DE102013001374A1 - Device for producing three-dimensional object by compacting powdered layers of compositional material, comprises carrier arranged in construction chamber, application device for applying compositional material layers and irradiating device - Google Patents

Device for producing three-dimensional object by compacting powdered layers of compositional material, comprises carrier arranged in construction chamber, application device for applying compositional material layers and irradiating device Download PDF

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Abstract

Device (1) for producing a three-dimensional object (9) by successively compacting powdered layers of a compositional material (4) which can be compacted by electromagnetic radiation or particle radiation at the locations corresponding to the respective cross section of the object, comprises a carrier (6) arranged in a construction chamber (5), for carrying the object with a height adjustable carrier, an application device for applying layers of the compositional material, and an irradiating device for irradiating layers of the compositional material. Device (1) for producing a three-dimensional object (9) by successively compacting powdered layers of a compositional material (4) which can be compacted by electromagnetic radiation or particle radiation at the locations corresponding to the respective cross section of the object, comprises a carrier (6) arranged in a construction chamber (5), for carrying the object with a height adjustable carrier, an application device for applying layers of the compositional material, and an irradiating device for irradiating layers of the compositional material at the locations corresponding to the respective cross section of the object. A structural panel is disposed on the carrier of the carrying device, which can be heated by a heater. The heater comprises a plate-like carrier, on its side facing the top side of the structural panel is provided with a recess in which a heating element is mounted floatingly.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung dreidimensionaler Objekte gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.The invention relates to a device for producing three-dimensional objects according to the features of the preamble of claim 1.

Bei derartigen Vorrichtungen wird in einer Baukammer Pulver schichtweise aufgetragen, wobei in der zuletzt aufgetragenen Schicht jeweils vorgegebene Flächen durch Energieeintrag beispielsweise mittels eines Lasers verfestigt werden. Auf diese Art und Weise wird ein dreidimensionales Objekt schichtweise gebaut, wobei sich insbesondere komplizierte Hohlräume innerhalb des gebauten Objektes oder sehr feine Strukturen besonders einfach realisieren lassen.In such devices powder is applied in layers in a building chamber, wherein in the last layer applied respectively predetermined surfaces are solidified by energy input, for example by means of a laser. In this way, a three-dimensional object is built in layers, with particularly complicated cavities within the built object or very fine structures can be particularly easily implemented.

Eine Herausforderung bei den gattungsgemäßen Verfahren besteht darin, dass das Aufbaumaterial zum Sintern oder auch Schmelzen exakt an den vorgegebenen Stellen auf eine vorgegebene Temperatur zu erwärmen ist, um den Sinter- oder Schmelzprozess zu vollführen. Aufgrund der räumlichen Ausdehnung beispielsweise des Laserflecks auf der Oberfläche lässt sich der Energieeintrag nicht beliebig genau kontrollieren, insbesondere erwärmt ein Laserstrahl nicht nur die bedeckte Fläche, vielmehr wird durch Wärmeaustauschprozesse auch das umgebende Material erwärmt.A challenge in the generic method is that the building material for sintering or melting is to heat exactly at the predetermined locations to a predetermined temperature in order to perform the sintering or melting process. Due to the spatial extent, for example, of the laser spot on the surface, the energy input can not be controlled arbitrarily precisely, in particular, a laser beam heats not only the covered surface, but is also heated by heat exchange processes, the surrounding material.

Um Verwerfungen im Objekt aufgrund unterschiedlicher Energieeinträge und somit Verfestigungsstadien des Aufbaumaterials zu vermeiden ist unter anderem bekannt, das Aufbaumaterial zu beheizen. Weist das Aufbaumaterial nämlich eine Temperatur im Bereich nahe unter der Schmelztemperatur auf, so ist der benötigte Energieeintrag geringer, um die Schmelztemperatur zu erreichen. Auf diese Art und Weise fallen auch die Wärmetransportprozesse nicht mehr so stark ins Gewicht, wodurch das dreidimensionale Objekt insgesamt homogener gebaut ist.In order to avoid distortions in the object due to different energy inputs and thus solidification stages of the building material is among other things known to heat the building material. If the build-up material has a temperature in the range close to below the melting temperature, the energy input required is lower in order to reach the melting temperature. In this way, the heat transport processes are no longer so strong, making the three-dimensional object is built more homogeneous overall.

Zum Beheizen des Aufbaumaterials ist es bekannt, Heizelemente oberhalb der Baukammer oder um die Baukammer herum anzubringen. Auch eine Anordnung von Heizelementen unterhalb des Trägers in der Baukammer ist bekannt.For heating the building material, it is known to install heating elements above the building chamber or around the building chamber. An arrangement of heating elements below the carrier in the building chamber is known.

Üblicherweise wird die Anordnung der Heizelemente oberhalb oder am Rand der Baukammer bevorzugt, da bei diesen Ausgestaltungen die direkteste Einwirkmöglichkeit auf die oberste Schicht Aufbaumaterial, die sich immer am oberen Rand der Baukammer befindet, gewährleistet ist.Usually, the arrangement of the heating elements is preferred above or at the edge of the building chamber, as in these embodiments, the most direct impact possibility on the uppermost layer of building material, which is always located at the top of the building chamber, is guaranteed.

