DE102020201896A1 - Manufacturing system for use in an additive and powder-bed-based manufacturing process for the manufacture of three-dimensional objects, process for carrying out simultaneous coating and solidification processes - Google Patents

Manufacturing system for use in an additive and powder-bed-based manufacturing process for the manufacture of three-dimensional objects, process for carrying out simultaneous coating and solidification processes Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fertigungssystem (10) für die Verwendung in einem additiven und pulverbettbasierten Fertigungsverfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Objekten sowie ein Verfahren zur Durchführung von simultanen Beschichtungs- und Verfestigungsvorgängen von Fertigungsmaterial (30) in einem additiven und pulverbettbasierten Fertigungsverfahren.Es ist vorgesehen, dass in einem Fertigungssystem (10) für die Verwendung in einem additiven und pulverbettbasierten Fertigungsverfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Objekten eine Laservorrichtung (14) und eine Beschichtereinheit (20) jeweils mittels einer Steuer- und Recheneinheit (42) mit Betriebsprogramm (44) so geschaltet werden, dass ein simultaner Beschichtungs- und Verfestigungsvorgang von Fertigungsmaterial (30) realisierbar ist. Zudem wird ein entsprechendes Verfahren vorgestellt.The invention relates to a manufacturing system (10) for use in an additive and powder-bed-based manufacturing process for the manufacture of three-dimensional objects and a method for carrying out simultaneous coating and solidification processes for manufacturing material (30) in an additive and powder-bed-based manufacturing process In a manufacturing system (10) for use in an additive and powder-bed-based manufacturing process for the manufacture of three-dimensional objects, a laser device (14) and a coating unit (20) are each switched by means of a control and computing unit (42) with an operating program (44), that a simultaneous coating and solidification process of production material (30) can be realized. A corresponding procedure is also presented.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fertigungssystem für die Verwendung in einem additiven und pulverbettbasierten Fertigungsverfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Objekten sowie ein Verfahren zur Durchführung von simultanen Beschichtungs- und Verfestigungsvorgängen von Fertigungsmaterial in einem additiven und pulverbettbasierten Fertigungsverfahren.The invention relates to a manufacturing system for use in an additive and powder-bed-based manufacturing method for the production of three-dimensional objects and a method for carrying out simultaneous coating and solidification processes of manufacturing material in an additive and powder-bed-based manufacturing method.

Die additiven Fertigungsverfahren sind zunehmend in der industriellen Produktion als etablierte Technik anzusehen. Dabei sind verschiedene Verfahrenstypen bereits als bekannt anzusehen, welche basierend auf zuvor erstellten Konstruktionsdaten eine Fertigung von dreidimensionalen Gegenständen aus formlosen oder formneutralen Materialien ermöglichen. Die hierfür eingesetzten Materialien können beispielsweise zuvor in Pulverform vorliegen. Neben der allgemeinen Bezeichnung als additives Fertigungsverfahren werden auch weitere Begriffe verwendet, um mittels eines schichtweisen Auftragens eines Ausgangsmaterials letztendlich einen Gegenstand zu erzeugen. Neben dem Begriff des 3D-Druckens werden solche Verfahren auch als generative Fertigung oder Herstellungsverfahren mittels Rapid-Technologien bezeichnet. Je nach grundlegender Ausrichtung des eingesetzten Verfahrens sind Varianten mit komplett aufgeschmolzenen Ausgangsstoffen aber auch Varianten mit nur zum Teil aufgeschmolzenen Zusatzstoffen als bereits bekannt anzusehen. In diesem Zusammenhang ist der Einsatz von unterschiedlichen Lasertechnologien weit verbreitet und stellt zunehmend einen Standard für den industriellen Anwendungszweck dar. Um die Produktivität aller Verfahren weiter zu erhöhen, sind zunehmend kontinuierliche Verfahrenskonzepte im Fokus der technischen Entwicklung.The additive manufacturing processes are increasingly to be regarded as an established technology in industrial production. Various types of processes are already known which, based on previously created construction data, enable the production of three-dimensional objects from shapeless or form-neutral materials. The materials used for this purpose can, for example, previously be in powder form. In addition to the general designation as an additive manufacturing process, other terms are also used to ultimately create an object by applying a starting material layer by layer. In addition to the term 3D printing, such processes are also referred to as additive manufacturing or manufacturing processes using rapid technologies. Depending on the fundamental orientation of the process used, variants with completely melted starting materials but also variants with only partially melted additives are to be regarded as already known. In this context, the use of different laser technologies is widespread and increasingly represents a standard for industrial application. In order to further increase the productivity of all processes, continuous process concepts are increasingly the focus of technical development.

Dabei sollen die zu fertigenden Gegenstände vor allem automatisiert die vorgesehenen Fertigungsschritte durchlaufen, wobei ein jeweiliger Transport zu den einzelnen Bearbeitungsstationen eben kontinuierlich mittels entsprechend automatisierten Transportvorrichtungen durchgeführt wird. Bei der Entwicklung eines kontinuierlichen 3D-Druckers im Schrägbettverfahren, beispielsweise mittels des Einsatzes der selektiven Lasersintertechnologie oder der selektiven Laserschmelztechnologie, wird das zu fertigende Bauteil in einem ersten Produktionsbereich zunächst erzeugt, um anschließend nach einem Abkühlungsvorgang in einem zweiten Bereich entnommen zu werden. Viele bisherige Ansätze sehen in dem eigentlichen Fertigungsprozess, welcher beispielsweise sowohl einen Materialauftrag für die nächste Schicht als auch einen Verfestigungsschritt desselben umfasst, einen sequenziellen Verfahrensablauf vor. Dabei läuft das Beschichten und das anschließende Verfestigen beziehungsweise das Belichten mit hochenergetischer Strahlung stets nacheinander ab. Lediglich ein Beheizungsprozess überschneidet sich teilweise schon mit dem Beschichten. Der sequenzielle Verfahrensablauf geht mit einem entsprechenden Zeitbedarf einher, sodass an dieser Stelle Optimierungspotentiale vorhanden sind, um an dieser Stelle die ungewollte Produktivitätseinschränkung aufzuheben. Aus dem Stand der Technik sind bereits erste Ansätze bekannt. Nachfolgend werden einige Beispiele vorgestellt, welche sich im weitesten Sinne mit der zuvor erläuterten Thematik beschäftigen.The objects to be manufactured should above all automatically run through the intended manufacturing steps, with a respective transport to the individual processing stations being carried out continuously by means of correspondingly automated transport devices. When developing a continuous 3D printer in the inclined bed process, for example by using selective laser sintering technology or selective laser melting technology, the component to be manufactured is first produced in a first production area and then removed in a second area after a cooling process. Many previous approaches provide for a sequential process sequence in the actual production process, which for example includes both an application of material for the next layer and a solidification step of the same. The coating and the subsequent solidification or exposure to high-energy radiation always take place one after the other. Only one heating process partially overlaps with the coating. The sequential process flow is associated with a corresponding time requirement, so that there is optimization potential at this point in order to remove the unwanted productivity restriction at this point. Initial approaches are already known from the prior art. In the following some examples are presented which deal in the broadest sense with the topic explained above.

So ist aus der Druckschrift WO 2015/003804 A1 eine Vorrichtung und ein Verfahren zur generativen Bauteilfertigung als bekannt zu entnehmen. Insbesondere werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur laserbasierten generativen Bauteilfertigung offenbart. Die Vorrichtung umfasst dabei einen Bearbeitungskopf, mit dem mehrere voneinander getrennte Laserstrahlen nebeneinander und/oder teilweise überlappend auf die Bearbeitungsebene gerichtet werden. Der Bearbeitungskopf wird mit einer Bewegungseinrichtung über die Bearbeitungsebene bewegt, während die voneinander getrennten Laserstrahlen unabhängig voneinander in der Intensität moduliert werden, um die gewünschte Belichtungsgeometrie zu erhalten. Mit der vorgeschlagenen Vorrichtung und dem zugehörigen Verfahren lassen sich die Laserleistung und die Bauraumgröße bei der generativen Fertigung kostengünstig skalieren.So is from the pamphlet WO 2015/003804 A1 a device and a method for additive component production can be found as known. In particular, a device and a method for laser-based additive component production are disclosed. The device comprises a processing head with which several laser beams separated from one another are directed next to one another and / or partially overlapping onto the processing plane. The processing head is moved over the processing plane with a movement device, while the intensity of the laser beams, which are separated from one another, is modulated independently of one another in order to obtain the desired exposure geometry. With the proposed device and the associated method, the laser power and the size of the installation space can be cost-effectively scaled in additive manufacturing.

