DE102021213791A1 - Fine powder removal device for fine powder removal - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Feinentpulverungsvorrichtung (10) zur Feinentpulverung von mittels pulverbasiertem 3D-Druck gefertigten Bauteilen (12).
Es ist vorgesehen, dass eine Feinentpulverungsvorrichtung (10) zur Feinentpulverung von mittels pulverbasiertem 3D-Druckverfahren gefertigten Bauteilen (12) bereitgestellt wird. Neben einer Aufnahmeeinheit (14) zur Aufnahme von Bauteilen (12) sind Mittel zum Beaufschlagen der Bauteile mit einem fluiden Medium und Mittel zum Absaugen von überschüssigem Fertigungsmaterial vorgesehen. Zudem umfasst die Vorrichtung (10) Sensorvorrichtungen (16) und steuernde Mittel. Zumindest eine beweglich gelagerte Druckluftsensorvorrichtung (22) ist dabei vorgesehen, so dass ein Pulverfluss (30) aus zu entfernendem überschüssigen Fertigungsmaterial erfassbar ist.

The invention relates to a fine powder removal device (10) for fine powder removal of components (12) produced by means of powder-based 3D printing.
A fine powder removal device (10) is provided for fine powder removal of components (12) manufactured using a powder-based 3D printing process. In addition to a receiving unit (14) for receiving components (12), means for applying a fluid medium to the components and means for sucking off excess production material are provided. In addition, the device (10) includes sensor devices (16) and control means. At least one movably mounted compressed air sensor device (22) is provided, so that a powder flow (30) from excess production material to be removed can be detected.

Description

Die Erfindung betrifft eine Feinentpulverungsvorrichtung zur Feinentpulverung von mittels pulverbasiertem 3D-Druck gefertigten Bauteilen.The invention relates to a fine de-powdering device for fine de-powdering of components produced by means of powder-based 3D printing.

In pulverbasierten 3D-Druckverfahren werden die gefertigten Bauteile nach erfolgten Druckschritten vom überschüssigen Baumaterial befreit. Diese als Entpulverung bezeichneten Vorgänge sind dabei aktuell zweistufig, wobei in einem ersten Schritt eine grobe Befreiung von Pulverresten des Baumaterials erfolgt, bevor in einem nachfolgenden Schritt restliches Pulver in der Feinentpulverung entfernt wird.In powder-based 3D printing processes, the manufactured components are freed from excess building material after the printing steps have been completed. These processes, known as depowdering, are currently two-stage, with the first step being a rough removal of powder residues from the building material before the remaining powder is removed in the fine depowdering step in a subsequent step.

Die grobe Entpulverung ist auch unter dem Begriff „Decaking“ bekannt. Hier werden insbesondere große Pulverreste aus dem Baujob entfernt. Eine derartige Befreiung von groben Anteilen der überschüssigen Materialien in Form von nicht verdrucktem Ausgangsmaterial geschieht etwa bereits bei der manuellen oder automatisierten Entnahme von fertigen Bauteilen aus dem Bauraum.Rough de-powdering is also known under the term “decaking”. Large powder residues in particular are removed from the build job here. Such a liberation of coarse portions of the excess materials in the form of unprinted starting material already occurs, for example, during the manual or automated removal of finished components from the construction space.

Im Zuge der Feinentpulverung werden dann letzte, beispielsweise an den Bauteilen anhaftende Pulverreste mittels Druckluft, Absaugung oder Pinsel vom Bauteil entfernt. Überwiegend werden diese Arbeitsschritte dabei manuell vollzogen. Weiter fortgeschrittene Ansätze umfassen meist nur eine teilweise Automatisierung dieser Arbeitsschritte. Dies liegt insbesondere daran, dass die Fragilität von frisch gedruckten Bauteilen, welche noch nicht weitere, nachfolgende Verfestigungsschritte durchlaufen haben, hoch ist, so dass entsprechend nur besonders sensitive Methoden für einen möglichen Serieneinsatz in Frage kommen.In the course of fine powder removal, the last powder residues adhering to the components, for example, are then removed from the component using compressed air, suction or a brush. Most of these work steps are carried out manually. More advanced approaches usually only partially automate these work steps. This is due in particular to the fact that the fragility of freshly printed components that have not yet undergone further, subsequent consolidation steps is high, so that only particularly sensitive methods can be considered for possible series use.

Insbesondere sogenannte Grünlinge, also Bauteile als direktes Ergebnis eines 3D-Druckprozesses, weisen häufig komplexe Formen und gleichzeitig eine geringe Festigkeit auf. 3D-Druckverfahren werden zudem häufig für Bauteile eingesetzt, welche über viele Öffnungen beziehungsweise Löcher und/oder Kanäle verfügen. Dieser Umstand erschwert eine Automatisierung der Feinentpulverung zusätzlich. Aus den genannten Gründen findet derzeit eine Feinentpulverung meist nur manuell statt.In particular, so-called green compacts, i.e. components that are the direct result of a 3D printing process, often have complex shapes and at the same time low strength. 3D printing processes are also often used for components that have many openings or holes and/or channels. This circumstance makes it even more difficult to automate the fine powder removal. For the reasons mentioned, fine powder removal is usually only carried out manually at present.

Manuelle Feinentpulverungsverfahren weisen verschiedene Nachteile auf. So sind diese manuellen Verfahren häufig zu ungenau, so dass letztlich eine unvollständige Feinentpulverung resultiert. Als nachteilig kann auch angesehen werden, dass Mitarbeiter direkt dem Fertigungspulver, beispielsweise Metallpulver, ausgesetzt sind. Auch besteht bei diesen manuellen Verfahren der Nachteil, dass nur eine geringe Produktivität resultiert, so dass die Fertigungskosten unnötig hoch ausfallen.Manual fine powder removal processes have various disadvantages. These manual methods are often too imprecise, resulting in incomplete fine powder removal. The fact that employees are directly exposed to the production powder, for example metal powder, can also be viewed as a disadvantage. These manual methods also have the disadvantage that only low productivity results, so that the manufacturing costs are unnecessarily high.

Folgend werden einige Beispiele aus dem Stand der Technik vorgestellt, welche sich im weitesten Sinne mit der zuvor vorgestellten Thematik beschäftigen.Some examples from the state of the art are presented below, which in the broadest sense deal with the topic presented above.

So ist aus der Druckschrift WO 2018/186849 A1 ein 3D-Drucker und ein 3D-Drucken als bekannt zu entnehmen. Das 3D-Drucksystem umfasst dabei ein selektives Erstarrungsmodul zum Bilden eines gedruckten Artikels durch Verarbeiten eines Baumaterials und zum Bilden eines bedruckten Behälters, der den gedruckten Artikel und einen Teil des unbenutzten Baumaterials um den bedruckten Artikel herum umfasst, wobei der bedruckte Behälter einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss definiert, der mit dem ersten Anschluss in Fluidverbindung steht. Das 3D-Drucksystem umfasst ferner einen Verbinder zum Verbinden mit dem ersten Anschluss oder zweiten Anschluss des bedruckten Behälters und eine Pumpe, die fluidisch mit dem Verbinder verbunden ist, um zu bewirken, dass ein Fluid durch den bedruckten Behälter vom ersten Anschluss zum zweiten Anschluss strömt, so dass der bedruckte Artikel durch den Fluidstrom gekühlt wird.That's from the pamphlet WO 2018/186849 A1 a 3D printer and a 3D printing as known. The 3D printing system includes a selective solidification module for forming a printed article by processing a build material and forming a printed container that includes the printed article and a portion of the unused build material around the printed article, the printed container having a first port and defines a second port in fluid communication with the first port. The 3D printing system further includes a connector for connecting to the first port or second port of the printed container, and a pump fluidly connected to the connector to cause fluid to flow through the printed container from the first port to the second port , so that the printed article is cooled by the fluid flow.

