂房中。
***1包括多个在添加式制造三维物体的范围中使用的粉末模块3、3a-3c。粉末模块3、3a-3c被设置用于容纳和/或交出建造材料，并且为此通常包括粉末室(没有示出)。粉末室界定了可用建造材料填充的粉末空间。粉末空间至少在侧面上通过一般构造成空心长方体或空心圆柱体的粉末室的壁(粉末室壁)来界定。在底部侧上粉末空间通过承载装置(没有示出)来界定。承载装置通常在两个终端位置之间、也就是说在一个(以粉末模块3的高度为基准的)上部的终端位置和一个下部的终端位置之间相对于粉末室可运动地被支承。承载装置的可运动的支承能够实现承载装置的沿着竖直的运动轴或在竖直的运动方向上的尤其是线性的运动。承载装置的可运动的支承通常通过与承载装置相耦联的、尤其是(电机)驱动的驱动装置和/或执行器装置(没有示出)实现。
粉末模块3例如可以是建造模块3a，在建造模块中实施物体的真实的添加式建造，建造模块为此在实施添加式建造过程的范围中被依次逐层地填充以要选择地固化的建造材料；或粉末模块是计量模块3b，经由该计量模块在实施添加式建造过程的范围中建造材料被计量配给到过程室中；或粉末模块是收集或溢流模块3c，该收集或溢流模块在实施添加式建造过程的范围中被填充以未固化的建造材料。
输送装置2被设置用于在一个工作站4、4a-4c内输送粉末模块3、3a-3c或，如果***1包括多个工作站4、4a-4c的话，在***1的不同的工作站4、4a-4c之间输送粉末模块3、3a-3c。经由输送装置2限定输送轴线或输送轨道，沿着该输送轴线或输送轨道粉末模块3、3a-3c可以在工作站4、4a-4c内和/或在工作站4、4a-4c之间运动。
从图2中可以看见，输送装置2包括多个输送单元5。输送单元5被集成到工作站4、4a-4c中或被集成到在更下面详细解释的、在多个工作站之间延伸的隧道结构6中。这种输送单元5不能够(线性地)运动。
从图1中可以看见，每个输送单元5包括一个包括承载结构7的承载装置8，承载装置被设置用于支承布置在承载结构7中的、也就是说被运动到承载结构7中的粉末模块3。承载结构7包括多个承载结构元件7a-7c。承载结构元件7a、7b装备有支承元件9，支承元件实现对布置在承载结构7中的粉末模块3的可运动的支承。相应的支承元件9可以是滑动或滚动支承元件，该滑动或滚动支承元件啮合到粉末模块3中的承座式的导向部(没有详细标示)中。承载结构7的如在图1中示出的具体的实施形式具有(基本上)呈U形的几何结构上的设计，其具有两个从主承载结构元件7c成(直角)角度地突出的、臂状的副承载结构元件7a、7b。支承元件9被布置在副承载结构元件7a、7b的相互对置的面上。
输送单元5此外包括第一驱动装置10和分开的第二驱动装置12。第一驱动装置10被设置用于产生布置在承载结构7中的粉末模块3相对于承载结构7沿着线性的第一运动轴A1的线性运动。第二驱动装置12被设置用于产生承载结构7、必要时连同布置在其中的粉末模块3一起围绕第二运动轴A2、也就是说围绕竖直的转动轴线的转动运动。从图2中可以看见，承载结构7围绕第二运动轴A2的转动同样引起第一运动轴A1的转动。因此第一运动轴A1可以通过承载结构7的转动被带到一个特定的取向上，尤其是相对于与相应的输送单元5直接相邻地布置的另一个输送单元5的第一运动轴A1。
总体上，输送装置2或相应的附属于输送装置的输送单元5使粉末模块3能够以两个不同的运动自由度运动。第一运动自由度通过可借助于第一驱动装置10实现的、粉末模块3相对于承载结构7沿着第一运动轴A1的运动来给定，第二运动自由度通过可借助于第二驱动装置12实现的、承载结构7连同布置在其中的粉末模块3一起围绕第二运动轴A2的转动运动来给定。
第一驱动装置10包括第一驱动单元11和与该第一驱动单元耦联的力传递单元13。第一驱动单元11被设置用于产生使粉末模块3沿着第一运动轴A1运动的驱动力。第一驱动单元11被构造成线性驱动器。相应的线性驱动器可以构造成液压的或气动的驱动缸、螺旋传动装置尤其是滚珠丝杠传动装置或辊子螺旋传动装置、或者主轴传动装置。
力传递单元13被设置用于将由驱动单元11产生的驱动力传递到粉末模块3上。力传递单元13包括至少一个与驱动单元11耦联的力传递元件14。力传递元件14被这样地与驱动单元11耦联，即在产生使粉末模块3沿着第一运动轴A1运动的第一驱动力时力传递元件可以沿着第一运动轴A1运动。