Aus der Druckschrift DE 102 35 434 A1 ist zudem eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts mittels eines generativen Fertigungsverfahrens als bekannt zu entnehmen. Es werden insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zur schichtweisen, generativen Herstellung von dreidimensionalen Objekten durch selektives Verfestigen eines verfestigbaren flüssigen oder pulverförmigen Aufbaumaterials vorgesehen. Durch eine Drehbewegung des Baubereichs, in dem die Objekte hergestellt werden, gegenüber einer Materialauftragevorrichtung zum Auftragen von Schichten des Aufbaumaterials und einer Verfestigungseinrichtung, können die Materialauftragevorrichtung und die Verfestigungseinrichtung gleichzeitig an unterschiedlichen Stellen des Baubereichs eingesetzt werden.From the pamphlet DE 102 35 434 A1 a device and a method for manufacturing a three-dimensional object by means of a generative manufacturing method can also be seen as known. In particular, a device and a method for the layer-by-layer, generative production of three-dimensional objects by selective solidification of a solidifiable liquid or powdery building material are provided. By rotating the construction area in which the objects are produced in relation to a material application device for applying layers of the building material and a consolidation device, the material application device and the consolidation device can be used simultaneously at different locations in the construction area.

Aus der Druckschrift WO 2018/087217 A1 ist zudem ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bearbeitung einer Werkstoffschicht mit energetischer Strahlung als bekannt zu entnehmen. Insbesondere werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bearbeitung einer Werkstoffschicht mit energetischer Strahlung, insbesondere zur Herstellung von dreidimensionalen Bauteilen durch schichtweises Aufschmelzen eines pulverförmigen Werkstoffes, offenbart. Bei dem Verfahren werden ein oder mehrere energetische Strahlen einer oder mehrerer Strahlquellen auf eine zu bearbeitende Schicht gerichtet und durch dynamische Strahlführung über die Schicht geführt, um Bereiche der Schicht zu bearbeiten. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass wenigstens einer der energetischen Strahlen durch zeitliche Modulation auf mehrere Einzelstrahlen aufgeteilt wird, die räumlich getrennt auf die zu bearbeitende Schicht gerichtet werden. Die Aufteilung erfolgt dabei so, dass die Summe der Leistungen der Einzelstrahlen abzüglich von durch die Aufteilung bedingten Leistungsverlusten jeweils der Leistung des energetischen Strahls entspricht. Mit dem vorgeschlagenen Verfahren und der zugehörigen Vorrichtung lassen sich die für die Bearbeitung eingesetzten Strahlquellen besser ausnutzen, sodass im Falle der generativen Fertigung der Anteil des wertschöpfenden Prozesses an der gesamten Prozesszeit maximiert und die Produktivität der Fertigungsanlage gesteigert werden kann.From the pamphlet WO 2018/087217 A1 a method and a device for processing a material layer with energetic radiation can also be found as known. In particular, a method and a device for processing a material layer with energetic radiation, in particular for the production of three-dimensional components by melting a powdery material layer by layer, disclosed. In the method, one or more energetic beams from one or more beam sources are directed onto a layer to be processed and guided over the layer by dynamic beam guidance in order to process areas of the layer. The method is characterized in that at least one of the energetic beams is divided into several individual beams by temporal modulation, which are spatially separated and directed onto the layer to be processed. The division takes place in such a way that the sum of the powers of the individual beams minus the power losses caused by the division corresponds in each case to the power of the energetic beam. With the proposed method and the associated device, the beam sources used for processing can be better utilized, so that in the case of additive manufacturing, the share of the value-adding process in the total process time can be maximized and the productivity of the manufacturing plant can be increased.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein alternatives Fertigungssystem und ein alternatives Verfahren jeweils für die Verwendung in einem additiven und pulverbettbasierten Fertigungsverfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Objekten bereitzustellen, welche beschleunigte Fertigungsprozesse ermöglichen.The invention is now based on the object of providing an alternative manufacturing system and an alternative method, each for use in an additive and powder-bed-based manufacturing method for manufacturing three-dimensional objects, which enable accelerated manufacturing processes.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Fertigungssystem für die Verwendung in einem additiven und pulverbettbasierten Fertigungsverfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Objekten bereitgestellt wird. Solch ein Fertigungssystem umfasst dabei eine Steuer- und Recheneinheit mit Betriebsprogramm, eine mit der Steuer- und Recheneinheit gekoppelte Beschichtereinheit zur Bereitstellung von Fertigungsmaterial auf einer Fertigungsebene des Fertigungssystems und eine mit der Steuer- und Recheneinheit gekoppelten Laservorrichtung zur Verfestigung des jeweils mittels der Beschichtereinheit aufgetragenen Fertigungsmaterials, wobei die Laservorrichtung wenigstens eine ortsfeste Lasereinheit mit einer zugehörigen Laseroptik aufweist. Während eines aktiven Fertigungsprozesses von dreidimensionalen Objekten ist dabei mittels der Steuer- und Recheneinheit in Abhängigkeit einer jeweiligen Position der Beschichtereinheit während einer Fahrt auf einer linearen Bahnbewegung über der Fertigungsebene, die wenigstens eine ortsfeste Lasereinheit vor und/oder nach der jeweiligen Position der Beschichtereinheit zum Zwecke eines Verfestigungsschritts von aufgetragenen Fertigungsmaterial schaltbar oder während eines aktiven Fertigungsprozesses von dreidimensionalen Objekten ist, dabei mittels der Steuer- und Recheneinheit in Abhängigkeit einer Position eines Laserstrahls der wenigstens einen Lasereinheit während eines Verfestigungsschritts auf einer linearen Bahnbewegung des Laserstrahls über der Fertigungsebene die Beschichtereinheit vor und/oder nach der jeweiligen Position des Laserstrahls steuerbar, sodass ein simultaner Beschichtungs- und Verfestigungsvorgang des Fertigungsmaterials realisierbar ist. Somit weist solch ein Fertigungssystem implizit jegliche Komponenten auf, welche es für die Verwendung in einem additiven und pulverbettbasierten Fertigungsverfahren qualifiziert.In a preferred embodiment of the invention, it is provided that a manufacturing system is provided for use in an additive and powder-bed-based manufacturing method for manufacturing three-dimensional objects. Such a production system comprises a control and computing unit with an operating program, a coating unit coupled to the control and computing unit for providing production material on a production level of the production system, and a laser device coupled to the control and computing unit for solidifying the production material applied by means of the coating unit , wherein the laser device has at least one stationary laser unit with associated laser optics. During an active production process of three-dimensional objects, the at least one stationary laser unit before and / or after the respective position of the coating unit is used by means of the control and computing unit, depending on a respective position of the coating unit while traveling on a linear path movement above the production level of a solidification step of applied production material or is switchable during an active production process of three-dimensional objects, by means of the control and computing unit, depending on a position of a laser beam of the at least one laser unit during a solidification step on a linear path movement of the laser beam above the production level, the coating unit in front of and / or controllable according to the respective position of the laser beam, so that a simultaneous coating and solidification process of the production material can be implemented. Thus, such a manufacturing system implicitly has any components that qualify it for use in an additive and powder-bed-based manufacturing process.

Solch ein additives und pulverbettbasiertes Fertigungsverfahren kann beispielsweise einen Drucker im Schrägbettverfahren aufweisen, wobei die Beschichtereinheit und Laservorrichtung entsprechend auf einer schrägen Ebene vor einer Prozesskammer und eine Pulverkammer angeordnet sind. Hinter der Prozesskammer schließt sich beispielsweise dann ein Pulvertunnel an. Das vorgestellte Fertigungssystem ermöglicht beschleunigte Fertigungsprozesse, da ein simultaner Beschichtungs- und Verfestigungsvorgang des Fertigungsmaterials realisierbar ist, sodass eine Verkürzung einer Zykluszeit um mehr als 50 % erreichbar ist. Mit anderen Worten wird bei dem vorgesehenen simultanen Betrieb, welcher mit dem vorgestellten Fertigungsprozess erreichbar ist, ein Bereich des aufgetragenen Fertigungsmaterials, welches beispielsweise in Form eines Pulvers und somit als Pulverbett vorgesehen sein kann, partiell verfestigt beziehungsweise belichtet und dann für die Beschichtereinheit entsprechend freigegeben. Diese kann dann, während die Laservorrichtung noch einen weiteren Bereich belichtet, schon den freigegebenen Bereich beschichten. Bei einer Anordnung mit mehreren Lasereinheiten kann dies dabei mittels der Steuer- und Recheneinheit und dem Betriebsprogramm derart vorgesehen sein, dass jeweils die Lasereinheit, welche mit der Beschichtereinheit im Betrieb kollidieren würde, zumindest temporär deaktivierbar beziehungsweise in einen deaktiven Betriebsmodus schaltbar ist, während die übrigen Lasereinheiten ihre jeweiligen Belichtungsvorgänge beziehungsweise Verfestigungsschritte fortsetzen. Damit wird eine Parallelisierung der Prozesse und eine deutliche Reduzierung der Bauzeit erreicht.Such an additive and powder-bed-based manufacturing method can, for example, have a printer in the inclined bed method, the coater unit and laser device being arranged accordingly on an inclined plane in front of a process chamber and a powder chamber. A powder tunnel, for example, then follows behind the process chamber. The manufacturing system presented enables accelerated manufacturing processes, since a simultaneous coating and hardening process of the manufacturing material can be implemented, so that a cycle time can be shortened by more than 50%. In other words, in the intended simultaneous operation, which can be achieved with the production process presented, an area of the applied production material, which can be provided in the form of a powder and thus as a powder bed, for example, is partially solidified or exposed and then released accordingly for the coating unit. This can then, while the laser device is still exposing a further area, coat the released area. In the case of an arrangement with several laser units, this can be provided by means of the control and computing unit and the operating program in such a way that the laser unit that would collide with the coating unit during operation can be at least temporarily deactivated or switched to an inactive operating mode, while the others Laser units continue their respective exposure processes or solidification steps. This enables parallelization of the processes and a significant reduction in construction time.