Aus der Druckschrift JP 2017-144723 A ist zudem ein System und ein Verfahren zur automatisierten Reinigung von Teilen, die mit einem 3D-Drucker hergestellt werden, als bekannt zu entnehmen. Insbesondere wird ein Verfahren zum Betreiben eines Reinigungssystems zum Entfernen von Trägermaterial von durch einen 3D-Drucker hergestellten Teilen bereitgestellt. Das Reinigungsverfahren umfasst dabei die folgenden Schritte: Betreiben eines Reinigungssystems zum Korrelieren von Daten für Merkmale an einem Teil, das sich innerhalb einer Aufnahme befindet, mit Strukturdaten in einer Datei, die von dem dreidimensionalen Drucker verwendet wird, um das Teil herzustellen. Es folgt dann der folgende Schritt: Betätigen eines oder mehrerer Aktuatoren, um eine Fluidsprühdüse anzuordnen, die pneumatisch mit einer Druckfluidquelle verbunden ist, gegenüber Bereichen, die Trägermaterial enthalten. Anschließend wird eine Druckfluidquelle betrieben, um zu ermöglichen, dass Druckfluid von der Fluidsprühdüse auf das Trägermaterial gesprüht wird. Es werden dabei Bilddaten von gereinigten Bereichen mit einem Bildsensor erzeugt, so dass die Entfernung des Trägermaterials bestätigt werden kann. Wenn ein Bereich nicht ausreichend gereinigt wird, folgt ein Wiederholen des Reinigungsvorgangs.From the pamphlet JP 2017-144723 A a system and a method for the automated cleaning of parts that are produced with a 3D printer can also be seen as known. In particular, a method for operating a cleaning system for removing carrier material from parts produced by a 3D printer is provided. The cleaning method includes the following steps: operating a cleaning system to correlate data for features on a part located within a fixture with structural data in a file used by the three-dimensional printer to produce the part. There then follows the step of actuating one or more actuators to position a fluid spray nozzle, pneumatically connected to a source of pressurized fluid, opposite areas containing substrate material. A source of pressurized fluid is then operated to allow pressurized fluid to be sprayed from the fluid spray nozzle onto the substrate. Image data of cleaned areas are generated with an image sensor so that the removal of the carrier material can be confirmed. If an area is not sufficiently cleaned, the cleaning process is repeated.

Aus der Druckschrift DE 10 2017 206 815 A1 ist zudem ein Verfahren zur Säuberung eines generativ gefertigten Teils als bekannt zu entnehmen. Insbesondere wird ein Verfahren zur Reinigung eines Teils offenbart. Das Teil wird dabei in einem generativen Fertigungsverfahren hergestellt. An dem Teil haftet rieselfähiges Material aus dem Herstellungsprozess an und verbleibt dort. Zur Entfernung des anhaftenden Materials wird mechanische Energie auf das Teil aufgebracht, um die anhaftenden Rückstände zu lösen. Der Eintrag der mechanischen Energie in das Teil wird dabei unter Verwendung eines Reinigungswerkzeugs vollzogen. Es ist vorgesehen, dass zur Steuerung des Energieeintrags in das Teil über das Reinigungswerkzeug CAD-Daten des Teils ausgewertet und Steuerungsdaten extrahiert werden. Der Eintrag der mechanischen Energie lässt sich so auf eine spezifische vorliegende Kontur des zu reinigenden Teils flexibel anpassen.From the pamphlet DE 10 2017 206 815 A1 a method for cleaning a generatively manufactured part can also be seen as known. In particular, a method for cleaning a partly revealed. The part is manufactured in a generative manufacturing process. Free-flowing material from the manufacturing process adheres to the part and remains there. To remove the adhered material, mechanical energy is applied to the part to loosen the adhered residue. The mechanical energy is introduced into the part using a cleaning tool. It is provided that, in order to control the energy input into the part via the cleaning tool, CAD data of the part are evaluated and control data are extracted. The input of the mechanical energy can thus be flexibly adapted to a specific existing contour of the part to be cleaned.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Feinentpulverungsvorrichtung zur Feinentpulverung von mittels pulverbasiertem 3D-Druck gefertigten Bauteilen bereitzustellen, mit welcher die oben genannten Nachteile zumindest teilweise überkommen werden.The invention is now based on the object of providing a fine powder removal device for fine powder removal of components produced by means of powder-based 3D printing, with which the above-mentioned disadvantages are at least partially overcome.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Feinentpulverungsvorrichtung zur Feinentpulverung von mittels pulverbasiertem 3D-Druckverfahren gefertigten Bauteilen bereitgestellt wird. Solch eine Vorrichtung umfasst dabei eine beweglich gelagerte Aufnahmeeinheit zur Aufnahme von mittels pulverbasiertem 3D-Druckverfahren gefertigten und jeweils grob entpulverten Bauteilen. Zudem umfasst diese Vorrichtung in dieser Ausführung beweglich gelagerte Mittel zum Beaufschlagen der Bauteile mit einem fluiden Medium, beweglich gelagerte Mittel zum Absaugen von überschüssigem Fertigungsmaterial und wenigstens eine beweglich gelagerte optische Sensorvorrichtung. Dabei liegen die jeweiligen genannten Komponenten mit einer Steuereinheit mit Steuerprogramm der Vorrichtung gekoppelt vor.In a preferred embodiment of the invention, it is provided that a fine powder removal device is provided for the fine powder removal of components manufactured using a powder-based 3D printing process. Such a device comprises a movably mounted receiving unit for receiving components that are manufactured using a powder-based 3D printing process and that have each been roughly de-powdered. In addition, this device in this embodiment comprises movably mounted means for applying a fluid medium to the components, movably mounted means for sucking off excess production material and at least one movably mounted optical sensor device. The components mentioned in each case are coupled to a control unit with a control program of the device.

Zudem umfasst die Vorrichtung noch wenigstens eine beweglich gelagerte Druckluftsensorvorrichtung, so dass ein sich aufgrund wenigstens eines aktiven Betriebszustandes der Feinentpulverungsvorrichtung einstellender Pulverfluss aus zu entfernendem überschüssigen Fertigungsmaterial mittels der Feinentpulverungsvorrichtung zu Optimierungszwecken eines aktuellen, mittels der Feinentpulverungsvorrichtung bewirkten Feinentpulverungsvorgangs erfassbar ist.In addition, the device also includes at least one movably mounted compressed air sensor device, so that a powder flow from excess production material to be removed due to at least one active operating state of the fine depowdering device can be detected by the fine depowdering device for optimization purposes of a current fine depowdering process effected by the fine depowdering device.

Auf diese Weise ist es möglich, eine Feinentpulverungsvorrichtung zur Feinentpulverung von mittels pulverbasiertem 3D-Druck gefertigten Bauteilen bereitzustellen, mit welcher die oben genannten Nachteile zumindest teilweise überkommen werden.In this way it is possible to provide a fine de-powdering device for fine de-powdering of components produced by means of powder-based 3D printing, with which the disadvantages mentioned above are at least partially overcome.

Dadurch, dass das zu beaufschlagende Medium während der Feinentpulverung mittels der wenigstens einen beweglich gelagerten Druckluftsensorvorrichtung erfassbar ist, bietet die vorgestellte Feinentpulverungsvorrichtung den Vorteil, dass aufgrund dieser erfassten Informationen Optimierungen beim Entpulvern leichter und effizienter bewirkbar sind. Damit lässt sich somit sofort ein aktiver Betriebszustand erfassen, welcher sich durch ein zu schwach ausgeprägt beaufschlagtes Medium auszeichnet. Das Medium kann beispielsweise in Form von Druckluft vorliegen. Eine zu schwache oder auch zu gleichmäßig bereitgestellte Druckluft ist mitunter nicht geeignet, um die Feinentpulverung schnell und somit in einem als kostengünstig zu bewertenden Prozesstakt durchzuführen.Since the medium to be treated can be detected during the fine depowdering by means of the at least one movably mounted compressed air sensor device, the presented fine depowdering device offers the advantage that optimizations during depowdering can be effected more easily and efficiently on the basis of this recorded information. In this way, an active operating state can be detected immediately, which is characterized by a medium that has been acted upon too weakly. The medium can be in the form of compressed air, for example. Compressed air that is too weak or supplied too evenly is sometimes not suitable for carrying out the fine depowdering quickly and thus in a process cycle that can be evaluated as cost-effective.