力传递元件14被支承为可在运行位置和非运行位置之间运动，在运行位置上，力传递元件与粉末模块3可耦联或相耦联，用以将第一驱动力传递到粉末模块3上，而在非运行位置上，力传递元件与粉末模块不可耦联或不相耦联，从而不将第一驱动力传递到粉末模块3上。在图1中示出的运行位置对应于力传递元件14的被从容纳力传递元件14的壳体15中移出的位置，非运行位置对应于力传递元件14的被从容纳力传递元件14的壳体15中移入的位置。力传递元件14在运行位置和非运行位置之间的运动经由力传递单元13所属的、布置或形成在壳体15中的驱动单元(没有详细示出)来实施，该驱动单元被设置用于产生力传递元件14到运行位置或到非运行位置的线性运动。该驱动单元类似于驱动单元11被构造成线性驱动器。
力传递元件14在按照图1的实施例中被构造成凸起状的形锁合元件。在运行位置(被移出的位置)上，该形锁合元件与粉末模块3以形状锁合的方式可耦联或相耦联，用以将第一驱动力传递到粉末模块3上，其方式为：形锁合元件以形状锁合的方式与粉末模块3上的配对形锁合元件共同作用，也就是说，如在图1中示出的那样，接合到粉末模块3上的对应的承座式的配对形锁合元件(没有详细标示)中。在非运行位置(被移入的位置)上，该形锁合元件不能与或不与粉末模块3以形状锁合的方式耦联以将第一驱动力传递到粉末模块3上，其方式为：形锁合元件不与配对形锁合元件以形状锁合的方式共同作用，也就是说不接合到粉末模块3上的对应的承座式的配对形锁合元件中。
第二驱动装置12包括多个第二驱动单元16。在图1中可以看见的第一个(第二)驱动单元16被设置用于产生使承载结构7在第一转动方向、例如顺时针方向上围绕第二运动轴A2转动运动的驱动力，布置在第一个驱动单元16后面的并且因此在图1中看不见的另一个第二驱动单元16被设置用于产生使承载结构7在第二转动方向、例如逆时针方向上围绕第二运动轴A2转动运动的第二驱动力。各个驱动单元16被构造成线性驱动器。线性驱动器在该实施例中示例性地被构造成液压的或气动的驱动缸。
第二驱动装置12包括与相应第二驱动单元16相耦联的各个力传递单元17，所述力传递单元被设置用于将由驱动单元16产生的驱动力传递到承载结构7上。力传递单元17包括与承载结构7耦联的力传递元件18，也就是说推力或拉力元件，例如形式为拉绳，其被设置用于传递推力或拉力。相应的力传递元件18经由与承载结构7相配设的固定点19被偏离中心地固定在承载结构7上。
原则上也可以设想，驱动单元16被构造成转动驱动器。转动驱动器可以形成第二运动轴A2或被(直接地)集成到第二运动轴A2中。转动驱动器例如可以被集成到在工作站4、4a–4c处支承承载结构7的支承装置20中。
如提到的那样，输送装置2可以被设置用于在一个工作站4、4a-4c内输送粉末模块3、3a-3c。从图2中可以看见，工作站4、4a-4c(在此示例性地为第一工作站4a)包括延伸穿过工作站4a的、形成***1的一部分输送轴线T的、长形的输送轨道20和与输送轨道相连通的特定于粉末模块的粉末模块工作位置22a-22c。输送轨道20通过多个前后相继连接地布置的输送单元5形成。而粉末模块工作位置22a-22c仅通过一个(唯一的)输送单元5形成。
特定于粉末模块的粉末模块工作位置22a-22c是粉末模块3、3a-3c的如下位置，相应的粉末模块3、3a-3c为了在其常规使用中运行而在相应的工作站4、4a-4c中被布置在该位置上。第一粉末模块工作位置22a被设置用于建造模块，第二粉末模块工作位置22b被设置用于计量模块3b，而第三粉末模块工作位置22c被设置用于收集模块22c。粉末模块工作位置22a–22c沿着输送轨道20延伸或与该输送轨道平行地布置。
输送装置2被设置用于沿着延伸通过工作站4a的输送轨道20使粉末模块3、3a-3c运动或对粉末模块3、3a-3c进行输送，以及用于将粉末模块3、3a-3c从输送轨道20运动或输送到相应的粉末模块工作位置2a–22c和用于将粉末模块3、3a-3c从各个粉末模块工作位置2a–22c输送到输送轨道20中。