Dieses Vorgehen kann auch für die Rückfahrt der Beschichtereinheit angewendet werden. Die Steuer- und Recheneinheit mit Betriebsprogramm kann beispielsweise zumindest teilweise eine konventionelle speicherprogrammierbare Steuereinheit umfassen. Über entsprechende Anpassungen beziehungsweise mittels des Betriebsprogramms sind benutzerdefiniert jegliche vorgestellte Einsatzszenarien entsprechend realisierbar. So kann mittels einer weiteren softwaretechnischen Ausbaustufe ein vollständiger simultaner Betrieb zwischen der Beschichtereinheit und der wenigstens einen Lasereinheit der Laservorrichtung erfolgen. Dazu kann beispielsweise eine Bahnplanung der Laservorrichtung derart gestaltet sein, dass das Verfestigen beziehungsweise das Belichten von einer Seite in der Fertigungsebene zur anderen erfolgt. Beispielsweise kann diese Bahnplanung von links nach rechts und anschließend über dieser Bahn dann eine neue Bahn von rechts nach links vorsehen und so weiter. Eine lineare Bahnplanung unterscheidet sich dabei von einer kreisförmig geführten Materialauftragsweise erheblich und führt zu einer anderen technisch realisierbaren Gestaltungsfreiheit der zu fertigenden dreidimensionalen Objekte. Insbesondere ist es somit vermeidbar, dass während des Materialauftragens ein ungewünschter Radius der aktuell aufzutragenden Materialbahn aufgrund einer kreisförmigen Bahnführung hinzunehmen ist. Ortsfeste Lasereinheiten bieten zudem den technischen Vorteil, dass gegenüber ortsveränderlichen Systemen deutliche Genauigkeitsvorteile in der Prozessführung erreichbar sind und somit eine besonders hohe Qualität der zu erstellenden Objekte erzielbar ist. Damit ist es dann mittels des vorgestellten Fertigungssystems möglich, dass ein Bereich innerhalb dieser Laserbahnen bereits für die Beschichtereinheit freigegeben wird und somit eine weitere Parallelisierung des Prozesses erfolgt. Insbesondere, wenn nur eine Lasereinheit vorgesehen ist, ist diese zuletzt genannte Variante mit einer entsprechenden modifizierten Bahnplanung besonders vorteilhaft, um den Gesamtfertigungsprozess mittels des vorgestellten Fertigungssystems zu beschleunigen.This procedure can also be used for the return journey of the coater unit. The control and computation unit with the operating program can, for example, at least partially comprise a conventional memory-programmable control unit. Any application scenarios presented can be implemented in a user-defined manner using appropriate adjustments or using the operating program. A complete simultaneous operation between the coating unit and the at least one laser unit of the laser device can thus take place by means of a further software-technical expansion stage. For this purpose, for example, a path planning of the laser device can be designed in such a way that the solidification or the exposure takes place from one side in the production level to the other. For example, this path planning from left to right and then over this path can then provide a new path from right to left and so on. A linear path planning differs considerably from a circularly guided material application method and leads to a different technically feasible design freedom of the three-dimensional objects to be manufactured. In particular, it is thus possible to avoid an undesired radius of the material web currently to be applied due to a circular path during the material application. Stationary laser units also offer the technical advantage that, compared to portable systems, significant advantages in terms of accuracy can be achieved in process management and thus a particularly high quality of the objects to be created can be achieved. It is then possible, by means of the production system presented, that an area within these laser paths is already released for the coater unit and that the process is thus further parallelized. In particular, if only one laser unit is provided, this last-mentioned variant with a correspondingly modified path planning is particularly advantageous in order to accelerate the overall production process by means of the production system presented.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Verfahren zur Durchführung von simultanen Beschichtungs- und Verfestigungsvorgängen von Fertigungsmaterial in einem additiven und pulverbettbasierten Fertigungsverfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Objekten bereitgestellt wird. Solch ein Verfahren umfasst dabei die folgenden Schritte: Bereitstellen eines Fertigungssystems gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, Betreiben des Fertigungssystems, sodass ein simultaner Beschichtungs- und Verfestigungsvorgang des Fertigungsmaterials realisiert wird. Die zuvor genannten Vorteile gelten soweit übertragbar auch für das vorgestellte Verfahren.In a further preferred embodiment of the invention it is provided that a method for carrying out simultaneous coating and solidification processes of production material in an additive and powder-bed-based production process for the production of three-dimensional objects is provided. Such a method comprises the following steps: providing a manufacturing system according to one of claims 1 to 9, operating the manufacturing system so that a simultaneous coating and solidification process of the manufacturing material is implemented. The advantages mentioned above also apply to the procedure presented, insofar as they are transferrable.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.Further preferred embodiments of the invention emerge from the other features mentioned in the subclaims.

So ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Beschichtereinheit zwischen der Laservorrichtung und der Fertigungsebene angeordnet ist. Auf diese Weise ist ein besonders kompaktes Fertigungssystem realisierbar. Auch ist somit der vorgesehene simultane Betriebsmodus besonders gut realisierbar. Insbesondere ist es somit besonders gut möglich, in Richtung Fertigungsebene ausgesendete Laserstrahlen hochpräzise vor oder hinter eine sich aufgrund eines Beschichtungsvorgangs in Bewegung befindliche Beschichtereinheit zu platzieren, sodass ein simultaner Beschichtungs- und Verfestigungsvorgang des Fertigungsmaterials nicht nur realisierbar ist, sondern hochpräzise möglich ist, sodass ein hoher Anteil der Fertigungszeit entsprechend im simultanen Betriebsmodus durchführbar ist.In a further embodiment of the invention, it is provided that the coating unit is arranged between the laser device and the production level. In this way, a particularly compact manufacturing system can be implemented. The intended simultaneous operating mode can thus also be implemented particularly well. In particular, it is thus particularly possible to place laser beams emitted in the direction of the production level with high precision in front of or behind a coating unit that is in motion due to a coating process, so that a simultaneous coating and solidification process of the production material can not only be implemented, but is possible with high precision so that a a high proportion of the production time can be carried out accordingly in the simultaneous operating mode.

Zudem ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Fertigungsebene in einzelne Fertigungsfelder unterteilt ist, wobei eine Anzahl der Fertigungsfelder wenigstens gemäß einer jeweiligen Anzahl der Lasereinheiten vorgesehen ist, sodass eine Zuordnung von jeweils einer ortsfesten Lasereinheit zu einem jeweiligen Fertigungsfeld realisierbar ist. Auf diese Weise kann ein Anwender des vorgestellten Fertigungssystems mittels der Steuer- und Recheneinheit mit Betriebsprogramm eine besonders detaillierte Planung und Kontrolle im laufenden Betrieb durchführen, sodass ein besonders effizienter und beschleunigter Betriebsablauf realisierbar ist. Es ist somit auch im Sinne dieser Ausgestaltung vorstellbar, dass die Anzahl der Fertigungsfelder über der jeweiligen Anzahl der Lasereinheiten vorgesehen ist. Beispielsweise ist es auch vorstellbar, dass die Fertigungsebene in finite Fertigungsfelder unterteilt ist. Somit ist ein noch intensiverer simultaner Betrieb des Prozesses erreichbar. Insofern legt die Anzahl der Lasereinheiten nicht zwangsläufig die Anzahl der Fertigungsfelder fest.In addition, a further embodiment of the invention provides that the production level is divided into individual production fields, with a number of production fields being provided at least according to a respective number of laser units, so that an assignment of one fixed laser unit to a respective production field can be realized. In this way, a user of the manufacturing system presented can use the control and computing unit with the operating program to carry out particularly detailed planning and control during ongoing operation, so that a particularly efficient and accelerated operating sequence can be implemented. It is therefore also conceivable in the sense of this embodiment that the number of production fields is provided over the respective number of laser units. For example, it is also conceivable that the production level is divided into finite production fields. Thus, an even more intensive simultaneous operation of the process can be achieved. In this respect, the number of laser units does not necessarily determine the number of production fields.