Hingegen kann ein zu starkes Beaufschlagen des Mediums zu Beschädigungen an den gedruckten Bauteilen führen. Mittels der vorgestellten Feinentpulverungsvorrichtung ist es nunmehr möglich, diesen Umstand während des Feinentpulverns zu detektieren und im Zuge der Optimierung dann entsprechend Maßnahmen einzuleiten beziehungsweise zu bewirken. Es lässt sich somit ein geringerer Ausschuss von gefertigten Bauteilen erreichen, da weniger Bauteile während der Feinentpulverung zerstört oder teilweise beschädigt werden.On the other hand, excessive impact on the medium can lead to damage to the printed components. Using the fine powder removal device presented, it is now possible to detect this fact during fine powder removal and then to initiate or effect appropriate measures in the course of optimization. It is thus possible to achieve less rejects of manufactured components, since fewer components are destroyed or partially damaged during fine powder removal.

Ein aktiver Betriebszustand der Feinentpulverungsvorrichtung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die jeweiligen Komponenten aktiv einen Feinentpulverungsvorgang der Bauteile bewirken. Mit anderen Worten sind etwa Mittel zum Beaufschlagen und Mittel zum Absaugen aktiviert, so dass sich überschüssiges Fertigungsmaterial von den Bauteilen oder auch nur von einem Bauteil entfernen lassen. Unter einem Pulverfluss ist in diesem Zusammenhang der sich einstellende Strom aus dem Medium mit entferntem überschüssigen Fertigungsmaterial zu verstehen.An active operating state of the fine powder removal device is characterized in particular by the fact that the respective components actively bring about a fine powder removal process of the components. In other words, means for applying pressure and means for sucking off are activated, so that excess production material can be removed from the components or just from one component. In this context, a powder flow is to be understood as the stream that is established from the medium with excess production material removed.

Dieser Pulverfluss stellt somit zumindest ein Teilresultat der Feinentpulverung dar. Die wenigstens eine Druckluftsensorvorrichtung ist ausgelegt, diesen Pulverfluss zu erfassen. Rückschlüsse über den beaufschlagten Druck des Mediums mittels der dafür vorgesehenen Mittel sind somit schnell und für Optimierungszwecke erfassbar. Jegliche Formen des Pulverflusses sind dabei erfassbar. Mit anderen Worten sind sowohl Pulverflüsse mit wenig entferntem Pulver, etwa unter 1 %, als auch solche mit viel, etwa über 10 %, mittels der wenigstens einen Druckluftsensorvorrichtung erfassbar. Es ist zudem vorstellbar, dass die wenigstens eine Druckluftsensorvorrichtung ausgelegt ist, Flüsse mit minimalen Pulveranteilen, unter 0,01 %, zu erfassen und somit bereits am unmittelbaren Beginn der Feinentpulverung bereits erste Informationen zu erfassen, welche dann für Optimierungszwecke erfassbar sind.This powder flow thus represents at least a partial result of the fine powder removal. The at least one compressed air sensor device is designed to detect this powder flow. Conclusions about the applied pressure of the medium using the means provided for this purpose can thus be recorded quickly and for optimization purposes. Any form of powder flow can be detected. In other words, both powder flows with a small amount of powder removed, for example less than 1%, and those with a large amount, for example more than 10%, can be detected by means of the at least one compressed air sensor device. It is also conceivable that the at least one compressed air sensor device is designed to record flows with minimal powder fractions, below 0.01%, and thus to record initial information right at the start of the fine powder removal, which can then be recorded for optimization purposes.

Die Steuereinheit mit Steuerprogramm ist dabei ausgelegt, entsprechend die Informationen aufzunehmen und zu verarbeiten, so dass eine schnelle und effiziente Optimierung der Feinentpulverung bewirkbar ist. Unter Optimierungszwecken sollen jegliche Maßnahmen verstanden werden, welche eine vollständigere und vor allem schnellere Feinentpulverung ermöglichen.The control unit with the control program is designed to receive and process the information accordingly, so that the fine powder removal can be optimized quickly and efficiently. Optimization purposes should be understood to mean any measures that enable more complete and, above all, faster fine powder removal.

Die vorgestellte Feinentpulverungsvorrichtung ist vorteilhaft, da mit Hilfe dieser Vorrichtung etwa eine vollständige Feinentpulverung von Bauteilen, insbesondere von sogenannten Grünlingen, möglich ist.The presented fine de-powdering device is advantageous because with the help of this device a complete fine de-powdering of components, in particular of so-called green compacts, is possible.

Zudem lässt sich mittels der Feinentpulverungsvorrichtung eine Produktivitätssteigerung erreichen, da die jeweiligen Komponenten aufgrund der erfassten Informationen optimal einsetzbar sind. Auch lässt sich eine Produktivitätssteigerung durch weniger manuelle Arbeit an zerbrechlichen Grünlingen erreichen.In addition, an increase in productivity can be achieved by means of the fine de-powdering device, since the respective components can be used optimally on the basis of the information recorded. An increase in productivity can also be achieved through less manual work on fragile green compacts.

Die wenigstens eine Druckluftsensorvorrichtung ist ausgelegt, sich einstellende Drücke und Ausrichtungen des Pulverflusses zu erfassen. Auch ein Mediumstrom, welcher minimale Anteile vom zu entfernenden Pulverfertigungsmaterial umfasst, ist dabei erfassbar, so dass auch diese Informationen für Optimierungszwecke verwendbar sind.The at least one compressed air sensor device is designed to detect occurring pressures and orientations of the powder flow. A medium flow, which includes minimal portions of the powder production material to be removed, can also be detected, so that this information can also be used for optimization purposes.

Die Bauteile, etwa in Form von Grünlingen, können dabei zuvor bereits grob entpulvert worden sein. Dieses sogenannte Decaking beziehungsweise das große Entpulvern kann dabei zuvor entweder manuell oder semi-automatisch durchgeführt werden.The components, for example in the form of green compacts, can already have been roughly de-powdered beforehand. This so-called decaking or the large depowdering can be carried out beforehand either manually or semi-automatically.

Mittels der Feinentpulverungsvorrichtung ist nunmehr eine zumindest teilweise Automatisierung der Feinentpulverung bewirkbar. Die vorgestellte Feinentpulverungsvorrichtung ist dabei vorteilhaft für nahezu vollständige Feinentpulverungsprozesse einsetzbar.At least partial automation of the fine powder removal can now be effected by means of the fine powder removal device. The presented fine powder removal device can be used advantageously for almost complete fine powder removal processes.

Das Steuerungsprogramm umfasst beispielsweise Bestandteile, welche die Steuereinheit mit Steuerungsprogramm als numerisch gesteuertes System auszeichnet. Auch ist vorstellbar, dass das Steuerungsprogramm entsprechende Bildbearbeitungsalgorithmen umfasst, so dass auch die beweglich gelagerte optische Sensorvorrichtung entsprechend ergänzend für die Optimierungszwecke einsetzbar ist. Es ist somit eine Detektion und Dokumentation von übriggebliebenem Pulver nach dem Decaking auf der äußeren Seite des Bauteils beziehungsweise des Grünlings möglich. Eine Feinentpulverung von übriggebliebenem Pulver, insbesondere auf der äußeren Seite, von den Bauteilen ist somit durch das numerisch gesteuerte System der Vorrichtung und unter Einsatz der Bildbearbeitungsalgorithmen bewirkbar, wobei die erfassten Informationen, welche mittels der wenigstens einen Druckluftsensorvorrichtung erfassbar sind, zu einem optimalen Verlauf der Feinentpulverung führen. Der sich einstellende Pulverfluss ist somit in Echtzeit verfolgbar und beispielsweise eine Druckluftanpassung beziehungsweise eine Anpassung des Mediums ist schnell bewirkbar. Auch ist es somit besonders vorteilhaft möglich, übriggebliebenes Pulver in schwer zu erreichenden Bereichen, wie zum Beispiel in Löchern der Bauteile, schonender und effizient zu entfernen.The control program includes, for example, components which characterize the control unit with the control program as a numerically controlled system. It is also conceivable that the control program includes corresponding image processing algorithms, so that the movably mounted optical sensor device can also be used accordingly for optimization purposes. It is thus possible to detect and document any powder left over after decaking on the outer side of the component or the green compact. A fine de-powdering of leftover powder, in particular on the outer side, of the components can thus be effected by the numerically controlled system of the device and using the image processing algorithms, with the information recorded, which can be recorded by means of the at least one compressed air sensor device, resulting in an optimal course of the perform fine powder removal. The resulting powder flow can thus be tracked in real time and, for example, an adjustment of the compressed air or an adjustment of the medium can be effected quickly. It is also possible in a particularly advantageous manner to more gently and efficiently remove leftover powder in areas that are difficult to reach, such as in holes in the components.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.Further preferred configurations of the invention result from the remaining features mentioned in the dependent claims.

So ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass zum Zwecke der Erfassung des Pulverflusses die jeweiligen Komponenten in gegenseitiger Abhängigkeit und in Bezug auf eine jeweilige Ausrichtung zur Aufnahmeeinheit und die Aufnahmeeinheit in Bezug auf jeweilige Positionen der jeweiligen Komponenten mittels der Steuereinheit mit Steuerungsprogramm von wenigstens einer ersten Position hin zu wenigstens einer zweiten Position bewegbar sind. Die zuvor genannten Vorteile sind somit noch besser erreichbar.In a further preferred embodiment of the invention, it is provided that, for the purpose of detecting the powder flow, the respective components are mutually dependent and in relation to a respective orientation to the receiving unit and the receiving unit in relation to respective positions of the respective components by means of the control unit with control program from at least a first position towards at least a second position are movable. The previously mentioned advantages are thus even easier to achieve.

Für die Optimierungszwecke ist somit auf Basis der erfassten Pulverflüsse eine jeweilige optimale Ausrichtung der jeweiligen Komponenten erreichbar. Auch die Aufnahmeeinheit, auf welcher die zu entpulvernden Bauteile gelagert werden, ist beweglich gelagert und lässt sich mittels der Steuereinheit entsprechend ausrichten, so dass die zu entpulvernden Bauteile optimal, also vollständig und in kürzester Zeit, entpulvert werden können.For the optimization purposes, a respective optimal alignment of the respective components can thus be achieved on the basis of the powder flows recorded. The receiving unit, on which the components to be depowdered are stored, is also movably mounted and can be aligned accordingly by means of the control unit, so that the components to be depowdered can be depowdered optimally, i.e. completely and in the shortest possible time.

Mit anderen Worten ist es alternativ somit auch vorstellbar, dass nur die Aufnahmeeinheit von wenigstens einer ersten Position hin zu wenigstens einer zweiten Position bewegbar vorgesehen ist, so dass eine Ausrichtung der aufliegenden Bauteile in Bezug auf jeweilige Ausrichtungen der Komponenten für die Optimierungszwecke bewirkbar ist.In other words, it is alternatively also conceivable that only the receiving unit is provided so that it can be moved from at least a first position to at least a second position, so that the components lying on it can be aligned in relation to the respective alignments of the components for optimization purposes.

Auch ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der jeweilige sich einstellende und erfasste Pulverfluss für Optimierungszwecke eines aktuellen, mittels der Feinentpulverungsvorrichtung bewirkten Feinentpulverungsvorgangs mittels der Steuereinheit mit Steuerungsprogramm klassifizierbar ist.In a further preferred embodiment of the invention, it is also provided that the respective adjusted and detected powder flow can be classified by means of the control unit with a control program for optimization purposes of a current fine powder removal process effected by means of the fine powder removal device.

Diese Klassifizierung ist beispielsweise vorteilhaft einsetzbar, um gezielt benutzerdefinierte und in dem Steuerungsprogramm hinterlegte Profile hinsichtlich jeweiliger Positionierung der Komponenten einzustellen. Auch ist somit ein Bewertungsschritt mittels der Klassifizierung hinsichtlich des aktuell sich einstellenden Pulverflusses generierbar, welcher beispielsweise dann einem Werker anzeigbar ist. Je nach klassifiziertem Pulverfluss ist somit für Optimierungszwecke eine schnelle und wirksame Veränderung der jeweiligen Komponenten bewirkbar, wobei komplexe Zusammenhänge nicht erst umständlich neu berechnet werden müssen, sondern vielmehr aufgrund der durchgeführten Klassifizierung schnell erreichbar sind.This classification can be used advantageously, for example, to create user-defined profiles that are stored in the control program set with regard to the respective positioning of the components. An evaluation step can thus also be generated by means of the classification with regard to the currently occurring powder flow, which can then be displayed to a worker, for example. Depending on the classified powder flow, the respective components can be changed quickly and effectively for optimization purposes, with complex relationships not having to be laboriously recalculated first, but rather being quickly achievable on the basis of the classification carried out.

Ferner ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Feinentpulverungsvorrichtung ausgelegt ist, mittels erfasster Informationen über einen sich während des aktiven Betriebszustandes der Feinentpulverungsvorrichtung einstellenden Pulverfluss wenigstens eine Änderung von wenigstens einem Betriebsparameter von wenigstens einer Komponente der Feinentpulverungsvorrichtung für Optimierungszwecke eines aktuellen, mittels der Feinentpulverungsvorrichtung bewirkten Feinentpulverungsvorgangs zu bewirken.Furthermore, in a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the fine depowdering device is designed, by means of recorded information about a powder flow that occurs during the active operating state of the fine depowdering device, at least one change in at least one operating parameter of at least one component of the fine depowdering device for optimization purposes of a current, means the fine depowdering device effected to effect fine depowdering process.

Solch eine Änderung kann beispielsweise eine Erhöhung des Druckes des Mediums sein oder eine Erhöhung oder Reduzierung der Saugkraft von den Mitteln, welche das überschüssige Pulver absaugen. Auch kann die Sensorvorrichtung entsprechende Bereiche genauer erfassen, beispielsweise mit einer Zoomfunktion oder dergleichen. Es ist beispielsweise vorstellbar, dass aufgrund der erfassten und bereitgestellten Informationen der wenigstens einen Druckluftsensorvorrichtung ein ideales Mediumdruckprofil über ein gewisses Zeitintervall bewirkbar ist, so dass auch hartnäckige Pulverreste zuverlässig und in einem vertretbaren Prozessintervall entfernbar sind.Such a change can be, for example, an increase in the pressure of the medium or an increase or decrease in the suction force of the means that suck off the excess powder. The sensor device can also detect corresponding areas more precisely, for example with a zoom function or the like. It is conceivable, for example, that based on the information recorded and made available by the at least one compressed air sensor device, an ideal medium pressure profile can be achieved over a certain time interval, so that even stubborn powder residues can be removed reliably and within a reasonable process interval.

Zudem ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Aufnahmeeinheit zur Aufnahme von mittels pulverbasiertem 3D-Druckverfahren gefertigten und jeweils grob entpulverten Bauteilen im Wesentlichen in Form einer beweglich gelagerten Drehtischvorrichtung vorgesehen ist.In addition, in a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the receiving unit for receiving components produced by means of a powder-based 3D printing process and roughly depowdered in each case is provided essentially in the form of a movably mounted turntable device.

Beispielsweise ist solch eine Drehtischvorrichtung ausgelegt, in beide Richtungen jeweils bis zu 360° verdrehbar zu sein, so dass die Bauteile optimal ausgerichtet werden können. Auch ist ein Zusammenspiel mit den anderen Komponenten somit besonders gut möglich. Auch ist vorstellbar, dass beispielsweise die Drehgeschwindigkeit derart anpassbar ist, so dass ein Zusammenspiel mit den anderen Komponenten in Bezug auf die angestrebten Optimierungszwecke möglich ist. Beweglich gelagert meint in diesem Zusammenhang beispielsweise, dass die Drehtischvorrichtung für jeweilige Drehbewegungen in einer im Wesentlichen horizontalen Drehrichtung ausgelegt ist. Auch eine senkrechte Verstellbarkeit ist dabei vorstellbar, welche zusätzlich für die Optimierungszwecke einsetzbar ist.For example, such a rotary table device is designed to be rotatable up to 360° in both directions, so that the components can be optimally aligned. An interaction with the other components is thus particularly well possible. It is also conceivable that, for example, the rotational speed can be adjusted in such a way that interaction with the other components is possible with regard to the desired optimization purposes. In this context, movably mounted means, for example, that the turntable device is designed for respective rotary movements in a substantially horizontal direction of rotation. Vertical adjustability is also conceivable, which can also be used for optimization purposes.