Eine Heizvorrichtung unterhalb des Trägers ist andererseits dahingehend vorteilhaft, dass die Baukammer im oberen Bereich vollumfänglich zugänglich bleibt. Die Anordnung einer Heizung unterhalb des Trägers ist allerdings problematisch, da sich die Materialien bei Erwärmung verformen.On the other hand, a heating device below the carrier is advantageous in that the building chamber remains fully accessible in the upper area. The arrangement of a heater below the carrier is problematic, however, because the materials deform when heated.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Herstellen dreidimensionaler Objekte mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 derart weiterzubilden, bei der die Verwendung einer Heizvorrichtung verbessert ist. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The invention is therefore based on the object, a device for producing three-dimensional objects with the features of the preamble of claim 1 in such a way, in which the use of a heating device is improved. This object is solved by the features of claim 1, advantageous developments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Als Kern der Erfindung wird es angesehen, dass das Heizelement selbst zum einen nicht fest mit der Tragevorrichtung verbunden ist und zum anderen zusätzlich eine Ausdehnung des erwärmten Heizelementes gewährleistet ist. Aufgrund dieser Ausgestaltung ist es weiterhin möglich, die Heizvorrichtung zwischen Träger und Bauplatte anzuordnen und dabei höhere Temperaturen zu realisieren, als dies vorher möglich war.As the core of the invention, it is considered that the heating element itself is not firmly connected to the carrying device and on the other hand, an extension of the heated heating element is ensured. Due to this configuration, it is also possible to arrange the heater between the support and building board and thereby realize higher temperatures than was previously possible.

Dabei wird unter einer schwimmenden Lagerung verstanden, dass das Heizelement in der Ausnehmung nicht fixiert ist, insbesondere nicht durch die Seitenwände.It is understood by a floating storage that the heating element is not fixed in the recess, in particular not by the side walls.

Um eine Wärmeableitung des Heizelements in Richtung des Trägers bzw. in die Baukammer unterhalb des Trägers zu reduzieren, ist vorgesehen, dass die Heizvorrichtung einen plattenförmigen Träger aus Isoliermaterial umfasst, der eine Ausnehmung besitzt. Die Heizvorrichtung kann also in dem Träger der Baukammer gelagert werden, wobei der Isolationsträger die Wärmeleistung der Heizvorrichtung vor der Umgebung gesehen in Richtung des Trägers der Baukammer abschirmt.In order to reduce a heat dissipation of the heating element in the direction of the carrier or in the building chamber below the carrier, it is provided that the heating device comprises a plate-shaped carrier made of insulating material, which has a recess. The heating device can thus be stored in the support of the building chamber, wherein the insulating support shields the heat output of the heater from the environment seen in the direction of the support of the building chamber.

Um trotz der schwimmenden Lagerung eine gewisse Positionierung des Heizelementes zu gewährleisten, kann vorgesehen sein, dass das Heizelement randseitig durch nachgiebige Isolationsdichtelemente abgestützt ist. Diese Isolationsdichtelemente fixieren das Heizelement so, dass es sich in der Ausnehmung nicht unkontrolliert bewegt, dennoch ist eine Ausdehnung des Heizelements aufgrund der Erwärmung während des Heizvorgangs möglich. Die Isolationsdichtelemente verhindern aufgrund ihrer Isolationswirkung einen Wärmeübertrag vom Heizelement an die Seitenwände der Heizvorrichtung bzw. an den plattenartig ausgebildeten Träger, in dem das Heizelement schwimmend gelagert ist.In order to ensure a certain positioning of the heating element despite the floating bearing, it can be provided that the heating element is supported on the edge side by resilient insulation sealing elements. These insulation sealing elements fix the heating element in such a way that it does not move in an uncontrolled manner in the recess, nevertheless an expansion of the heating element due to the heating during the heating process is possible. Due to their insulating effect, the insulation sealing elements prevent heat transfer from the heating element to the side walls of the heating device or to the plate-like carrier in which the heating element is mounted in a floating manner.

Vorteilhafterweise kann der Boden der Ausnehmung mit einer Rillenstruktur versehen sein, auf welcher das Heizelement aufliegt. Mit dieser Rillenstruktur kann die Wärmeleitung zwischen dem Heizelement und dem Rest der Heizvorrichtung verringert werden.Advantageously, the bottom of the recess may be provided with a groove structure on which the heating element rests. With this groove structure, the heat conduction between the heating element and the rest of the heater can be reduced.

Zur Wärmeerzeugung weist das Heizelement vorteilhafterweise wenigstens zwei Heizstäbe auf, die z. B. einen rechteckigen Querschnitt haben können. Die Heizstäbe sind längliche Stäbe, die sich über den größten Teil der Länge des Heizelementes erstrecken. Zum Energieeintrag sind die Heizstäbe mit ihrem einen Ende an einer Stromquelle angeschlossen. Aufgrund des in den Heizstäben vorhandenen elektrischen Widerstands wird so eine Widerstandsheizung realisiert. Um dieses Ende der Heizstäbe zu der Stromquelle führen zu können, weist die Heizvorrichtung am Boden der Ausnehmung Öffnungen auf, durch die die Heizstäbe geführt werden. Im Bereich durch die Öffnung sind die Heizstäbe geknickt bzw. gebogen. For heat generation, the heating element advantageously has at least two heating elements, the z. B. may have a rectangular cross-section. The heating rods are elongated rods which extend over most of the length of the heating element. For energy input, the heating rods are connected at one end to a power source. Due to the existing in the heating elements electrical resistance so a resistance heating is realized. To be able to lead this end of the heating elements to the power source, the heater at the bottom of the recess openings through which the heating elements are performed. In the area through the opening, the heating elements are bent or bent.