由于粉末模块工作位置22a–22c被相对于输送轨道20成(直角)角度地布置，因此为了将粉末模块3、3a–3c从粉末模块工作位置22a–22c输送或运动到输送轨道20中或反向地进行，需要使粉末模块3、3a–3c围绕第二运动轴A2转动和使粉末模块3、3a–3c沿着第一运动轴A1运动。
为了将粉末模块3、3a–3c例如从粉末模块工作位置22a–22c的一个输送单元5转移到输送轨道20的一个与该粉末模块工作位置的输送单元直接相邻地布置的输送单元5上，需要使这两个输送单元5的第一运动轴A1相同地定向。粉末模块3、3a–3c的从粉末模块工作位置22a–22c的一个输送单元5到输送轨道20的一个与之直接相邻地布置的输送单元5上的转移因此与粉末模块3、3a–3c沿着各自的第一运动轴A1的运动相联系。依据各输送单元5的各自的第一运动轴A1相对于彼此在空间上的定向，为了将粉末模块3、3a–3c从粉末模块工作位置22a–22c的一个输送单元5转移到输送轨道20的一个与该输送单元直接相邻地布置的输送单元上，可能(附加地)需要承载结构7围绕第二运动轴A2的转动。承载结构7的转动用于使各个输送单元侧的第一运动轴A1相同地定向。如下转动位置可以被称为输送单元的转移位置，在该转动位置上粉末模块工作位置22a–22c的输送单元的承载结构被定向成，使得这个输送单元5的第一运动轴A1和输送轨道20的与这个输送单元直接相邻地布置的输送单元的第一运动轴A1相同。这两个输送单元5的间距在所有情况下当然被选择成(小到)使得可以无问题地转移粉末模块3、3a–3c。
在图2中，为了将布置在粉末模块工作位置22a上的建造模块3a转移到输送带20中，输送带20的中间的输送单元5要被围绕第二运动轴A2转动90°，以便实现相应的转移位置。
输送装置2也可以被设置用于在至少两个工作站4、4a–4c之间输送粉末模块3、3a–3c。
在图3中示出具有多个直接相邻地布置的工作站4、4a–4c的实施例。工作站4、4a–4c分别包括延伸通过这些工作站的输送轨道20。工作站4、4a–4c的输送轨道20在此情况下被相互对齐地布置或构造并直接地过渡到对方中，由此可以将粉末模块3、3a–3c从第一工作站4、4a–4c的输送轨道20运动或转移到其它的工作站4、4a–4c的输送轨道20上。输送装置2被设置用于沿着延伸通过各个工作站4、4a–4c的输送轨道20输送粉末模块3、3a–3c和/或将粉末模块3、3a–3c从一个工作站4、4a–4c的输送轨道20输送到该工作站4、4a–4c的粉末模块工作位置22a–22c和/或将粉末模块3、3a–3c从一个工作站4、4a–4c的粉末模块工作位置22a–22c输送到该工作站4、4a–4c的输送轨道20中。
在图4中示出具有多个在空间上相间隔地布置的工作站4、4a–4c的实施例。工作站4、4a–4c也分别包括一个延伸通过工作站的输送轨道20。工作站4、4a–4c经由在工作站之间延伸的隧道结构21相互连接。可以看见，也有输送轨道20延伸通过隧道结构21。工作站4、4a–4c的输送轨道20和隧道结构21的输送轨道20分别相互对齐地布置或构造并直接地过渡到对方中，由此粉末模块3、3a–3c可以从工作站4、4a–4c的输送轨道20被运动或转移到隧道结构21的输送轨道20上，或反之亦然。输送装置2也被设置用于在工作站4、4a–4c和隧道结构21之间输送粉末模块3、3a–3c。
为了能够与隧道结构21连接，单个、多个或全部的固定不动的工作站4、4a–4c可以具有连接或转移区段(没有示出)，工作站经由该连接或转移区段与隧道结构21连接。因此粉末模块3、3a–3c在从工作站4、4a–4c转移到隧道结构21中或反过来进行时，要运动通过相应的连接区段。
隧道结构21具有多个可惰性化的隧道段23，至少一个粉末模块3、3a-3c可以在隧道段中运动。各自的隧道段23界定一个空腔，在该空腔中布置有各自的用于输送粉末模块3、3a–3c的输送单元5。在各自的隧道段23中布置输送单元5和由此限定输送轨道20，沿着该输送轨道粉末模块3、3a-3c可以运动通过隧道段23。在各个工作站4、4a–4c中构造的输送轨道20也可以被看作为隧道段。
隧道结构21或隧道结构所属的隧道段23的功能在于，将***1的至少两个不同的工作站4、4a–4c相互连接。各个工作站4、4a–4c的连接使粉末模块3、3a–4c能够在***的不同的工作站4、4a–4c之间运动。经由一个或多个隧道段23例如可以使工艺过程站4a与后处理站4b连接。