Auch ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die optische Sensorvorrichtung ausgewählt ist aus: Kameravorrichtung, 3D-Scanner.In a further preferred embodiment of the invention, it is also provided that the optical sensor device is selected from: camera device, 3D scanner.

Eine Kameravorrichtung liefert in diesem Zusammenhang beispielsweise Bilder, welche für die Optimierungszwecke verwendbar sind. Entpulverungsvorgänge sind somit analysierbar, so dass alle erfassten Informationen für die zu bewirkenden Optimierungszwecke verwendbar sind.In this context, a camera device supplies images, for example, which can be used for optimization purposes. Depowdering processes can thus be analyzed so that all the information recorded can be used for the optimization purposes to be effected.

Ferner ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Klassifizierung in Bezug auf eine Stärke, Größe und Form des sich aufgrund wenigstens eines aktiven Betriebszustandes der Feinentpulverungsvorrichtung einstellenden Pulverflusses aus zu entfernendem überschüssigen Fertigungsmaterial mittels der Feinentpulverungsvorrichtung durchführbar ist.Furthermore, in a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the classification with regard to strength, size and shape of the powder flow from excess production material to be removed due to at least one active operating state of the fine depowdering device can be carried out by means of the fine depowdering device.

Dabei ist eine Klassifizierung in Bezug auf eine jeweilige genannte Kategorie alleine als auch eine jeweilige und jegliche Kombination vorstellbar. Beispielsweise ist eine Klassifizierung allein hinsichtlich der Stärke vorstellbar, wobei eine geringe Stärke dann entsprechend zu Einstellungsvorgängen bei den Mitteln zum Beaufschlagen der Bauteile mit einem fluiden Medium führt.A classification in relation to a respective named category alone as well as a respective and any combination is conceivable. For example, a classification based solely on the strength is conceivable, with a low strength then correspondingly leading to adjustment processes in the means for applying a fluid medium to the components.

Mit anderen Worten ist es vorstellbar, dass die Form, die Position und Größe des Pulverflusses bestimmt, welche Einstellungen bei der Feinentpulverung vorzunehmen sind. Dies kann beispielsweise ein zu wählender Eingangsdruck des Mediums sein, welcher auf die Bauteile beschleunigt wird. Auch die jeweilige Position von jeglichen Komponenten ist auf Basis der Klassifizierung bewirkbar. Die Verfolgung und Klassifizierung des Pulverflusses ermöglicht somit eine sehr schnelle Anpassung von Entpulverungsparametern, wie beispielsweise einem gewählten Druck und dergleichen, und erhöht somit eine Genauigkeit sowie eine Qualität der Entpulverung. Es ist beispielsweise somit möglich, eine verwendete Druckluft optimal auszurichten.In other words, it is conceivable that the shape, position and size of the powder flow determines which settings are to be made during fine depowdering. This can be, for example, an inlet pressure of the medium to be selected, which is accelerated onto the components. The respective position of any components can also be effected on the basis of the classification. The tracking and classification of the powder flow thus enables a very quick adjustment of depowdering parameters, such as a selected pressure and the like, and thus increases the accuracy and quality of the depowdering. It is thus possible, for example, to optimally align compressed air that is used.

Zudem ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass mittels der Feinentpulverungsvorrichtung durchzuführende Optimierungsmaßnahmen des aktuell mittels der Feinentpulverungsvorrichtung bewirkten Feinentpulverungsvorgangs unter Verwendung von benutzerdefiniert bereitstellbarer Konstruktionsdaten der zu reinigenden Bauteile bewirkbar sind.In addition, in a further preferred embodiment of the invention, it is provided that optimization measures to be carried out by means of the fine depowdering device of the fine depowdering process currently effected by means of the fine depowdering device can be effected using design data of the components to be cleaned that can be provided in a user-defined manner.

Es ist beispielsweise vorstellbar, dass Geometrien der jeweiligen Bauteile beziehungsweise der Grünlinge als CAD-Daten der Steuereinheit zur Verfügung gestellt werden. Diese zusätzlichen Informationen sind dann im Zusammenspiel mit den weiteren Informationen, insbesondere der, welche aufgrund des Einsatzes der Druckluftsensorvorrichtung bereitstellbar sind, für die anstehenden Optimierungszwecke einsetzbar.It is conceivable, for example, that the geometries of the respective components or the green compacts are made available to the control unit as CAD data. This additional information can then be used in conjunction with the further information, in particular that which can be provided due to the use of the compressed air sensor device, for the upcoming optimization purposes.

Zudem ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die wenigstens eine beweglich gelagerte Druckluftsensorvorrichtung ausgelegt ist, sich einstellende Druckluftzustände in Öffnungsbereichen der zu reinigenden Bauteile zu erfassen.In addition, in a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the at least one movably mounted compressed air sensor device is designed to detect compressed air conditions that occur in opening areas of the components to be cleaned.

Der Begriff Öffnungsbereich umfasst umliegende Bereiche von Öffnungen in den zu reinigenden Bauteilen, wie beispielsweise Löcher oder Kanäle oder dergleichen, als auch einen ersten Anteil solcher Öffnungen, wie beispielsweise zumindest ein erstes Drittel einer Länge von einer Öffnung in Form eines Kanals. Insofern ist die wenigstens eine beweglich gelagerte Druckluftsensorvorrichtung ausgelegt, sowohl Druckluftzustände in umliegenden äußeren Bereichen von Öffnungen zu erfassen als auch Druckluftzustände, welch sich in innenliegenden Bereichen von Öffnungen einstellen. Auf diese Weise sind beispielsweise Verstopfungen detektierbar, so dass entweder eine Druckerhöhung bewirkbar ist oder ein allgemeines Warnzeichen diesen Umstand signalisiert. Die vermessene Druckluft ist mittels der vorgestellten Vorrichtung somit analysierbar und dient zum Beispiel zur Erkennung von Verstopfungen. Je nach Verstopfungshärte sind dann beispielsweise optimale Parameter für die Feinentpulverung mittels der Steuereinheit mit Steuerungsprogramm einstellbar, welche hierfür über entsprechende Rechenalgorithmen verfügt, die zudem benutzerdefiniert gestaltbar ausgelegt sind.The term opening area includes surrounding areas of openings in the components to be cleaned, such as holes or channels or the like, as well as a first proportion of such openings, such as at least a first third of a length of an opening in the form of a channel. In this respect, the at least one movably mounted compressed air sensor device is designed to detect both compressed air conditions in surrounding outer areas of openings and compressed air conditions that occur in inner areas of openings. In this way, for example, blockages can be detected, so that either an increase in pressure can be effected or a general warning sign signals this circumstance. The measured compressed air can thus be analyzed using the device presented and is used, for example, to detect blockages. Depending on the severity of the blockage, optimum parameters for the fine powder removal can then be set, for example, using the control unit with a control program, which has appropriate calculation algorithms for this purpose, which are also designed to be user-defined.