Um eine symmetrische Verteilung der Heizstäbe zu erreichen können die Öffnungen für die Heizstäbe auf den beiden unterschiedlichen Hälften des Bodens der Ausnehmung angeordnet sein. Da die Ausnehmungen einen gewissen Abstand voneinander aufweisen müssen und die Heizstäbe einen kleineren Querschnitt haben als die Ausnehmungen, lässt sich so eine größere Dichte an Heizstäben im zentralen Bereich des Heizelementes realisieren.In order to achieve a symmetrical distribution of the heating elements, the openings for the heating elements can be arranged on the two different halves of the bottom of the recess. Since the recesses must have a certain distance from each other and the heating elements have a smaller cross-section than the recesses, a greater density of heating elements in the central region of the heating element can thus be realized.

Mit besonderem Vorteil können die Heizstäbe vergossen werden. Die dazu verwendete Vergussmasse dient der Homogenisierung der Wärmeabgabe der Heizstäbe.With particular advantage, the heating elements can be cast. The potting compound used for homogenization of the heat output of the heating elements.

Statt des Eingießens in eine Vergussmasse kann auch ein mit Schlitzen bzw. Ausnehmungen versehenes Koppelelement vorgesehen sein, wobei die Heizstäbe in das Koppelelement bzw. dessen Ausnehmungen eingelegt und sogar darin fixiert werden können. Insbesondere kann zwischen den Heizstäben und dem Kopplungselement eine gute Wärmekopplung bestehen. Oberhalb der Ausnehmungen in Richtung zur Bauplatte hin kann das Kopplungselement mehrere Schichten aus unterschiedlichen Materialien aufweisen. Diese Schichten können insbesondere unterschiedliche Wärmeleitfähigkeiten aufweisen, um eine weitere Homogenisierung der Wärmeabgabe zu erzielen.Instead of pouring into a casting compound may also be provided with slots or recesses coupling element, the heating elements can be inserted into the coupling element or its recesses and even fixed therein. In particular, a good thermal coupling can exist between the heating elements and the coupling element. Above the recesses in the direction of the building board towards the coupling element may have multiple layers of different materials. In particular, these layers may have different thermal conductivities in order to achieve a further homogenization of the heat release.

Der plattenartig ausgebildete Träger selbst kann auf einer trogartig ausgebildete Isolationswanne gelagert werden. Durch diese doppelte Isolierung wird die Isolationsfunktion des Gesamtaufbaus verbessert.The plate-like carrier itself can be stored on a trough-shaped insulation pan. This double insulation improves the isolation function of the overall structure.

Mit besonderem Vorteil kann die Bauplatte auf Isolationsdichtelementen aufliegen, die das Heizelement seitlich umgeben.With particular advantage, the building board can rest on insulation sealing elements which laterally surround the heating element.

Vorteilhafterweise kann die Bauplatte mit dem plattenartig ausgebildeten Träger im Eckbereich durch bolzenartige Elemente gehalten sein. Dadurch wird die Bauplatte mit dem plattenartig ausgebildeten Träger insoweit fixiert, als Verschiebungen des plattenartig ausgebildeten Trägers und der Bauplatte gegeneinander verhindert werden. Das Heizelement zwischen dem plattenartig ausgebildeten Träger und der Bauplatte kann sich allerdings ausdehnen und somit bewegen, da es schwimmend gelagert ist. Aufgrund dieses Aufbaus kommt es zu keinerlei mechanischer Krafteinwirkung zwischen dem Heizelement und der Bauplatte und auch nicht zwischen dem Träger und dem Heizelement.Advantageously, the building board with the plate-like support can be held in the corner by bolt-like elements. As a result, the building board is fixed to the plate-like support insofar as displacements of the plate-like support and the building board are prevented from each other. However, the heating element between the plate-like carrier and the building board can expand and thus move, since it is floating. Due to this structure, there is no mechanical force between the heating element and the building board and also not between the carrier and the heating element.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbespielen in den Zeichnungsfiguren näher erläutert. Diese zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to exemplary embodiments in the drawing figures. These show:

1 eine schematische Darstellung einer Lasersintervorrichtung, 1 a schematic representation of a laser sintering device,

2: eine Querschnittansicht der Baukammer, 2 a cross-sectional view of the building chamber,

3 eine perspektivische Darstellung der Baukammer in einer ersten Ansicht, 3 a perspective view of the building chamber in a first view,

4 eine perspektivische Darstellung der Baukammer in einer zweiten Ansicht, 4 a perspective view of the building chamber in a second view,

5 eine perspektivische Darstellung der Baukammer einer dritten Ansicht, 5 a perspective view of the building chamber of a third view,

6 eine perspektivische Darstellung der Baukammer in einer vierten Ansicht, 6 a perspective view of the building chamber in a fourth view,

7 eine Heizplatte in einer ersten Ausgestaltung und 7 a heating plate in a first embodiment and

8 eine Heizplatte in einer zweiten Ausgestaltung. 8th a heating plate in a second embodiment.