Auch ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die wenigstens eine ortsfeste Lasereinheit für Fertigungsfelder, welche zumindest teilweise von der aktuellen Position der Beschichtereinheit überdeckt sind, mittels der Steuer- und Recheneinheit für die Dauer der Überdeckung vorübergehend deaktivierbar sind oder wobei die wenigstens eine ortsfeste Lasereinheit für Fertigungsfelder mittels der Steuer- und Recheneinheit und eines intelligenten Zusatzprogramms für die Steuer- und Recheneinheit steuerbar ist, wobei das intelligente Zusatzprogramm ausgelegt ist, jeweilige Laserbahnen so vorzusehen, dass der Beschichtungsprozess ohne Einschränkungen durchführbar ist. Auf diese Weise können auch im simultanen Betriebsmodus ungewollte Kollisionen zwischen der Beschichtereinheit und der Laservorrichtung zuverlässig unterbunden werden, sodass ein besonders sicherer Fertigungsprozess auch während eines simultanen Betriebsmodus gewährleistbar ist. Somit kann auch ein noch intensiverer simultaner Betrieb erreicht werden.In a further embodiment of the invention it is also provided that the at least one stationary laser unit for production fields, which are at least partially covered by the current position of the coating unit, can be temporarily deactivated by means of the control and computing unit for the duration of the covering, or the at least one Fixed laser unit for production fields can be controlled by means of the control and processing unit and an intelligent additional program for the control and processing unit, the intelligent additional program being designed to provide respective laser paths so that the coating process can be carried out without restrictions. In this way, unwanted collisions between the coater unit and the laser device can also be reliably prevented in the simultaneous operating mode, so that a particularly safe manufacturing process can also be ensured during a simultaneous operating mode. This means that even more intensive simultaneous operation can be achieved.

Ferner ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die einzelnen Fertigungsfelder einzeln mittels einer mit der Steuer- und Recheneinheit gekoppelten Heizvorrichtung beheizbar sind, sodass das aufgetragene Fertigungsmaterial vor, während und nach einem jeweiligen Verfestigungsschritt beheizbar ist. Somit kann diese zusätzliche Funktionalität den zuvor erläuterten simultanen Betriebsmodus des vorgestellten Fertigungssystems unterstützen.Furthermore, in a further embodiment of the invention it is provided that the individual production fields can be heated individually by means of a heating device coupled to the control and computing unit, so that the applied production material can be heated before, during and after a respective solidification step. This additional functionality can thus support the previously explained simultaneous operating mode of the manufacturing system presented.

Des Weiteren ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Heizvorrichtung je Fertigungsfeld ein Heizstrahlelement umfasst, wobei die jeweiligen Heizstrahlelemente zwischen der Lasereinheit und der Beschichtereinheit vorgesehen sind. Diese Anordnung unterstützt den zuvor erläuterten simultanen Betriebsmodus auf vorteilhafte Weise, da somit besonders zuverlässig eine vorteilhafte Abdeckung der gesamten Fertigungsebene mit Prozesswärme gegeben ist, sodass ein besonders gleichmäßiger und somit zuverlässiger Fertigungsprozess mittels des vorgestellten Fertigungssystems gewährleistbar ist.Furthermore, in a further embodiment of the invention it is provided that the heating device comprises a radiant heat element for each production field, the respective radiant heat elements being provided between the laser unit and the coating unit. This arrangement supports the previously explained simultaneous operating mode in an advantageous manner, since an advantageous coverage of the entire production level with process heat is therefore particularly reliable, so that a particularly uniform and thus reliable production process can be ensured by means of the production system presented.

Zudem ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Heizvorrichtung je Fertigungsfeld wenigstens ein Heizelement umfasst, wobei das wenigstens eine Heizelement im Wesentlichen stabförmig ist und über einem jeweiligen Randbereich des Fertigungsfeldes zwischen der Lasereinheit und der Beschichtereinheit vorgesehen ist. Diese Anordnung unterstützt ebenfalls den zuvor erläuterten simultanen Betriebsmodus auf vorteilhafte Weise, da somit besonders zuverlässig eine vorteilhafte Abdeckung der gesamten Fertigungsebene mit Prozesswärme gegeben ist, sodass ein besonders gleichmäßiger und somit zuverlässiger Fertigungsprozess mittels des vorgestellten Fertigungssystems gewährleistbar ist.In addition, a further embodiment of the invention provides that the heating device comprises at least one heating element per production field, the at least one heating element being essentially rod-shaped and being provided over a respective edge area of the production field between the laser unit and the coater unit. This arrangement also supports the previously explained simultaneous operating mode in an advantageous manner, since the entire production level is advantageously covered with process heat in a particularly reliable manner, so that a particularly uniform and thus reliable production process can be ensured by means of the production system presented.

Auch ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Fertigungssystem zudem eine mit der Steuer- und Recheneinheit gekoppelte Wärmebildkameravorrichtung und/oder eine Pyrometervorrichtung umfasst, welche jeweils ausgelegt sind, während des aktiven Fertigungsprozesses wenigstens eine Information über das aufgetragene Fertigungsmaterial in der Fertigungsebene zu erfassen, sodass in Abhängigkeit dieser wenigstens einen Information eine Intensität der wenigstens einen Lasereinheit schaltbar ist. Auf diese Weise ist es zusätzlich möglich, eine prozessabhängige Steuerung der jeweiligen Laserstrahlen beziehungsweise allgemein der Laservorrichtung bereitzustellen. Dabei erfasst die Wärmebildkameravorrichtung und/oder die Pyrometervorrichtung, welche beispielsweise zumindest eine Wärmebildkamera beziehungsweise zumindest ein Pyrometer oder jeweils eine vergleichbare Komponente umfasst, eine aktuell sich während des Fertigungsprozesses einstellende Temperaturverteilung des Pulverbettes beziehungsweise des aufgetragenen Fertigungsmaterials in der Fertigungsebene, sodass eine prozessabhängige Laserbahn und ein entsprechend paralleler Beschichtungsvorgang planbar und realisierbar ist. Dadurch ist es möglich, neben einer Verbesserung der Bauteilqualität, eine noch kürzere Zykluszeit zu realisieren. Zudem ist es somit möglich, gezielt die Heizvorrichtung oder einzelne Elemente davon in Abhängigkeit der gemessenen Werte zu steuern. Somit kann eine besonders gleichmäßige Pulverbetttemperatur erreicht werden.In a further embodiment of the invention, it is also provided that the manufacturing system also includes a thermal imaging camera device coupled to the control and computing unit and / or a pyrometer device, each of which is designed to provide at least one piece of information about the applied manufacturing material in the manufacturing level during the active manufacturing process detect, so that an intensity of the at least one laser unit can be switched as a function of this at least one item of information. In this way, it is also possible to provide process-dependent control of the respective laser beams or, in general, of the laser device. The thermal imaging camera device and / or the pyrometer device, which includes, for example, at least one thermal imaging camera or at least one pyrometer or a comparable component in each case, records a temperature distribution of the powder bed or the applied production material in the production level that is currently being set during the production process, so that a process-dependent laser path and a corresponding parallel coating process can be planned and implemented. This makes it possible to achieve an even shorter cycle time in addition to improving the component quality. In addition, it is thus possible to control the heating device or individual elements thereof in a targeted manner as a function of the measured values. A particularly uniform powder bed temperature can thus be achieved.

Schlussendlich ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass sechs Lasereinheiten oder sechs Doppel-Lasereinheiten mit jeweiligen zugehörigen Laseroptiken vorgesehen sind. Diese Anzahl lässt sich besonders gut in einer symmetrischen Anordnung, beispielsweise zwei mal drei, über der Fertigungsebene vorsehen, sodass ein besonders guter simultaner Beschichtungs- und Verfestigungsvorgang des Fertigungsmaterials realisierbar ist.Finally, in a further embodiment of the invention it is provided that six laser units or six double laser units with respective associated laser optics are provided. This number can be provided particularly well in a symmetrical arrangement, for example two times three, above the production level, so that a particularly good simultaneous coating and solidification process of the production material can be implemented.

Insofern kann alternativ auch eine Doppelbelegung der Lasereinheiten stattfinden. Dabei werden beispielsweise sechs Lasereinheiten symmetrisch angeordnet und weitere (asymmetrische) Einheiten belichten nochmals diese Fläche, sodass eine weitere Beschleunigung des Fertigungsprozesses erreichbar ist. Beispielsweise ist diese Variante dann umsetzbar beziehungsweise einsetzbar, wenn stets ähnliche Bauteile zu belichten sind und dabei ein gesonderter Bereich des Laserfelds einen besonders hohen Belichtungsaufwand aufweist. Dabei könnte dieser zykluszeitbegrenzende Prozessschritt des Laserns deutlich verkürzt werden.In this respect, the laser units can alternatively also be used twice. For example, six laser units are arranged symmetrically and further (asymmetrical) units expose this area again, so that a further acceleration of the manufacturing process can be achieved. For example, this variant can be implemented or used when similar components are always to be exposed and a separate area of the laser field has a particularly high exposure effort. This cycle time-limiting process step of lasering could be significantly shortened.