对在***1中、尤其是在隧道结构21中运动的粉末模块3、3a–3c的全部运动的控制经由中央控制装置(没有标示)实施，该中央控制装置直接地或间接地与各个粉末模块3、3a–3c例如基于无线电地通信，粉末模块为此可以装备有合适的通信装置(没有标示)。在控制装置中宜存在全部与各个粉末模块3、3a–3c的在***1或隧道结构21内的运动相关的信息，也就是说尤其是运动信息即例如速度信息、位置信息即例如起点和目的地信息、优先级信息，等等。对在***1中或在隧道结构21中运动的粉末模块3、3a–3c的运动的控制可以全自动化地实施。
在图4中示例性地示出，隧道段23可以通入到至少另一个例如与该隧道段成角度地延伸的隧道段23中。

Claims (15)

1.一种用于添加式地制造三维物体的***(1)，包括：一个或多个工作站(4，4a–4c)，所述工作站被设置用于实施在添加式制造三维物体的范围中的至少一个工作过程；以及输送装置(2)，该输送装置被设置用于在一个工作站(4，4a–4c)内和/或在多个工作站(4，4a–4c)之间对在添加式制造三维物体的范围中使用的粉末模块(3，3a–3c)进行输送，其特征在于，
输送装置(2)包括多个输送单元(5)，其中，每个输送单元(5)包括：
-包括承载结构(7)的承载装置(8)，该承载装置被设置用于承载至少一个布置在承载结构(7)中的粉末模块(3，3a–3c)，
-第一驱动装置(10)，该第一驱动装置被设置用于产生布置在承载装置(8)的承载结构(7)中的粉末模块(3，3a–3c)的相对于承载结构(7)沿着第一运动轴(A1)的运动，该第一运动轴是线性的，和
-第二驱动装置(12)，该第二驱动装置被设置用于产生承载结构(7)连同可能布置在其中的粉末模块(3，3a–3c)一起围绕第二运动轴(A2)的转动运动。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，第一驱动装置(10)包括：至少一个第一驱动单元(11)，第一驱动单元包括线性驱动器，第一驱动单元被设置用于产生使粉末模块(3，3a–3c)沿着第一运动轴(A1)运动的第一驱动力；和与第一驱动单元(11)相耦联的力传递单元(13)，力传递单元被设置用于将由第一驱动单元(11)产生的第一驱动力传递到粉末模块(3，3a–3c)上。
3.根据权利要求2所述的***，其特征在于，力传递单元(13)包括至少一个与第一驱动单元(11)相耦联的力传递元件(14)，其中，力传递元件(14)以如下方式与第一驱动单元(11)相耦联，即：在产生使粉末模块(3，3a–3c)沿着第一运动轴(A1)运动的第一驱动力时使得该力传递元件能沿着第一运动轴(A1)运动。
4.根据权利要求3所述的***，其特征在于，力传递元件(14)以能在运行位置和非运行位置之间运动的方式被支承，在所述运行位置上，力传递元件(14)被或能够被与粉末模块(3，3a–3c)相耦联以将第一驱动力传递到粉末模块(3，3a–3c)上，而在所述非运行位置上，力传递元件(14)不与或不能与粉末模块(3，3a–3c)相耦联，从而不能将第一驱动力传递到粉末模块(3，3a–3c)上。
5.根据权利要求4所述的***，其特征在于，力传递元件(14)被构造成形锁合元件，其中，在运行位置上,通过形锁合元件与在粉末模块(3，3a–3c)上的配对形锁合元件以形状锁合的方式共同作用，使得形锁合元件被或能够被与粉末模块(3，3a–3c)相耦联，以将第一驱动力传递到粉末模块(3，3a–3c)上，而在非运行位置上，通过形锁合元件不与在粉末模块(3，3a–3c)上的配对形锁合元件以形状锁合的方式共同作用，使得形锁合连接元件不与或不能与粉末模块(3，3a–3c)耦联，从而不能将第一驱动力传递到粉末模块(3，3a–3c)上。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的***，其特征在于，第二驱动装置(12)包括至少一个第二驱动单元(16)，第二驱动单元包括线性驱动器或转动驱动器，第二驱动单元被设置用于产生使承载结构(7)围绕第二运动轴(A2)转动运动的第二驱动力。