1 zeigt rein schematisch eine Lasersinteranlage 1 umfassend eine Dosierkammer 2 mit einem Träger 3 zum Bevorraten des Aufbaumaterials 4. An die Dosierkammer 2 schließt die Baukammer 5 an. In der Baukammer 5 befindet sich zwischen dem Träger 6 und der Bauplatte 7 eine Heizvorrichtung 8. Auf der Bauplatte 7 wird das Objekt 9 gebaut. 1 shows purely schematically a laser sintering system 1 comprising a metering chamber 2 with a carrier 3 for storing the construction material 4 , To the dosing chamber 2 closes the construction chamber 5 at. In the construction chamber 5 is located between the carrier 6 and the building board 7 a heater 8th , On the building board 7 becomes the object 9 built.

An die Baukammer 5 schließt eine Überlaufkammer 10 an. Über der Dosierkammer 2, der Baukammer 5 und der Überlaufkammer 10 ist eine Aufbringvorrichtung 11 zum Transport des Aufbaumaterials 4 von der Dosierkammer 2 zur Baukammer 5 angeordnet. Die Dosierkammer 2, die Baukammer 5 und die Überlaufkammer 10 sind in einem gasdicht abgeschlossenen und mit einem Inertgas gefüllten Raum, der Prozesskammer 12 angeordnet. Üblicherweise außerhalb der Prozesskammer befindet sich die Bestrahlungseinrichtung 13, die aus einer Vielzahl an Komponenten, beispielsweise einem Laser und Umlenkspiegeln, besteht.To the construction chamber 5 closes an overflow chamber 10 at. Above the dosing chamber 2 , the construction chamber 5 and the overflow chamber 10 is an applicator 11 for transporting the construction material 4 from the dosing chamber 2 to the construction chamber 5 arranged. The dosing chamber 2 , the building chamber 5 and the overflow chamber 10 are in a gas-tight sealed and filled with an inert gas space, the process chamber 12 arranged. Usually outside the process chamber is the irradiation device 13 , which consists of a variety of components, such as a laser and deflecting mirrors.

Die Dosierkammer 2, die Aufbringvorrichtung 11, die Überlaufkammer 10, die Prozesskammer 12 und die Bestrahlungseinrichtung 13 sowie alle weiteren, nicht dargestellten Elemente der Lasersintereinrichtung können beliebig ausgestaltet sein, auf die Ausgestaltung der Heizvorrichtung 8, des Trägers 6 oder der Bauplatte 7 haben sie keinerlei Einfluss. The dosing chamber 2 , the applicator 11 , the overflow chamber 10 , the process chamber 12 and the irradiation device 13 as well as all other, not shown elements of the laser sintering device can be configured arbitrarily, on the design of the heater 8th , the vehicle 6 or the building board 7 they have no influence.

Die Darstellung einer Lasersinteranlage 1 ist rein exemplarisch, stattdessen könnte auch eine Laserschmelzanlage verwendet werden.The representation of a laser sintering plant 1 is purely exemplary, but instead a laser melting machine could be used.

2 zeigt die Baukammer 5 in einer perspektivischen Querschnittansicht. Im Gehäuse 14 der Baukammer 5 ist der Träger 6 angeordnet. Er besteht aus einer wannenförmigen Trägerplatte 15 und Dichtungen 16 an der Außenseite. Angetrieben wird der Träger über Spindeln 17. Die Anzahl der Spindeln 17 ist relativ beliebig, es können eine Spindel 17 oder auch mehrere, insbesondere vier Spindeln 17 verwendet werden. 2 shows the construction chamber 5 in a perspective cross-sectional view. In the case 14 the construction chamber 5 is the carrier 6 arranged. It consists of a trough-shaped carrier plate 15 and seals 16 on the outside. The carrier is driven by spindles 17 , The number of spindles 17 is relatively arbitrary, it can be a spindle 17 or even several, in particular four spindles 17 be used.

In die Trägerplatte 15 ist die Heizvorrichtung 18 zumindest teilweise eingesetzt. Die Heizvorrichtung 18 umfasst eine Isolationswanne 19, einen plattenartig ausgebildeten Träger 20, Isolationsdichtelemente 21 und ein Heizelement 22. Das Heizelement 22 umfasst eine Heizplatte 23 mit Ausnehmungen 24 und Heizstäben 25, wobei die Heizstäbe 25 in die Ausnehmungen 24 einsetzbar sind. Die Heizplatte 23 ist in der Ausnehmung 26 des plattenartig ausgebildeten Trägers 20 schwimmend gelagert.In the carrier plate 15 is the heater 18 at least partially used. The heater 18 includes an insulation tray 19 , a plate-like carrier 20 , Insulation sealing elements 21 and a heating element 22 , The heating element 22 includes a heating plate 23 with recesses 24 and heating rods 25 , where the heating rods 25 in the recesses 24 can be used. The heating plate 23 is in the recess 26 the plate-like carrier 20 stored floating.

Der in 2 dargestellte sandwichartige Aufbau ist in den 3–6 nochmals näher dargestellt.The in 2 shown sandwich-like structure is in the 3 - 6 again shown in more detail.

3 zeigt die Baukammer 5 aus einer perspektivischen Ansicht. Dargestellt ist die wannenförmige Trägerplatte 15, in die die Heizvorrichtung 18 eingesetzt werden kann. An den Seitenwänden 27 befinden sich keilartige Vorsprünge 28, die eine Fixierung der Isolationswanne 19 ermöglichen. Dazu ist anzumerken, dass nicht die gesamte Heizvorrichtung 18, sondern lediglich das Heizelement 22 schwimmend gelagert sein soll. Andernfalls könnte es zu Verschlebungen der Bauplatte 7 kommen, wodurch die Qualität des Objekts 9 beeinträchtigt würde. 3 shows the construction chamber 5 from a perspective view. Shown is the trough-shaped support plate 15 into which the heater 18 can be used. On the side walls 27 There are wedge-shaped projections 28 fixing the insulation tray 19 enable. It should be noted that not the entire heater 18 but only the heating element 22 should be stored floating. Otherwise, it could lead to build-up of the building board 7 come, reducing the quality of the object 9 would be affected.