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

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

  • 1 eine schematische Seitenansicht von einem Fertigungssystem für die Verwendung in einem additiven und pulverbettbasierten Fertigungsverfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Objekten;
  • 2 eine detaillierte schematische Seitenansicht von einem Fertigungssystem für die Verwendung in einem additiven und pulverbettbasierten Fertigungsverfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Objekten;
  • 3 eine schematische Perspektivansicht von einem Fertigungssystem für die Verwendung in einem additiven und pulverbettbasierten Fertigungsverfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Objekten;
  • 4 eine weitere schematische Perspektivansicht von einem Fertigungssystem für die Verwendung in einem additiven und pulverbettbasierten Fertigungsverfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Objekten;
  • 5 ein Verfahrensablaufdiagramm von einem Verfahren zur Durchführung von simultanen Beschichtungs- und Verfestigungsvorgängen von Fertigungsmaterial in einem additiven und pulverbettbasierten Fertigungsverfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Objekten.
The invention is explained below in exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:
  • 1 a schematic side view of a manufacturing system for use in an additive and powder bed-based manufacturing process for the manufacture of three-dimensional objects;
  • 2 a detailed schematic side view of a manufacturing system for use in an additive and powder bed-based manufacturing process for the manufacture of three-dimensional objects;
  • 3 a schematic perspective view of a manufacturing system for use in an additive and powder bed-based manufacturing process for the manufacture of three-dimensional objects;
  • 4th a further schematic perspective view of a manufacturing system for use in an additive and powder-bed-based manufacturing process for the manufacture of three-dimensional objects;
  • 5 a process flow diagram of a method for performing simultaneous coating and solidification processes of production material in an additive and powder bed-based production process for the production of three-dimensional objects.

1 zeigt eine schematische Seitenansicht von einem Fertigungssystem 10 für die Verwendung in einem additiven und pulverbettbasierten Fertigungsverfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Objekten. Insbesondere wird eine mögliche Ausführungsvariante von solch einem Fertigungssystem 10 dargestellt. Das Fertigungssystem 10 ist dabei mit einem Schrägbettdrucker 12 für den Einsatz in einem additiven Fertigungsverfahren dargestellt. In dieser stark vereinfachten Darstellung werden lediglich in groben Zügen die einzelnen Stationen eines in solch einem Fertigungssystem 10 betriebenen Verfahrens dargestellt. Bezogen auf die Bildebene wird links in einem ersten Schritt gedruckt. Dafür ist eine Laservorrichtung 14 mit nicht näher gezeigten Lasereinheiten mit zugehörigen ebenfalls in dieser 1 nicht näher dargestellten Laseroptiken in einer Prozesskammer 16 schematisch dargestellt, welche mittels eines Laserstrahls 18, welcher beispielsweise von einer der nicht näher dargestellten Lasereinheiten der Laservorrichtung 14 emittiert wird, ein zuvor durch eine Beschichtereinheit 20 aufgetragenes Fertigungsmaterial in Form eines Pulvers bearbeitet, sodass ein Gegenstand 22 schichtweise gedruckt werden kann. Der Laserstrahl 18 trifft dabei auf einen noch nicht fertig erstellten Gegenstand 22, welcher in einem Pulverbettbereich 24 vorgesehen ist. Der Pulverbettbereich 24 kann beispielsweise in einer zumindest teilweise geschlossenen in der Prozesskammer 16 angeordneten Pulverkammer 26 vorgesehen sein. Der Gegenstand 22 wird dabei während des Druckvorgangs von links nach rechts auf einem dafür vorgesehenen Transportsystem 28 bewegt. Während dieser Bewegung kann die Beschichtungsvorrichtung 20 entsprechend die nächste Schicht auf den Gegenstand 22 beschichten, welche anschließend oder noch während des Auftragens mittels der Laservorrichtung 14 bearbeitet wird. Die Prozesskammer 16 ist hier nur schematisch dargestellt und kann andere Formen aufweisen. Insbesondere kann diese Prozesskammer 16 getrennt von dem Pulverbettbereich 24 vorgesehen sein. Im Anschluss an das Drucken wird der Gegenstand 22 außerhalb der Prozesskammer 16 entpackt, wobei überschüssiges Fertigungsmaterial 30 in einen unterhalb des Transportsystems 28 positionierten Sammler 32 fällt. Nach dem Entpacken schließen sich im rechten Bildbereich noch die Schritte der Handhabung und Reinigung an. 1 shows a schematic side view of a manufacturing system 10 for use in an additive and powder-bed-based manufacturing process for the manufacture of three-dimensional objects. In particular, one possible variant of such a manufacturing system is shown 10 shown. The manufacturing system 10 is with a slant bed printer 12th shown for use in an additive manufacturing process. In this greatly simplified representation, the individual stations of a production system of this type are only roughly outlined 10 operated procedure. In relation to the image plane, the first step is to print on the left. That's what a laser device is for 14th with laser units not shown in detail with associated also in this one 1 laser optics not shown in detail in a process chamber 16 shown schematically, which by means of a laser beam 18th which, for example, from one of the laser units of the laser device, not shown in detail 14th is emitted, a previously by a coater unit 20th Applied manufacturing material processed in the form of a powder, so that an object 22nd can be printed in layers. The laser beam 18th encounters an object that has not yet been completed 22nd which is in a powder bed area 24 is provided. The powder bed area 24 can for example in an at least partially closed in the process chamber 16 arranged powder chamber 26th be provided. The object 22nd is from left to right during the printing process on a transport system provided for this purpose 28 emotional. During this movement, the coating device 20th correspondingly the next layer on the object 22nd coat, which then or during the application by means of the laser device 14th is processed. The process chamber 16 is shown here only schematically and can have other shapes. In particular, this process chamber 16 separated from the powder bed area 24 be provided. Following the printing, the item becomes 22nd outside the process chamber 16 unpacked, leaving excess manufacturing material 30th in one below the transport system 28 positioned collector 32 falls. After unpacking, the steps for handling and cleaning follow in the right-hand area of the screen.