Schlussendlich ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Feinentpulverungsvorrichtung ausgelegt ist, einen mittels der wenigstens einen beweglich gelagerten Druckluftsensorvorrichtung aktuell erfassten Ist-Druckluftzustand in wenigstens einem Bereich des aktuell zu reinigenden Bauteils mit einem in dem Steuerprogramm benutzerdefiniert hinterlegbaren Soll-Druckluftzustand abzugleichen, so dass im Falle einer Abweichung eine entsprechende Veränderung zum Soll-Druckluftzustand mittels der Feinentpulverungsvorrichtung bewirkbar ist. Die zuvor genannten Vorteile sind somit noch besser zu erreichen. Das Vorhandensein von bereitgestellten Konstruktionsdaten kann an dieser Stelle einen besonderen Vorteil darstellen, da somit eine bessere Einordnung beziehungsweise Klassifizierung durchführbar ist. So ist es beispielsweise möglich, eine eventuell vorhandene Verstopfung mit zu entfernenden Pulverresten von vorhandenen Besonderheiten einer Geometrie des Bauteils zu unterscheiden.Finally, in a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the fine powder removal device is designed to compare an actual compressed air condition in at least one area of the component currently to be cleaned, which is currently detected by means of the at least one movably mounted compressed air sensor device, with a target compressed air condition that can be stored in a user-defined manner in the control program , so that in the event of a deviation, a corresponding change to the target compressed air state can be effected by means of the fine powder removal device. The aforementioned advantages can thus be achieved even better. The availability of provided design data can represent a particular advantage at this point, since better classification can be carried out in this way. It is thus possible, for example, to differentiate between a possible blockage with powder residues to be removed and existing special features of a geometry of the component.

Die vorgestellte Vorrichtung ist beispielsweise mit Vorteil im Zusammenhang mit allen Produkten einsetzbar, die mittels eines 3D-Druckverfahrens, insbesondere eines Binder-Jettings-Verfahrens, hergestellt werden. Dabei ist ein Einsatz in allen Branchen vorstellbar, welche sich mit additiven Fertigungsverfahren beschäftigen. Ebenso ist ein Einsatz im Zusammenhang mit Bereichen der Pulvermetallurgie und MIM-Industriebereichen (Metallpulverspritzguss (englisch: Metal Injection Moulding)) vorstellbar. Neben einem Einsatz in der Automobilindustrie sind mögliche Anwendungsfelder ebenso in der Luft- und Raumfahrtindustrie sowie in der Medizintechnik zu finden.The device presented can be used advantageously in connection with all products that are produced by means of a 3D printing process, in particular a binder jetting process. A use in all industries that deal with additive manufacturing processes is conceivable. Likewise, a use in connection with areas of powder metallurgy and MIM industrial areas (metal injection molding (English: Metal Injection Molding)) is conceivable. In addition to use in the automotive industry, possible fields of application can also be found in the aerospace industry and in medical technology.

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

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

• 1 eine schematische Darstellung von einer Feinentpulverungsvorrichtung zur Feinentpulverung von mittels pulverbasiertem 3D-Druckverfahren gefertigten Bauteilen;
• 2 eine weitere schematische Darstellung von der Feinentpulverungsvorrichtung zur Feinentpulverung von mittels pulverbasiertem 3D-Druckverfahren gefertigten Bauteilen gemäß 1;
• 3 eine schematische Detailansicht von der Feinentpulverungsvorrichtung zur Feinentpulverung von mittels pulverbasiertem 3D-Druckverfahren gefertigten Bauteilen gemäß 1;
• 4 eine weitere schematische Detailansicht von der Feinentpulverungsvorrichtung zur Feinentpulverung von mittels pulverbasiertem 3D-Druckverfahren gefertigten Bauteilen gemäß 1.

The invention is explained below in exemplary embodiments with reference to the associated drawings. Show it:

• 1 a schematic representation of a fine de-powdering device for fine de-powdering of components manufactured by means of powder-based 3D printing processes;
• 2 a further schematic representation of the fine de-powdering device for fine de-powdering of components manufactured using powder-based 3D printing processes according to FIG 1 ;
• 3 a schematic detailed view of the fine de-powdering device for fine de-powdering of components manufactured using powder-based 3D printing processes according to FIG 1 ;
• 4 a further schematic detailed view of the fine de-powdering device for fine de-powdering of components manufactured using powder-based 3D printing processes according to FIG 1 .

1 zeigt eine schematische Darstellung von einer Feinentpulverungsvorrichtung 10 zur Feinentpulverung von mittels pulverbasiertem 3D-Druckverfahren gefertigten Bauteilen 12. Die Bauteile 12 sind beispielsweise sogenannte Grünlinge. In dieser Ausführung ist die Feinentpulverungsvorrichtung 10 mit einer Aufnahmeeinheit 14 dargestellt. Die Aufnahmeeinheit 14 ist dabei als im Wesentlichen kreisförmige Drehtischvorrichtung vorgesehen. Auf der Aufnahmeeinheit 14 sind die Bauteile 12 abgelegt dargestellt. 1 shows a schematic representation of a fine de-powdering device 10 for fine de-powdering of components 12 manufactured by means of powder-based 3D printing methods. The components 12 are, for example, so-called green compacts. In this embodiment, the fine powder removal device 10 is shown with a receiving unit 14 . The receiving unit 14 is provided as a substantially circular turntable device. The components 12 are shown placed on the receiving unit 14 .

Die Feinentpulverungsvorrichtung 10 ist zudem mit einer beweglich gelagerten Sensorvorrichtung 16 und einer beweglich gelagerten Druckluftdüse 18 dargestellt.The fine powder removal device 10 is also shown with a movably mounted sensor device 16 and a movably mounted compressed air nozzle 18 .

Die Druckluftdüse 18 ist stellvertretend für beweglich gelagerte Mittel zum Beaufschlagen der Bauteile 12 mit einem fluiden Medium dargestellt.The compressed air nozzle 18 is shown as representative of movably mounted means for applying a fluid medium to the components 12 .

Solche Mittel umfassen etwa in einer besonders einfachen Ausführungsvariante lediglich die dargestellte Druckluftdüse 18. In einer nicht näher dargestellten Ausführungsvariante ist jedoch vorstellbar, dass solche Mittel mehr als eine Druckluftdüse 18 umfassen. Beispielsweise umfassen diese Mittel zudem in einer nicht näher dargestellten Ausführungsvariante jeweilige nicht näher dargestellte Aktoren oder gesonderte Steuermittel, so dass eine besonders umfangreiche Einstellungsmöglichkeit von dem ausströmenden Medium hinsichtlich Stärke, Größe und Form bewirkbar ist. Auch eine Verstellbarkeit hinsichtlich einer Positionierung der Druckluftdüse 18 insbesondere in Bezug auf eine aktuelle Lage des zu reinigenden Bauteils ist somit gezielter durchführbar. In einer nicht näher dargestellten Ausführungsvariante kann die vorgestellte Feinentpulverungsvorrichtung 10 mehr als eine Druckluftdüse 18 aufweisen.In a particularly simple embodiment variant, such means comprise only the compressed air nozzle 18 shown. For example, in an embodiment variant that is not shown in detail, these means also include respective actuators, not shown in detail, or separate control means, so that a particularly extensive possibility of adjusting the outflowing medium with regard to strength, size and shape can be effected. An adjustability with regard to a positioning of the compressed air nozzle 18, in particular with regard to a current position of the component to be cleaned, can thus be carried out in a more targeted manner. In an embodiment variant that is not shown in detail, the fine powder removal device 10 presented can have more than one compressed air nozzle 18 .

Zudem kann die Feinentpulverungsvorrichtung 10 nicht näher dargestellte Mittel zum Absaugen von überschüssigem Fertigungsmaterial umfassen, welche dann ebenfalls beweglich gelagert vorgesehen sind. Dabei kann etwa vorgesehen sein, dass solche Mittel in Form von einfachen Absaugdüsen oder dergleichen bereitgestellt werden. Diese Absaugdüsen sind dann ebenfalls jeweils für sich beweglich gelagert und insbesondere in Bezug auf eine aktuelle Positionierung der zu reinigenden Bauteile ausrichtbar, wobei die gekoppelte Steuereinheit mit Steuerungsprogramm entsprechend Verwendung findet.In addition, the fine de-powdering device 10 can include means, not shown in detail, for sucking off excess production material, which are then also provided in a movably mounted manner. It can be provided that such means are provided in the form of simple suction nozzles or the like. These suction nozzles are then also each movably mounted and can be aligned in particular with regard to a current positioning of the components to be cleaned, the coupled control unit with control program being used accordingly.