Am Boden der Trägerplatte 15 befinden sich Halterungen 29, in denen die Spindeln 17 gelagert sind. Die Trägerplatte 15 wird durch vier Spindeln 17 in der Höhe verstellt, wodurch eine stabile Lagerung und Halterung der Trägerplatte 15 gewährleistet ist. Dies ist insbesondere auch im Hinblick auf das Zusatzgewicht, das durch die Heizvorrichtung 18 auf der Trägerplatte 15 lagert, vorteilhaft.At the bottom of the carrier plate 15 are holders 29 in which are the spindles 17 are stored. The carrier plate 15 gets through four spindles 17 adjusted in height, resulting in a stable storage and mounting of the support plate 15 is guaranteed. This is especially true with regard to the additional weight that is due to the heater 18 on the carrier plate 15 stores, advantageous.

4 zeigt die Baukammer 5 wie in 3, mit dem Unterschied, dass die Isolationswanne 19 in die wannenförmige Trägerplatte 15 eingesetzt wurde. Am Boden der Isolationswanne 19 befinden sich Ausnehmungen 30 zur Aufnahme der Halterungen 29. Weiterhin sind in der Mitte der Isolationswanne ein wandartiges Abstützelement 31 und mehrere säulenartige Abschnittselemente 32 angeordnet. Um eine weitere Abstützung des auf die Isolationswanne 19 folgenden plattenartig ausgebildeten Trägers 20 zu erreichen, sind die Seitenwände 33 der Isolationswanne 19 eingebuchtet bzw. mit u-förmigen Einziehungen versehen. Statt der Einbuchtungen können auch weitere säulenartige oder wandartige Abstützelemente 31 und 32 vorgesehen werden. 4 shows the construction chamber 5 as in 3 , with the difference that the isolation tray 19 in the trough-shaped carrier plate 15 was used. At the bottom of the insulation tray 19 there are recesses 30 for holding the brackets 29 , Furthermore, in the middle of the insulation pan, a wall-like support element 31 and a plurality of columnar section members 32 arranged. To further support the on the insulation tray 19 following plate-like carrier 20 to reach, are the side walls 33 the insulation tray 19 indented or provided with U-shaped recoveries. Instead of the indentations can also other columnar or wall-like support elements 31 and 32 be provided.

5 zeigt die Baukammer 5, wobei auf die Isolationswanne 19 der plattenartig ausgebildete Träger 20 aufgesetzt wurde. Der Träger 20 ist auf der Oberseite ebenfalls wannenartig ausgebildet und besitzt dementsprechend die Ausnehmung 26. Die Bodenseite der Ausnehmung 26 ist mit einer Rillenstruktur 34 versehen. Auf diesen Rillen sind die Heizstäbe 25 gelagert. Die Heizstäbe 25 sind durch Ausnehmungen 42 geführt, sodass ein Ende mit einer Stromquelle verbunden werden kann. Die Heizstäbe 25 sind aus Metall, sodass sie sich bei einer Beaufschlagung mit Strom erwärmen. 5 shows the construction chamber 5 , being on the insulation tray 19 the plate-like carrier 20 was set up. The carrier 20 is also formed like a trough on the top and accordingly has the recess 26 , The bottom side of the recess 26 is with a groove structure 34 Mistake. On these grooves are the heating rods 25 stored. The heating elements 25 are through recesses 42 guided, so that one end can be connected to a power source. The heating elements 25 are made of metal so that they heat up when exposed to electricity.

Die Ausnehmungen 42 befinden sich an den entgegengesetzten Enden des Bodens der Ausnehmung 26. Dies erzielt zwei Vorteile. Zum einen kann je nach Ausgestaltung der Ausnehmungen 42 für die Heizstäbe 25 eine dichtere Packung der Heizstäbe 25 erreicht werden, da die Ausnehmungen 42 einen gewissen Abstand aufweisen müssen. Lägen alle Ausnehmungen 42 in einer Reihe, so wäre die Anzahl der verwendbaren Heizstäbe 25 limitiert. Zum anderen sind auf jeder Seite unterhalb der Ausnehmung 26 jeweils nur die halbe Anzahl an Heizstäben 25 mit Anschlüssen zur Stromversorgung zu versehen, wodurch das Handling der Anschlüsse erleichtert wird.The recesses 42 are located at the opposite ends of the bottom of the recess 26 , This achieves two advantages. On the one hand, depending on the configuration of the recesses 42 for the heating elements 25 a denser packing of the heating elements 25 be achieved because the recesses 42 have to have a certain distance. Läge all recesses 42 in a row, that would be the number of usable heating elements 25 limited. On the other hand, on each side below the recess 26 only half the number of heating rods 25 provided with connections to the power supply, whereby the handling of the connections is facilitated.