2 zeigt eine detaillierte schematische Seitenansicht von einem Fertigungssystem 10 für die Verwendung in einem additiven und pulverbettbasierten Fertigungsverfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Objekten. Es handelt sich dabei insbesondere um eine detaillierte Ansicht des in 1 dargestellten Fertigungssystems 10. Es werden somit die in 1 bereits eingeführten Bezugszeichen auch in dieser 2 verwendet, ohne dass diese an dieser Stelle erneut eingeführt werden. Die dargestellte Laservorrichtung 14 ist hier mit insgesamt drei Lasereinheiten 34 mit jeweils zugehörigen Laseroptiken 36 dargestellt. In einer nicht näher gezeigten Ausführungsvariante ist es jedoch vorstellbar, dass lediglich eine Lasereinheit 34 mit zugehöriger Laseroptik 36 vorgesehen ist. Auch können mehr als drei solcher Einheiten in beliebiger Anzahl vorgesehen sein. Die Darstellung ist an dieser Stelle stark vereinfacht, wobei die jeweiligen Lasereinheiten 34 mit den jeweiligen zugehörigen Laseroptiken 36 als eine bauliche Einheit dargestellt sind. Es ist jedoch vorstellbar, dass diese beiden Komponenten separat voneinander vorgehalten sind und eben mittels der jeweiligen zugehörigen Laseroptiken 36 die ausgesendeten Laserstrahlen 18 entsprechend in Richtung einer Fertigungsebene 38 des Fertigungssystems 10 lenkbar sind. Zwischen den Lasereinheiten 34 mit den jeweiligen zugehörigen Laseroptiken 36 und der Fertigungsebene 38 des Fertigungssystems 10 ist zudem (wie in 1) eine Beschichtereinheit 20 dargestellt, welche über der Fertigungsebene 10 in einem benutzerdefinierten Abstand in beide Richtungen bewegbar ausgelegt ist, sodass eine definierte Menge an nicht näher dargestelltem Fertigungsmaterial appliziert beziehungsweise dort auftragbar ist. Die Lasereinheiten 34 sind in aufsteigender Reihenfolge von unten links nach oben rechts nummeriert (bezogen auf die Bildebene). Das Fertigungssystem 10 befindet sich in dem Zustand eines aktiven Fertigungsprozesses von dreidimensionalen Objekten beziehungsweise von den Gegenständen 22. Dies ist dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die dargestellte Beschichtereinheit 20 als auch die jeweiligen Lasereinheiten 34 aktiv sind. Ein Bewegungspfeil 40 an der Beschichtereinheit 20 deutet an, dass sich diese in Bewegung befindet und in Begriff ist, eine weitere Materialschicht von dem Fertigungsmaterial beziehungsweise von dem Fertigungspulver aufzutragen. Mittels einer schematisch und stark vereinfacht dargestellten Steuer- und Recheneinheit 42 mit Betriebsprogramm 44 sind in Abhängigkeit einer jeweiligen Position der Beschichtereinheit 20 während einer Fahrt auf einer linearen Bahnbewegung über der Fertigungsebene 38 die drei ortsfesten Lasereinheiten 34 vor und/oder nach der jeweiligen Position der Beschichtereinheit 20 zum Zwecke eines Verfestigungsschritts von aufgetragenen Fertigungsmaterial schaltbar, sodass ein simultaner Beschichtungs- und Verfestigungsvorgang des Fertigungsmaterials realisierbar ist. Jeweils an der Position, wo sich die Beschichtereinheit 20 befindet, ist die jeweilige Lasereinheit 34 deaktiviert. In der 2 ist dies für die Position der Beschichtereinheit 20 links unten (bezogen auf die Bildebene) der Fall. Die erste Lasereinheit 34 ist demnach vorübergehend beziehungsweise temporär deaktiviert und sendet demnach momentan keinen Laserstrahl 18 aus. Zwischen der dargestellten Steuer- und Recheneinheit 42 mit Betriebsprogramm 44 und der Laservorrichtung 14 beziehungsweise der Beschichtereinheit 20 und jeglichen weiteren Komponenten des Fertigungssystems 10 visualisiert ein Doppelpfeil 46 den interaktiven funktionellen Zusammenhang. Als weitere Komponenten sind in dieser 2 vier Heizstrahlelemente 48 dargestellt, welche zwischen den Lasereinheiten 34 und der Beschichtereinheit 20 in der Prozesskammer 16 angeordnet sind. Abstände sowie bauliche Ausführungsformen dieser vier Heizstrahlelemente 48 sind dabei je nach Einsatzzweck und zu fertigendem Gegenstand 22 frei wählbar und können in nicht näher dargestellten Ausführungsvarianten des vorgestellten Fertigungssystems 10 entsprechend variieren. In einer ebenfalls nicht näher dargestellten Variante des Fertigungssystems 10 ist es zudem vorstellbar, dass während eines aktiven Fertigungsprozesses von dreidimensionalen Objekten beziehungsweise Gegenständen 22 mittels der Steuer- und Recheneinheit 42 in Abhängigkeit einer jeweiligen Position eines Laserstrahls 18 der wenigstens einen Lasereinheit 34 während eines Verfestigungsschritts auf einer linearen Bahnbewegung des Laserstrahls 18 über der Fertigungsebene 38 die Beschichtereinheit 20 vor und/oder nach der jeweiligen Position des Laserstrahls 18 steuerbar ist, sodass ein simultaner Beschichtungs- und Verfestigungsvorgang des Fertigungsmaterials realisierbar ist. 2 Figure 3 shows a detailed schematic side view of a manufacturing system 10 for use in an additive and powder-bed-based manufacturing process for the manufacture of three-dimensional objects. In particular, it is a detailed view of the in 1 illustrated manufacturing system 10 . The in 1 already introduced reference numerals also in this 2 used without introducing them again at this point. The illustrated laser device 14th is here with a total of three laser units 34 with associated laser optics 36 shown. In an embodiment variant not shown in detail, however, it is conceivable that only one laser unit 34 with associated laser optics 36 is provided. Any number of more than three such units can also be provided. The representation is greatly simplified at this point, with the respective laser units 34 with the respective associated laser optics 36 are shown as a structural unit. However, it is conceivable that these two components are kept separately from one another and precisely by means of the respective associated laser optics 36 the emitted laser beams 18th accordingly in the direction of a production level 38 of the manufacturing system 10 are steerable. Between the laser units 34 with the respective associated laser optics 36 and the production level 38 of the manufacturing system 10 is also (as in 1 ) a coater unit 20th shown, which is above the production level 10 is designed to be movable at a user-defined distance in both directions, so that a defined amount of manufacturing material (not shown in detail) is applied or can be applied there. The laser units 34 are numbered in ascending order from bottom left to top right (in relation to the image level). The manufacturing system 10 is in the state of an active manufacturing process of three-dimensional objects or of the objects 22nd . This is characterized in that both the illustrated application unit 20th as well as the respective laser units 34 are active. A movement arrow 40 on the coater unit 20th indicates that this is in motion and is about to apply a further material layer of the production material or of the production powder. By means of a control and computing unit shown schematically and in a greatly simplified manner 42 with operating program 44 are dependent on the respective position of the coater unit 20th while traveling on a linear path movement above the production level 38 the three stationary laser units 34 before and / or after the respective position of the application unit 20th switchable for the purpose of a solidification step of applied production material, so that a simultaneous coating and solidification process of the production material can be realized. In each case at the position where the coater unit is 20th is the respective laser unit 34 deactivated. In the 2 this is for the position of the coater unit 20th the case at the bottom left (in relation to the image plane). The first laser unit 34 is therefore temporarily or temporarily deactivated and is therefore currently transmitting no laser beam 18th the end. Between the illustrated control and computing unit 42 with operating program 44 and the laser device 14th or the coater unit 20th and any other components of the manufacturing system 10 visualizes a double arrow 46 the interactive functional context. As further components are in this 2 four radiant heaters 48 shown which between the laser units 34 and the coater unit 20th in the process chamber 16 are arranged. Distances and structural designs of these four radiant heaters 48 are depending on the purpose and the object to be manufactured 22nd freely selectable and can in not shown design variants of the manufacturing system presented 10 vary accordingly. In a variant of the manufacturing system that is also not shown in detail 10 it is also conceivable that during an active manufacturing process of three-dimensional objects or items 22nd by means of the control and computing unit 42 depending on a respective position of a laser beam 18th the at least one laser unit 34 during a solidification step on a linear path movement of the laser beam 18th above the production level 38 the coater unit 20th before and / or after the respective position of the laser beam 18th is controllable, so that a simultaneous coating and solidification process of the production material can be realized.

3 zeigt eine schematische Perspektivansicht von einem Fertigungssystem 10 für die Verwendung in einem additiven und pulverbettbasierten Fertigungsverfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Objekten. Es werden dabei die gleichen Bezugszeichen verwendet, welche in den 1 bis 2 bereits verwendet werden, sodass diese nicht erneut eingeführt werden. Insbesondere ist in dieser 3 eine beispielhafte Anordnung von sechs Lasereinheiten 34 der Laservorrichtung 14 dargestellt. Jeweils drei Lasereinheiten 34 sind dabei an sich gegenüberliegenden Randbereichen einer Fertigungsebene 38 des Fertigungssystems 10 angeordnet dargestellt, wobei die drei Lasereinheiten 34 auf der schräg ausgerichteten Fertigungsebene 38 leicht versetzt übereinander vorgesehen sind. Im Wesentlichen auf gleicher Höhe sind über einem mittig vorgesehenen Hauptbereich der Fertigungsebene 38 sechs Laseroptiken 36 dargestellt, wobei jeweils eine Laseroptik 36 jeweilig zu einer der dargestellten Lasereinheiten 34 zugehörig ist. Form und Ausgestaltungen der Lasereinheiten 34 und Laseroptiken 36 sind in anderen nicht dargestellten Ausführungsformen des vorgestellten Fertigungssystems 10 frei variierbar. 3 Figure 11 shows a schematic perspective view of a manufacturing system 10 for use in an additive and powder-bed-based manufacturing process for the manufacture of three-dimensional objects. The same reference numerals are used here, which are in the 1 until 2 are already in use, so they will not be reintroduced. In particular, this is 3 an exemplary arrangement of six laser units 34 the laser device 14th shown. Three laser units each 34 are on opposite edge areas of a production level 38 of the manufacturing system 10 shown arranged, with the three laser units 34 on the inclined production level 38 are provided slightly offset one above the other. The production level is essentially at the same height above a main area provided in the middle 38 six laser optics 36 shown, each with a laser optics 36 each to one of the laser units shown 34 is associated. Shape and configurations of the laser units 34 and laser optics 36 are in other non-illustrated embodiments of the manufacturing system presented 10 freely variable.

4 zeigt eine weitere schematische Perspektivansicht von einem Fertigungssystem 10 für die Verwendung in einem additiven und pulverbettbasierten Fertigungsverfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Objekten. Es werden dabei die gleiche Bezugszeichen verwendet, welche in den 1 bis 2 bereits verwendet werden, sodass diese an dieser Stelle nicht erneut eingeführt werden. Es handelt sich bei dem hier in 4 dargestellten Fertigungssystem 10 um einen grundsätzlich ähnlichen Aufbau, wie dieser bereits in 3 dargestellt ist. Dabei sind in dieser 4 die Lasereinheiten 34 und Laseroptiken 36 nicht dargestellt, sodass ein direkter Blick auf die Fertigungsebene 38 des Fertigungssystems 10 frei ist. 4th Figure 11 shows a further schematic perspective view of a manufacturing system 10 for use in an additive and powder-bed-based manufacturing process for the manufacture of three-dimensional objects. The same reference numerals are used here, which are in the 1 until 2 are already in use, so they will not be introduced again at this point. It's the one here in 4th illustrated manufacturing system 10 a structure that is basically similar to that already in 3 is shown. Here are in this 4th the laser units 34 and laser optics 36 not shown, so a direct view of the production level 38 of the manufacturing system 10 free is.