7.根据权利要求6所述的***，其特征在于，第二驱动装置(12)包括与第二驱动单元(16)相耦联的力传递单元(17)，该力传递单元被设置用于将由第二驱动单元(16)产生的第二驱动力传递到承载结构(7)上。
8.根据权利要求6所述的***，其特征在于，第二驱动装置(12)的力传递单元(17)包括与承载结构(7)相耦联的力传递元件(18)，该力传递元件被设置用于传递推力或拉力。
9.根据权利要求6所述的***，其特征在于，第二驱动装置(12)被构造成转动驱动器或包括转动驱动器，该转动驱动器被集成到第二运动轴(A2)中。
10.根据权利要求1-5和7-9中任一项所述的***，其特征在于，输送装置(2)被设置用于在一个工作站(4，4a–4c)内对在添加式制造三维物体的范围中使用的粉末模块(3，3a–3c)进行输送，其中，工作站(4，4a–4c)包括延伸通过工作站(4，4a–4c)的输送轨道(20)和特定于粉末模块的至少一个粉末模块工作位置(22，22a–22c)，其中，输送装置(2)被设置用于沿着延伸通过工作站(4，4a–4c)的输送轨道(20)输送粉末模块(3，3a–3c)和/或用于将粉末模块(3，3a–3c)从输送轨道(20)输送到所述至少一个粉末模块工作位置(22，22a–22c)中和/或用于将粉末模块(3，3a–3c)从所述至少一个粉末模块工作位置(22，22a–22c)输送到输送轨道(20)中。
11.根据权利要求10所述的***，其特征在于，所述至少一个粉末模块工作位置(22，22a–22c)被与输送轨道(20)成角度地布置或构造。
12.根据权利要求1-5、7-9和11中任一项所述的***，其特征在于，输送装置(2)被设置用于在至少两个在空间上直接相邻地布置的工作站(4，4a–4c)之间对在添加式制造三维物体的范围中使用的粉末模块(3，3a–3c)进行输送，其中，第一工作站(4，4a–4c)包括延伸通过第一工作站(4，4a–4c)的输送轨道(20)，直接相邻地布置的另外的工作站(4，4a–4c)包括延伸通过该另外的工作站(4，4a–4c)的输送轨道(20)，其中，第一工作站(4，4a–4c)的输送轨道(20)和所述另外的工作站(4，4a–4c)的输送轨道(20)被相互对齐地布置或构造，由此粉末模块(3，3a–3c)能从第一工作站(4，4a–4c)的输送轨道(20)转移到所述另外的工作站(4，4a–4c)的输送轨道(20)上，或反之。
13.根据权利要求1-5、7-9和11中任一项所述的***，其特征在于，输送装置(2)被设置用于在至少两个在空间上相间隔地布置的工作站(4，4a–4c)之间对在添加式制造三维物体的范围中使用的粉末模块(3，3a–3c)进行输送，其中，第一工作站(4，4a–4c)包括延伸通过第一工作站(4，4a–4c)的输送轨道(20)，紧邻地布置的另外的工作站(4，4a–4c)包括延伸通过该另外的工作站(4，4a–4c)的输送轨道(20)，而在第一工作站(4，4a–4c)与至少一个所述另外的工作站(4，4a–4c)之间延伸的隧道结构(21)包括至少一个延伸通过隧道结构(21)的输送轨道(20)，其中，
第一工作站(4，4a–4c)的输送轨道(20)和隧道结构(21)的输送轨道(20)被相互对齐地布置或构造，以及所述另外的工作站(4，4a–4c)的输送轨道(20)和隧道结构(21)的输送轨道(20)被相互对齐地布置或构造，由此粉末模块(3，3a–3c)能从第一工作站(4，4a–4c)的输送轨道(20)转移到隧道结构(21)的输送轨道(20)上，或反之，且粉末模块(3，3a–3c)能从另外的工作站(4，4a–4c)的输送轨道(20)转移到隧道结构(21)的输送轨道(20)上，或反之。
14.根据权利要求10所述的***，其特征在于，各个输送轨道(20)由至少一个输送单元(5)形成。
15.根据权利要求1-5、7-9、11和14中任一项所述的***，其特征在于，第一工作站(4，4a–4c)包括用于添加式地制造三维物体的设备，而另外的工作站(4，4a–4c)包括用于取出被添加式制造的物体的设备或者用于清洁粉末模块(3，3a–3c)和/或使粉末模块(3，3a–3c)惰性化的设备。
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