Die jeweiligen Komponenten sind zudem mit einer dargestellten Steuereinheit 20 mit Steuerungsprogramm dargestellt. Jeweilige schematische Verbindungen deuten diesen funktionalen Zusammenhang an. Es ist vorstellbar, dass es sich bei den dargestellten Verbindungen um physische Leitungen handelt. Alternativ sind auch jegliche Funkverbindungen vorstellbar. Die Feinentpulverungsvorrichtung 10 ist zudem mit einer beweglich gelagerten Druckluftsensorvorrichtung 22 dargestellt.The respective components are also shown with a control unit 20 with a control program. The respective schematic connections indicate this functional relationship. It is conceivable that the connections shown are physical lines. Alternatively, any wireless connections are also conceivable. The fine powder removal device 10 is also shown with a movably mounted compressed air sensor device 22 .

Da die Aufnahmeeinheit 14 beweglich ausgelegt ist, sind die Bauteile 12 in Bezug auf die anderen Komponenten dort ausrichtbar lagernd vorgesehen. Auch die anderen Komponenten sind aufgrund ihrer jeweiligen Beweglichkeit zu Optimierungszwecken flexibel und dynamisch ausrichtbar.Since the receiving unit 14 is designed to be movable, the components 12 are provided so that they can be aligned in relation to the other components. The other components can also be flexibly and dynamically aligned due to their respective mobility for optimization purposes.

Die vorgestellte Feinentpulverungsvorrichtung 10 kann auch als semi-automatische Feinentpulverungsstation bezeichnet werden, welche für sich als komplexe Baugruppe vorgesehen wird oder sogar in eine bestehende 3D-Druckeinrichtung integrierbar ist. Es ist jeweils dabei vorgesehen, dass die zu reinigenden Bauteile, etwa in Form von Grünlingen, manuell auf eine jeweils vorhandene Aufnahmeeinheit 14 gelegt werden. Dabei sind jeweils rechnergestützte numerisch gesteuerte (numerische Steuerung (CNC)) Druck- und Absaugdüsen um diese Aufnahmeeinheit 14, beispielsweise in Form eines Drehtisches, vorgesehen. Eine Winkelposition des Drehtisches beziehungsweise allgemein eine Position der Aufnahmeeinheit 14, ein Eingangsdruck der Druckluft oder eines sonstigen zu beaufschlagenden fluidförmigen Mediums (fest oder gasförmig oder flüssig) und die Positionen von den Druck- sowie Absaugdüsen werden entsprechend durch die Steuereinheit 20 mit Steuerungsprogramm kontrolliert. Es ist vorstellbar, dass die Geometrien der Bauteile 12 (etwa in Form von Grünlingen) als CAD-Daten der Steuereinheit zur Verfügung gestellt werden.The fine powder removal device 10 presented can also be referred to as a semi-automatic fine powder removal station, which is provided as a complex assembly or can even be integrated into an existing 3D printing device. Provision is made in each case for the components to be cleaned, for example in the form of green compacts, to be placed manually on a receiving unit 14 that is present in each case. In this case, computer-assisted, numerically controlled (numerical control (CNC)) pressure and suction nozzles are provided around this receiving unit 14, for example in the form of a rotary table. An angular position of the turntable or, in general, a position of the receiving unit 14, an inlet pressure of the compressed air or another fluid medium to be pressurized (solid or gaseous or liquid) and the positions of the pressure and suction nozzles are controlled accordingly by the control unit 20 with a control program. It is conceivable that the geometries of the components 12 (eg in the form of green compacts) are made available to the control unit as CAD data.

Außerdem verfügt solch eine Station dann über eine beweglich gelagerte Kamera, die den Fluss von dem zu entfernenden Pulver verfolgt. In diesem Zusammenhang bedeutet eine beweglich gelagerte Vorgehensweise, dass die jeweilige Komponente mittels wenigstens einem Aktorelement von mindestens einer Position in wenigstens eine zweite Position verfahrbar ist, wobei eine Steuerung via der Hauptsteuerung beziehungsweise der Steuereinheit 20 mit Steuerungsprogramm vorgesehen ist. Zusätzlich können jeweilige Komponenten auch über eigene Steuerelemente verfügen, so dass ein entsprechender Steuerschaltkreis eine flüssige und vor allem schnelle Handhabung der vorgestellten Ausführungsvarianten ermöglicht.In addition, such a station then has a movably mounted camera that follows the flow of the powder to be removed. In this context, a movably mounted procedure means that the respective component can be moved from at least one position to at least a second position by means of at least one actuator element, control being provided via the main controller or the control unit 20 with a control program. In addition, respective components can also have their own control elements, so that a corresponding control circuit enables smooth and, above all, quick handling of the embodiment variants presented.

2 zeigt eine weitere schematische Darstellung von der Feinentpulverungsvorrichtung 10 zur Feinentpulverung von mittels pulverbasiertem 3D-Druckverfahren gefertigten Bauteilen 12 gemäß 1. Es gelten die gleichen Bezugszeichen wie in der 1, so dass diese hier nicht erneut eingeführt werden. 2 FIG. 1 shows a further schematic representation of the fine de-powdering device 10 for fine de-powdering of components 12 manufactured by means of powder-based 3D printing methods according to FIG 1 . The same reference symbols apply as in FIG 1 , so they will not be reintroduced here.

Exemplarisch für komplexe Bauteilgeometrien von zu reinigenden Bauteilen 12 ist in dieser 2 ein Teilbereich 24 eines Bauteils 12 mit einem Kanalelement 26 schematisch vergrößert dargestellt. Dieses in dem Bauteil 12 gedruckte Kanalelement 26 gilt es ebenfalls von restlichem beziehungsweise überschüssigem Fertigungspulver zu befreien. Mittels der vorgestellten Feinentpulverungsvorrichtung 10 ist nunmehr eine umfangreiche Verfolgung von sich dabei einstellenden Pulverflüssen möglich, so dass eine effiziente und vor allem zumindest teilweise automatisierte Feinentpulverung durchführbar ist. Die Verfolgung von dem Pulverfluss ermöglicht eine sehr schnelle Anpassung von den jeweiligen Entpulverungsparametern und erhöht dabei die Genauigkeit sowie die Qualität der Entpulverung, da die Druckluft ständig von einer optimalen Ausrichtung bereitgestellt wird. Als Entpulverungsparameter können beispielsweise ein Eingangsdruck, eine Art und Weise einer Absaugung oder auch eine bestimmte Ausrichtung der zu reinigenden Bauteile etwa in Bezug auf die jeweiligen Komponenten der Vorrichtung angesehen werden.This is an example of complex component geometries of components 12 to be cleaned 2 a portion 24 of a component 12 with a channel element 26 shown schematically enlarged. This channel element 26 printed in the component 12 must also be freed from residual or excess production powder. By means of the fine de-powdering device 10 presented, it is now possible to follow the powder flows that are set up extensively, so that an efficient and, above all, at least partially automated fine powder removal can be carried out. The tracking of the powder flow enables a very quick adjustment of the respective depowdering parameters and increases the accuracy and quality of the depowdering, since the compressed air is constantly provided from an optimal direction. For example, an inlet pressure, a type of suction or also a specific orientation of the components to be cleaned, for example in relation to the respective components of the device, can be regarded as depowdering parameters.

3 zeigt eine schematische Detailansicht von der Feinentpulverungsvorrichtung 10 zur Feinentpulverung von mittels pulverbasiertem 3D-Druckverfahren gefertigten Bauteilen 12 gemäß 1. Es gelten die gleichen Bezugszeichen wie in den vorherigen Figuren, so dass diese hier nicht erneut eingeführt werden. 3 FIG. 1 shows a schematic detailed view of the fine de-powdering device 10 for fine de-powdering of components 12 manufactured using powder-based 3D printing methods according to FIG 1 . The same reference numbers apply as in the previous figures, so that they are not reintroduced here.