Die Fertigungsebene 38 ist zudem in einzelne Fertigungsfelder 49 aufgeteilt, wobei in dieser dargestellten Ausführungsvariante insgesamt sechs Fertigungsfelder 49 vorgesehen sind, welche jeweils im Wesentlichen rechteckig und im Wesentlich in gleicher Größe vorgesehen sind. Aufteilung, Anzahl, Anordnung sowie jegliche andere Gestaltungsgrößen dieser Fertigungsfelder 49 sind in weiteren nicht näher dargestellten Ausführungsvarianten des vorgestellten Fertigungssystems 10 frei wählbar und insbesondere in Abhängigkeit von einem jeweiligen Einsatzzweck des Fertigungssystems 10 frei variierbar. Die Fertigungsfelder 49 sind von unten nach oben (bezogen auf die Bildebene) durchnummeriert dargestellt. Die Beschichtereinheit 20 ist somit vor den Fertigungsfeldern 49 eins und zwei positioniert beziehungsweise überdeckt ansatzweise diese bereits, sodass die nicht näher dargestellten Lasereinheiten 34 mit zugehörigen Laseroptiken 36 in diesem Bereich der Fertigungsfelder 49 eins und zwei deaktiviert sind. Zudem ist die Beschichtereinheit 20 des Fertigungssystems 10 nunmehr zu erkennen, welche sich über die gesamte Breite der Fertigungsebene 38 erstreckt. Auch ist nunmehr der Blick auf eine beispielhafte Ausführungsform einer Heizvorrichtung 50 des Fertigungssystems 10 dargestellt. Diese Heizvorrichtung 50 umfasst dabei ein Gitter aus einzelnen Heizelementen 52, welche im Wesentlichen stabförmig vorgesehen sind und in einem jeweiligen Randbereich der jeweiligen Fertigungsfelder 49 vorgesehen sind. Dabei sind diese Heizelemente 52 zwischen den in dieser 4 nicht näher dargestellten Lasereinheiten 34 und der Beschichtereinheit 20 vorgesehen.The manufacturing level 38 is also in individual production fields 49 divided, with a total of six production fields in this embodiment variant shown 49 are provided, which are each provided essentially rectangular and essentially the same size. Distribution, number, arrangement as well as any other design parameters of these production fields 49 are in further not shown design variants of the presented manufacturing system 10 freely selectable and in particular depending on a particular application of the manufacturing system 10 freely variable. The manufacturing fields 49 are shown numbered from bottom to top (in relation to the image plane). The coater unit 20th is thus in front of the production fields 49 one and two positions or already covers them to some extent, so that the laser units not shown in detail 34 with associated laser optics 36 in this area of manufacturing fields 49 one and two are disabled. In addition, there is the coater unit 20th of the manufacturing system 10 Now you can see which is across the entire width of the production level 38 extends. The view now is also of an exemplary embodiment of a heating device 50 of the manufacturing system 10 shown. This heater 50 comprises a grid of individual heating elements 52 , which are provided essentially rod-shaped and in a respective edge area of the respective production fields 49 are provided. There are these heating elements 52 between those in this 4th laser units not shown in detail 34 and the coater unit 20th intended.

5 zeigt ein Verfahrensablaufdiagramm 100 von einem Verfahren zur Durchführung von simultanen Beschichtungs- und Verfestigungsvorgängen von Fertigungsmaterial in einem additiven und pulverbettbasierten Fertigungsverfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Objekten. In einem ersten Verfahrensschritt 110 wird ein Fertigungssystem 10 gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 bereitgestellt. In einem zweiten Verfahrensschritt 120 wird das Fertigungssystem 10 betrieben, sodass ein simultaner Beschichtungs- und Verfestigungsvorgang des Fertigungsmaterials realisiert wird. 5 shows a process flow diagram 100 of a method for the implementation of simultaneous coating and solidification processes of production material in an additive and powder bed-based production process for the production of three-dimensional objects. In a first process step 110 becomes a manufacturing system 10 according to any one of claims 1 to 9 provided. In a second process step 120 becomes the manufacturing system 10 operated so that a simultaneous coating and solidification process of the production material is realized.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010
FertigungssystemManufacturing system
1212th
SchrägbettdruckerSlant bed printer
1414th
LaservorrichtungLaser device
1616
ProzesskammerProcess chamber
1818th
Laserstrahllaser beam
2020th
BeschichtereinheitCoater unit
2222nd
Gegenstandobject
2424
PulverbettbereichPowder bed area
2626th
PulverkammerPowder chamber
2828
TransportsystemTransport system
3030th
FertigungsmaterialManufacturing material
3232
SammlerCollector
3434
LasereinheitLaser unit
3636
LaseroptikLaser optics
3838
FertigungsebeneManufacturing level
4040
BewegungspfeilMovement arrow
4242
Steuer- und RecheneinheitControl and arithmetic unit
4444
BetriebsprogrammOperating program
4646
DoppelpfeilDouble arrow
4848
HeizstrahlelementRadiant heater element
4949
FertigungsfeldManufacturing field
5050
HeizvorrichtungHeater
5252
HeizelementHeating element
100100
VerfahrensablaufdiagrammProcess flow diagram
110110
erster Verfahrensschrittfirst procedural step
120120
zweiter Verfahrensschrittsecond procedural step

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • WO 2015/003804 A1 [0004]WO 2015/003804 A1 [0004]
  • DE 10235434 A1 [0005]DE 10235434 A1 [0005]
  • WO 2018/087217 A1 [0006]WO 2018/087217 A1 [0006]

Claims (10)