Im Träger 20 sind weitere Ausnehmungen zum Einsetzen von Andruckfedern 43 vorgesehen. Die Andruckfedern 43 können an den Enden jeweils mit kreisförmigen oder quadratischen Abdeckplatten versehen sein, damit die Kraftwirkung der Feder besser verteilt wird. Die Ausnehmungen im Träger 20 können entweder durchgängig sein. Dann stützen sich die Andruckfedern 43 beispielsweise auf den u-förmigen Einziehungen der Isolationswanne 19 oder auf säulenartigen Abstützelementen 31 ab. Die Andruckfedern 43 drücken das Heizelement 22 gegen die Bauplatte 7, um den Kontakt zwischen dem Heizelement 22 und der Bauplatte 7 zu optimieren bzw. sicherzustellen. Durch die federgestützte Anlage der Heizstäbe 25 an der Heizplatte 23 durch die Mehrzahl vier beim Ausführungsbeispiel der Andrucksfeder 43 wird sichergestellt, dass die Heizstäbe 25 auch beim Anheben des Heizelementes 23 mit diesem in Verbindung stehen.In the carrier 20 are further recesses for the insertion of pressure springs 43 intended. The pressure springs 43 can be provided at the ends of each with circular or square cover plates, so that the force of the spring is better distributed. The recesses in the carrier 20 can either be consistent. Then the pressure springs are supported 43 for example, on the U-shaped recesses of the insulation pan 19 or on columnar support elements 31 from. The pressure springs 43 press the heating element 22 against the building board 7 to the contact between the heating element 22 and the building board 7 to optimize or ensure. Due to the spring-supported installation of the heating elements 25 on the heating plate 23 by the plurality four in the embodiment of the pressure spring 43 will ensure that the heating elements 25 also when lifting the heating element 23 communicate with this.

6 zeigt die Heizplatte 23, die auf den plattenartig ausgebildeten Träger 20 aufgelegt ist. Die Heizplatte 23 hat an ihrer Unterseite Ausnehmungen 24, in die die Heizstäbe 25 eingesetzt werden. Es ist aber auch möglich, dass die Heizstäbe 25 in die Heizplatte 23 eingegossen sind, wobei die freien Enden der Heizstäbe 25 dann durch die Öffnungen 42 beim Einsetzen der Heizplatte 23 geführt werden müssen. Das Heizelement 22 wird durch die Heizplatte 23 und die Heizstäbe 25 gebildet. 6 shows the heating plate 23 resting on the plate-like carrier 20 is up. The heating plate 23 has recesses on its underside 24 into which the heating elements 25 be used. But it is also possible that the heating elements 25 in the heating plate 23 are cast, with the free ends of the heating elements 25 then through the openings 42 when inserting the heating plate 23 must be led. The heating element 22 is through the heating plate 23 and the heating rods 25 educated.

Auf die Heizplatte 23 wird abschließend die Bauplatte 7 aufgesetzt, womit die Baukammer 5 vervollständigt ist.On the hot plate 23 Finally, the building board 7 put on, bringing the construction chamber 5 is completed.

7 zeigt eine Ausgestaltung der Heizplatte 23, mit der eine verbesserte Homogenisierung der Wärmeabgabe zu erreichen ist. 7 shows an embodiment of the heating plate 23 with which an improved homogenization of the heat output can be achieved.

Dafür ist vorgesehen, dass die Heizplatte 23 wenigstens zwei Schichten aufweist, von denen eine eine höhere Wärmeleitfähigkeit besitzt als die andere. In der einfachsten Ausgestaltung umfasst die Heizplatte 23 die Schichten 35 und 36. In die Ausnehmungen 24 der Schicht 35 sind die Heizstäbe 25 eingegossen oder einlegbar. Die Schicht 35 hat eine höhere Wärmeleitfähigkeit als die Schicht 36. Bevorzugt hat diejenige Schicht, die den Heizstäben 25 am nächsten ist, eine höhere Leitfähigkeit als die darauf folgende Schicht. Durch die Schicht 35 wird die Wärmeabgabe der Heizstäbe 25 bereits zu einem gewissen Grad homogenisiert. Durch die darauffolgende Schicht 36 erfolgt aufgrund der niedrigeren Wärmeleitfähigkeit eine weitere Homogenisierung. Auf die Schichten 35 und 36 können beliebig viele weitere Schichten 37 und 38 folgen, wobei die Schichten 37 jeweils eine höhere und die Schichten 38 eine niedrigere Leitfähigkeit aufweisen. Insbesondere können die Schichten 37 und 38 auch andere Leitfähigkeiten als die Schichten 35 und 36 aufweisen, es sind beliebige Abfolgen von Schichten unterschiedlicher Leitfähigkeit denkbar.It is provided that the heating plate 23 has at least two layers, one of which has a higher thermal conductivity than the other. In the simplest embodiment, the heating plate comprises 23 the layers 35 and 36 , In the recesses 24 the layer 35 are the heating elements 25 cast or insertable. The layer 35 has a higher thermal conductivity than the layer 36 , Preferably, that layer which has the heating elements 25 is closest, a higher conductivity than the subsequent layer. Through the layer 35 is the heat output of the heating elements 25 already homogenized to a certain extent. Through the next layer 36 due to the lower thermal conductivity, a further homogenization. On the layers 35 and 36 can be any number of additional layers 37 and 38 follow, with the layers 37 one higher each and the layers 38 have a lower conductivity. In particular, the layers can 37 and 38 also other conductivities than the layers 35 and 36 have, there are any sequences of layers of different conductivity conceivable.