Fertigungssystem (10) für die Verwendung in einem additiven und pulverbettbasierten Fertigungsverfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Objekten, umfassend eine Steuer- und Recheneinheit (42) mit Betriebsprogramm (44), eine mit der Steuer- und Recheneinheit (42) gekoppelte Beschichtereinheit (20) zur Bereitstellung von Fertigungsmaterial auf einer Fertigungsebene (38) des Fertigungssystems (10), eine mit der Steuer- und Recheneinheit (42) gekoppelten Laservorrichtung (14) zur Verfestigung des jeweils mittels der Beschichtereinheit (20) aufgetragenen Fertigungsmaterials, wobei die Laservorrichtung (14) wenigstens eine ortsfeste Lasereinheit (34) mit einer zugehörigen Laseroptik (36) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass während eines aktiven Fertigungsprozesses von dreidimensionalen Objekten mittels der Steuer- und Recheneinheit (42) in Abhängigkeit einer jeweiligen Position der Beschichtereinheit (20) während einer Fahrt auf einer linearen Bahnbewegung über der Fertigungsebene (38) die wenigstens eine ortsfeste Lasereinheit (34) vor und/oder nach der jeweiligen Position der Beschichtereinheit (20) zum Zwecke eines Verfestigungsschritts von aufgetragenen Fertigungsmaterial (30) schaltbar ist oder, dass während eines aktiven Fertigungsprozesses von dreidimensionalen Objekten mittels der Steuer- und Recheneinheit (42) in Abhängigkeit einer jeweiligen Position eines Laserstrahls (18) der wenigstens einen Lasereinheit (34) während eines Verfestigungsschritts auf einer linearen Bahnbewegung des Laserstrahls (18) über der Fertigungsebene (38) die Beschichtereinheit (20) vor und/oder nach der jeweiligen Position des Laserstrahls (18) steuerbar ist, sodass ein simultaner Beschichtungs- und Verfestigungsvorgang des Fertigungsmaterials (30) realisierbar ist.Manufacturing system (10) for use in an additive and powder-bed-based manufacturing process for the manufacture of three-dimensional objects, comprising a control and computing unit (42) with an operating program (44), a coating unit (20) coupled to the control and computing unit (42) for Provision of production material on a production level (38) of the production system (10), a laser device (14) coupled to the control and computing unit (42) for solidifying the production material applied by means of the coating unit (20), the laser device (14) at least a stationary laser unit (34) with associated laser optics (36), characterized in that during an active manufacturing process of three-dimensional objects by means of the control and computing unit (42) depending on a respective position of the coating unit (20) during a journey on a linear path movement above the production level (38) the at least one stationary laser unit (34) can be switched before and / or after the respective position of the application unit (20) for the purpose of a solidification step of applied production material (30) or that during an active production process of three-dimensional objects by means of the control and arithmetic unit (42) as a function of a respective position of a laser beam (18) of the at least one laser unit (34) during a solidification step on a linear path movement of the laser beam (18) over the production level (38) before and / or after the coating unit (20) the respective position of the laser beam (18) can be controlled, so that a simultaneous coating and solidification process of the production material (30) can be implemented. Fertigungssystem (10) nach Anspruch 1, wobei die Beschichtereinheit (20) zwischen der Laservorrichtung (14) und der Fertigungsebene (38) angeordnet ist.Manufacturing system (10) according to Claim 1 , wherein the application unit (20) is arranged between the laser device (14) and the production level (38). Fertigungssystem (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Fertigungsebene (38) in einzelne Fertigungsfelder (46) unterteilt ist, wobei eine Anzahl der Fertigungsfelder (49) wenigstens gemäß einer jeweiligen Anzahl der Lasereinheiten (34) vorgesehen ist, sodass eine Zuordnung von jeweils einer ortsfesten Lasereinheit (34) zu einem jeweiligen Fertigungsfeld (49) realisierbar ist.Manufacturing system (10) according to one of the preceding claims, wherein the manufacturing level (38) is divided into individual manufacturing fields (46), a number of the manufacturing fields (49) being provided at least according to a respective number of the laser units (34), so that an assignment of a stationary laser unit (34) can be implemented for a respective production field (49). Fertigungssystem (10) nach Anspruch 3, wobei die wenigstens eine ortsfeste Lasereinheit (34) für Fertigungsfelder (49), welche zumindest teilweise von der aktuellen Position der Beschichtereinheit (20) überdeckt sind, mittels der Steuer- und Recheneinheit (42) für die Dauer der Überdeckung vorübergehend deaktivierbar sind, oder wobei die wenigstens eine ortsfeste Lasereinheit (34) für Fertigungsfelder (49) mittels der Steuer- und Recheneinheit (42) und eines intelligenten Zusatzprogramms für die Steuer- und Recheneinheit (42) steuerbar ist, wobei das intelligente Zusatzprogramm ausgelegt ist, jeweilige Laserbahnen so vorzusehen, dass der Beschichtungsprozess ohne Einschränkungen durchführbar ist.Manufacturing system (10) according to Claim 3 , wherein the at least one stationary laser unit (34) for production fields (49), which are at least partially covered by the current position of the application unit (20), can be temporarily deactivated by means of the control and computing unit (42) for the duration of the overlap, or wherein the at least one stationary laser unit (34) for production fields (49) can be controlled by means of the control and computing unit (42) and an intelligent additional program for the control and computing unit (42), the intelligent additional program being designed to provide respective laser paths that the coating process can be carried out without restrictions. Fertigungssystem (10) nach einem der vorherigen Ansprüche 3 bis 4, wobei die einzelnen Fertigungsfelder (49) einzeln mittels einer mit der Steuer- und Recheneinheit (42) gekoppelten Heizvorrichtung (50) beheizbar sind, sodass das aufgetragene Fertigungsmaterial (30) vor, während und nach einem jeweiligen Verfestigungsschritt beheizbar ist.Manufacturing system (10) according to one of the previous ones Claims 3 until 4th , wherein the individual production fields (49) can be heated individually by means of a heating device (50) coupled to the control and computing unit (42), so that the applied production material (30) can be heated before, during and after a respective solidification step. Fertigungssystem (10) nach Anspruch 5, wobei die Heizvorrichtung (50) je Fertigungsfeld (49) ein Heizstrahlelement (48) umfasst, wobei die jeweiligen Heizstrahlelemente (48) zwischen der Lasereinheit (34) und der Beschichtereinheit (20) vorgesehen sind.Manufacturing system (10) according to Claim 5 , wherein the heating device (50) for each production field (49) comprises a radiant heater element (48), the respective radiant heater elements (48) being provided between the laser unit (34) and the coating unit (20). Fertigungssystem (10) nach Anspruch 5, wobei die Heizvorrichtung (50) je Fertigungsfeld (49) wenigstens ein Heizelement (52) umfasst, wobei das wenigstens eine Heizelement (52) im Wesentlichen stabförmig ist und über einem jeweiligen Randbereich des Fertigungsfeldes (49) zwischen der Lasereinheit (34) und der Beschichtereinheit (20) vorgesehen ist.Manufacturing system (10) according to Claim 5 , wherein the heating device (50) for each production field (49) comprises at least one heating element (52), the at least one heating element (52) being essentially rod-shaped and over a respective edge region of the production field (49) between the laser unit (34) and the Coater unit (20) is provided. Fertigungssystem (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Fertigungssystem (10) zudem eine mit der Steuer- und Recheneinheit (42) gekoppelte Wärmebildkameravorrichtung und/oder eine Pyrometervorrichtung umfasst, welche jeweils ausgelegt sind, während des aktiven Fertigungsprozesses wenigstens eine Information über das aufgetragene Fertigungsmaterial (30) in der Fertigungsebene (38) zu erfassen, sodass in Abhängigkeit dieser wenigstens einen Information eine Intensität der wenigstens einen Lasereinheit (34) schaltbar ist.Manufacturing system (10) according to one of the preceding claims, wherein the manufacturing system (10) also comprises a thermal imaging camera device coupled to the control and computing unit (42) and / or a pyrometer device, each of which is designed to provide at least one piece of information about the during the active manufacturing process to detect applied production material (30) in the production level (38), so that an intensity of the at least one laser unit (34) can be switched as a function of this at least one item of information. Fertigungssystem (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei sechs Lasereinheiten (34) oder sechs Doppel-Lasereinheiten mit jeweiligen zugehörigen Laseroptiken (36) vorgesehen sind.Manufacturing system (10) according to one of the preceding claims, wherein six laser units (34) or six double laser units with respective associated laser optics (36) are provided. Verfahren zur Durchführung von simultanen Beschichtungs- und Verfestigungsvorgängen von Fertigungsmaterial (30) in einem additiven und pulverbettbasierten Fertigungsverfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Objekten umfassend die folgenden Schritte: - Bereitstellen eines Fertigungssystems (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9; - Betreiben des Fertigungssystems (10), sodass ein simultaner Beschichtungs- und Verfestigungsvorgang des Fertigungsmaterials (30) realisiert wird.A method for carrying out simultaneous coating and solidification processes of production material (30) in an additive and powder-bed-based production method for the production of three-dimensional objects, comprising the following steps: - providing a production system (10) according to one of Claims 1 until 9 ; - Operating the production system (10) so that a simultaneous coating and solidification process of the production material (30) is realized.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021214436A1 (en) 2021-12-15 2023-06-15 Volkswagen Aktiengesellschaft Inclined bed printing device and method for producing at least one object using powder bed-based additive manufacturing

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10235434A1 (en) 2002-08-02 2004-02-12 Eos Gmbh Electro Optical Systems Device for producing a three-dimensional object by e.g. selective laser sintering comprises a support and a material-distributing unit which move relative to each other
DE69721860T2 (en) 1996-02-14 2004-05-06 The Institute Of Physical And Cemical Research (Riken), Wako Apparatus for curing and shaping photohardenable fluids by simultaneous lighting and stripping
WO2015003804A1 (en) 2013-07-11 2015-01-15 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Device and method for generative component production
DE102015119745A1 (en) 2015-11-16 2017-05-18 Cl Schutzrechtsverwaltungs Gmbh Device for the generative production of a three-dimensional object
US20170157850A1 (en) 2014-08-18 2017-06-08 Chongqing Institute Of Green And Intelligent Technology, Chinese Academy Of Sciences Multi-wavelength laser rapid prototyping system and method
WO2018087217A1 (en) 2016-11-10 2018-05-17 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V. Method and device for machining a material layer using energetic radiation

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69721860T2 (en) 1996-02-14 2004-05-06 The Institute Of Physical And Cemical Research (Riken), Wako Apparatus for curing and shaping photohardenable fluids by simultaneous lighting and stripping
DE10235434A1 (en) 2002-08-02 2004-02-12 Eos Gmbh Electro Optical Systems Device for producing a three-dimensional object by e.g. selective laser sintering comprises a support and a material-distributing unit which move relative to each other
WO2015003804A1 (en) 2013-07-11 2015-01-15 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Device and method for generative component production
US20170157850A1 (en) 2014-08-18 2017-06-08 Chongqing Institute Of Green And Intelligent Technology, Chinese Academy Of Sciences Multi-wavelength laser rapid prototyping system and method
DE102015119745A1 (en) 2015-11-16 2017-05-18 Cl Schutzrechtsverwaltungs Gmbh Device for the generative production of a three-dimensional object
WO2018087217A1 (en) 2016-11-10 2018-05-17 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V. Method and device for machining a material layer using energetic radiation

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021214436A1 (en) 2021-12-15 2023-06-15 Volkswagen Aktiengesellschaft Inclined bed printing device and method for producing at least one object using powder bed-based additive manufacturing

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