8 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer Heizplatte 23. Bei dieser besteht die Schicht an den Heizstäben 25 aus Elementen unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit. Dabei sind die Elemente 41 direkt oberhalb der Heizstäbe 25 mit einer niedrigeren Wärmeleitfähigkeit versehen und die seitlich oberhalb angeordneten Elemente 40 mit einer höheren Leitfähigkeit als die Elemente 41. Durch Auswahl geeigneter Wärmeleitfähigkeiten der Elemente 40 und 41 in Abhängigkeit der Heizkraft der Heizstäbe 25 kann an der Oberseite der Schicht 39 eine nahezu homogene Temperaturabgabe erzielt werden. 8th shows a further embodiment of a heating plate 23 , In this case, the layer of the heating elements 25 from elements of different thermal conductivity. Here are the elements 41 directly above the heating rods 25 provided with a lower thermal conductivity and the laterally above arranged elements 40 with a higher conductivity than the elements 41 , By selecting suitable thermal conductivities of the elements 40 and 41 depending on the heating power of the heating elements 25 can be at the top of the layer 39 a nearly homogeneous temperature output can be achieved.

Auf die Schicht 39 können beliebige weitere Schichten 36–38 mit zu den Elementen 40 und 41 identischen oder abweichenden Wärmeleitfähigkeiten folgen.On the shift 39 can be any other layers 36 - 38 with to the elements 40 and 41 identical or different thermal conductions follow.

Daneben ist es selbstverständlich möglich, dass auf die Schicht 39 weitere Schichten folgen, die wiederum Abschnitte unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Insbesondere kann auch vorgesehen sein, dass die folgenden Schichten schachbrettartig aufgebaut sind und Bereiche höherer Wärmeleitfähigkeit von Bereichen niedrigerer Wärmeleitfähigkeit umgeben sind.Besides, it is of course possible that on the layer 39 further layers follow, which in turn have sections of different thermal conductivity. In particular, it can also be provided that the following layers are constructed like a checkerboard and regions of higher thermal conductivity are surrounded by regions of lower thermal conductivity.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
LasersintereinrichtungLaser sintering device
22
Dosierkammermetering
33
Trägercarrier
44
Aufbaumaterialconstruction material
55
BaukammerConstruction Chamber
66
Trägercarrier
77
Heizvorrichtungheater
88th
Heizvorrichtungheater
99
Objektobject
1010
ÜberlaufkammerOverflow chamber
1111
Aufbringvorrichtungapplicator
1212
Prozesskammerprocess chamber
1313
Bestrahlungseinrichtungirradiation device
1414
Gehäusecasing
1515
Trägerplatte wannenförmigSupport plate trough-shaped
1616
Dichtungpoetry
1717
Spindelspindle
1818
Heizvorrichtungheater
1919
Isolationswanneisolation well
2020
Plattenartig ausgebildeter TrägerPlate-shaped carrier
2121
IsolationsdichtelementInsulating seal member
2222
Heizelementheating element
2323
Heizplatteheating plate
2424
Ausnehmungrecess
2525
Heizstabheater
2626
Ausnehmungrecess
2727
SeitenwandSide wall
2828
Vorsprunghead Start
2929
Halterungbracket
3030
Ausnehmungrecess
3131
Wandartiges AbstützelementWall-like support element
3232
Säulenartiges AbstützelementColumn-like support element
3333
SeitenwandSide wall
3434
Rillenstrukturgroove structure
3535
Schichtlayer
3636
Schichtlayer
3737
Schichtlayer
3838
Schichtlayer
3939
Schichtlayer
4040
Elementelement
4141
Elementelement
4242
Ausnehmungrecess
4343
AndrucksfederAndrucksfeder

Claims (18)

Vorrichtung (1) zur Herstellung dreidimensionaler Objekte (9) durch sukzessives Verfestigen von Schichten eines insbesondere pulverförmigen, mittels elektromagnetischer Strahlung oder Teilchenstrahlung verfestigbaren Aufbaumaterials (4), an den dem jeweiligen Querschnitt des Objektes (9) entsprechenden Stellen, mit einer Tragevorrichtung zum Tragen des Objektes mit einem höhenverstellbaren Träger (6), der in einer Baukammer (5) angeordnet ist, einer Aufbringvorrichtung (11) zum Aufbringen des Aufbaumaterials (4) und einer Bestrahlungseinrichtung (13) zum Bestrahlen der aufgetragenen Schichten des Aufbaumaterials (4) an dem den jeweiligen Querschnitt des Objektes (9) entsprechenden Stellen, wobei auf dem Träger der Tragevorrichtung eine Bauplatte (7) angeordnet ist, die mittels einer Heizvorrichtung (18) aufheizbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung (18) einen plattenartig ausgebildeten Träger (20) umfasst, der an seiner der Bauplatte (7) zugewandten Oberseite mit einer Ausnehmung (24) versehen ist, in welcher ein Heizelement (22) schwimmend gelagert ist.Contraption ( 1 ) for the production of three-dimensional objects ( 9 ) by successive solidification of layers of a particular powdery, by means of electromagnetic radiation or particle radiation solidifiable building material ( 4 ), to the respective cross-section of the object ( 9 ) with a carrying device for carrying the object with a height-adjustable support ( 6 ) in a building chamber ( 5 ), an application device ( 11 ) for applying the building material ( 4 ) and an irradiation device ( 13 ) for irradiating the applied layers of the building material ( 4 ) at which the respective cross-section of the object ( 9 ) corresponding points, wherein on the support of the carrying device a building board ( 7 ) arranged by means of a heating device ( 18 ) is heated, characterized in that the heating device ( 18 ) a plate-like carrier ( 20 ), which at its the building board ( 7 ) facing top with a recess ( 24 ), in which a heating element ( 22 ) is floating. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (22) randseitig durch nachgiebige Isolationsdichtelemente (21) abgestützt ist.Device according to claim 1, characterized in that the heating element ( 22 ) at the edge by yielding insulation sealing elements ( 21 ) is supported. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden der Ausnehmung (24) mit einer Rillenstruktur (34) versehen ist, auf welcher das Heizelement (22) aufliegt.Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the bottom of the recess ( 24 ) with a groove structure ( 34 ), on which the heating element ( 22 ) rests. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass in das Heizelement (22) Heizstäbe (25) integriert sind, die in nach unten offenen Ausnehmungen (42) der Heizvorrichtung (22) angeordnet sind.Device according to one of claims 1-3, characterized in that in the heating element ( 22 ) Heating rods ( 25 ), which are in downwardly open recesses ( 42 ) of the heating device ( 22 ) are arranged. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass der plattenartig ausgebildete Träger (20) ein Isolationselement ist, das auf einer trogartig ausgebildeten Isolationswanne (19) gelagert ist.Device according to one of claims 1-4, characterized in that the plate-like carrier ( 20 ) is an insulation element, which on a trough-shaped insulating pan ( 19 ) is stored. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das plattenartige Isolationselement (20) auf der Isolationswanne (19) durch ein zentrales Element (31) gehalten ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the plate-like insulating element ( 20 ) on the insulation tray ( 19 ) by a central element ( 31 ) is held. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (15) der Tragevorrichtung wannenartig ausgebildet ist und die Isolationswanne (19) in sich aufnimmt.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier ( 15 ) of the carrying device is formed like a trough and the insulation tray ( 19 ) absorbs. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das plattenartige Isolationselement (20) am oberen Rand des Trägers (15) abgestützt ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the plate-like insulating element ( 20 ) at the upper edge of the carrier ( 15 ) is supported. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationswanne (19) schwimmend in der wannenartigen Ausnehmung des Trägers (15) angeordnet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the insulating trough ( 19 ) floating in the trough-like recess of the carrier ( 15 ) is arranged. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauplatte (7) auf das Heizelement (22) seitlich umgebenden Isolationsdichtelementen (21) aufliegt.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the building board ( 7 ) on the heating element ( 22 ) laterally surrounding insulation sealing elements ( 21 ) rests. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsdichtelemente (21) von einem umlaufenden Dichtelement umgeben sind, das in einer umlaufenden Nut an der Oberseite des plattenartigen Isolationselementes (20) randseitig umläuft.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the insulation sealing elements ( 21 ) are surrounded by a circumferential sealing element, which in a circumferential groove on the upper side of the plate-like insulating element ( 20 ) at the edge. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauplatte (7) mit dem plattenartigen Isolationselement (20) im Eckbereich durch bolzenartige Elemente gehalten ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the building board ( 7 ) with the plate-like insulating element ( 20 ) is held in the corner by bolt-like elements. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationswanne (19) im Bereich ihrer Seitenwandungen mit u-förmigen Einziehungen und/oder in ihrem Innenbereich mit säulen- oder wandartigen Abstützelementen (31, 32) versehen ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the insulating trough ( 19 ) in the region of their side walls with U-shaped recesses and / or in their inner area with columnar or wall-like support elements ( 31 . 32 ) is provided. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die säulen- oder wandartigen Abstützelemente (31, 32) das Zentrum des plattenartigen Isolationselementes (20) halten und dieses auf dem Rand der Isolationswanne (19) schwimmend aufliegt.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the column-like or wall-like supporting elements ( 31 . 32 ) the center of the plate-like insulating element ( 20 ) and hold this on the edge of the insulation tray ( 19 ) rests floating. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das plattenartige Isolationselement (20) und die dieses abstützende Isolationswanne (19) aus Isolationsmaterial bestehen, das aus einem Harz und Glasfaserelementen besteht oder solche Materialien umfasst.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the plate-like insulating element ( 20 ) and this supporting insulating tub ( 19 ) consist of insulating material, which consists of a resin and glass fiber elements or comprises such materials. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (20) wenigstens eine Ausnehmung zur Aufnahme wenigstens einer Andruckfeder (43) aufweist, wobei die Andruckfeder (43) das Heizelement (22) von unten gegen die Bauplatte (7) drückt.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier ( 20 ) at least one recess for receiving at least one pressure spring ( 43 ), wherein the pressure spring ( 43 ) the heating element ( 22 ) from below against the building board ( 7 ) presses. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung sich über die gesamte Höhe des Trägers (20) erstreckt und sich die Andruckfeder (43) nach unten auf einem darunter liegenden Element, insbesondere einem Bereich der Isolationswanne (19), abstützt.Device according to Claim 16, characterized in that the recess extends over the entire height of the support ( 20 ) and the pressure spring ( 43 ) down on an underlying element, in particular a region of the insulating trough ( 19 ). Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung nicht durchgehend ist, so dass der Träger (20) die Andruckfeder (43) abstützt.Apparatus according to claim 16, characterized in that the recess is not is continuous so that the wearer ( 20 ) the pressure spring ( 43 ) is supported.
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