In dieser 3 wird insbesondere verdeutlicht, inwiefern eine gezielte Ausrichtung der Druckluftdüse 18 ein Medium, hier Druckluft, in einen Innenbereich 28 des Kanalelements 26 reinpustet, so dass dort festsitzendes restliches Pulver in Form eines sich einstellenden Pulverflusses 30 hinausbefördert wird. Die Sensorvorrichtung 16, welche in Form eines Kamerasymbols dargestellt ist, verfolgt diesen Vorgang und stellt diese Information der Steuereinheit 20 bereit, welche nach erfolgter Auswertung in Echtzeit entsprechend die Druckluftdüse 18 steuert.In this 3 It is particularly clear to what extent a targeted alignment of the compressed air nozzle 18 blows a medium, here compressed air, into an inner region 28 of the channel element 26, so that any remaining powder stuck there is conveyed out in the form of a powder flow 30 that occurs. The sensor device 16, which is shown in the form of a camera symbol, follows this process and makes this information available to the control unit 20, which controls the compressed air nozzle 18 in real time after the evaluation has taken place.

4 zeigt eine weitere schematische Detailansicht von der Feinentpulverungsvorrichtung 10 zur Feinentpulverung von mittels pulverbasiertem 3D-Druckverfahren gefertigten Bauteilen 12 gemäß 1. Es gelten die gleichen Bezugszeichen wie in den vorherigen Figuren, so dass diese hier nicht erneut eingeführt werden. 4 FIG. 1 shows a further schematic detailed view of the fine powder removal device 10 for the fine powder removal of components 12 manufactured by means of a powder-based 3D printing method according to FIG 1 . The same reference numbers apply as in the previous figures, so that they are not reintroduced here.

Anstelle der Sensorvorrichtung 16 ist im Ausgangsbereich des Kanalelements 26 die Druckluftsensorvorrichtung 22 positioniert dargestellt. Entsprechend erfasste Informationen über den sich einstellenden Pulverfluss 30 werden der Steuereinheit 20 bereitgestellt. Das zugehörige Steuerprogramm ist dabei ausgelegt, diesen sich einstellenden Pulverfluss 30 beziehungsweise die austretende Druckluft mit Pulverrestanteilen zu analysieren und beispielsweise einen Ist-Soll-Abgleich durchzuführen, um anschließend dann die jeweiligen Komponenten der Feinentpulverungsvorrichtung 10 für Optimierungszwecke zu steuern.Instead of sensor device 16 , compressed air sensor device 22 is shown positioned in the exit area of channel element 26 . Correspondingly recorded information about the powder flow 30 that is set is made available to the control unit 20 . The associated control program is designed to analyze this resulting powder flow 30 or the exiting compressed air with powder residues and, for example, to carry out an actual/target comparison in order to then then control the respective components of the fine powder removal device 10 for optimization purposes.

BezugszeichenlisteReference List

1010

FeinentpulverungsvorrichtungFine powder removal device

1212

Bauteilcomponent

1414

Aufnahmeeinheitrecording unit

1616

Sensorvorrichtungsensor device

1818

Druckluftdüsecompressed air nozzle

2020

Steuereinheitcontrol unit

2222

Druckluftsensorvorrichtungcompressed air sensor device

2424

Teilbereichsubarea

2626

Kanalelementchannel element

2828

Innenbereichinterior

3030

Pulverflusspowder flow

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

• WO 2018/186849 A1 [0008]WO 2018/186849 A1 [0008]
• JP 2017144723 A [0009]JP2017144723A [0009]
• DE 102017206815 A1 [0010]DE 102017206815 A1 [0010]

Claims (10)

Feinentpulverungsvorrichtung (10) zur Feinentpulverung von mittels pulverbasiertem 3D-Druckverfahren gefertigten Bauteilen (12), umfassend eine beweglich gelagerte Aufnahmeeinheit (14) zur Aufnahme von mittels pulverbasiertem 3D-Druckverfahren gefertigten und jeweils grob entpulverten Bauteilen (12) sowie beweglich gelagerte Mittel zum Beaufschlagen der Bauteile mit einem fluiden Medium, beweglich gelagerte Mittel zum Absaugen von überschüssigem Fertigungsmaterial, wenigstens einer beweglich gelagerten optischen Sensorvorrichtung (16), wobei eine Steuereinheit (20) mit Steuerungsprogramm mit den jeweiligen Komponenten gekoppelt vorliegt, dadurch gekennzeichnet, dass zudem wenigstens eine beweglich gelagerte Druckluftsensorvorrichtung (22) vorgesehen ist, so dass ein sich aufgrund wenigstens eines aktiven Betriebszustandes der Feinentpulverungsvorrichtung (10) einstellender Pulverfluss (30) aus zu entfernendem überschüssigen Fertigungsmaterial mittels der Feinentpulverungsvorrichtung (10) zu Optimierungszwecken eines aktuellen, mittels der Feinentpulverungsvorrichtung (10) bewirkten Feinentpulverungsvorgangs erfassbar ist.Fine de-powdering device (10) for fine de-powdering of components (12) produced using a powder-based 3D printing process, comprising a movably mounted receiving unit (14) for receiving components (12) produced using a powder-based 3D printing process and each roughly depowdered, and movably mounted means for applying the Components with a fluid medium, movably mounted means for sucking off excess production material, at least one movably mounted optical sensor device (16), a control unit (20) with a control program being coupled to the respective components, characterized in that there is also at least one movably mounted compressed air sensor device (22) is provided, so that a powder flow (30) of excess production material to be removed due to at least one active operating state of the fine depowdering device (10) can be detected by means of the fine depowdering device (10) for the purpose of optimizing a current fine depowdering process effected by means of the fine depowdering device (10). is. Feinentpulverungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei zum Zwecke der Erfassung des Pulverflusses (30) die jeweiligen Komponenten in gegenseitiger Abhängigkeit und in Bezug auf eine jeweilige Ausrichtung zur Aufnahmeeinheit (14) und die Aufnahmeeinheit (14) in Bezug auf jeweilige Positionen der jeweiligen Komponenten mittels der Steuereinheit (20) mit Steuerungsprogramm von wenigstens einer ersten Position hin zu wenigstens einer zweiten Position bewegbar sind.Fine powder removal device (10) after claim 1 , wherein for the purpose of detecting the powder flow (30) the respective components in mutual dependence and in relation to a respective orientation to the receiving unit (14) and the receiving unit (14) in relation to respective positions of the respective components by means of the control unit (20). Control program can be moved from at least a first position towards at least a second position. Feinentpulverungsvorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der jeweilige sich einstellende und erfasste Pulverfluss (30) für Optimierungszwecke eines aktuellen, mittels der Feinentpulverungsvorrichtung (10) bewirkten Feinentpulverungsvorgangs mittels der Steuereinheit (20) mit Steuerungsprogramm klassifizierbar ist.Fine depowdering device (10) according to one of the preceding claims, wherein the respective adjusting and detected powder flow (30) can be classified for optimization purposes of a current fine depowdering process effected by means of the fine depowdering device (10) by means of the control unit (20) with a control program. Feinentpulverungsvorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Feinentpulverungsvorrichtung (10) ausgelegt ist, mittels erfasster Informationen über einen sich während des aktiven Betriebszustandes der Feinentpulverungsvorrichtung (10) einstellenden Pulverfluss (30) wenigstens eine Änderung von wenigstens einem Betriebsparameter von wenigstens einer Komponente der Feinentpulverungsvorrichtung (10) für Optimierungszwecke eines aktuellen, mittels der Feinentpulverungsvorrichtung (10) bewirkten Feinentpulverungsvorgangs zu bewirken.Fine depowdering device (10) according to one of the preceding claims, wherein the fine depowdering device (10) is designed, by means of recorded information about a powder flow (30) that occurs during the active operating state of the fine depowdering device (10), at least one change in at least one operating parameter of at least one component of the fine de-powdering device (10) for optimization purposes of a current fine de-powdering process effected by means of the fine de-powdering device (10). Feinentpulverungsvorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Aufnahmeeinheit (14) zur Aufnahme von mittels pulverbasiertem 3D-Druckverfahren gefertigten und jeweils grob entpulverten Bauteilen (12) im Wesentlichen in Form einer beweglich gelagerten Drehtischvorrichtung vorgesehen ist.Fine depowdering device (10) according to one of the preceding claims, wherein the receiving unit (14) for receiving components (12) manufactured using powder-based 3D printing processes and roughly depowdered in each case is provided essentially in the form of a movably mounted turntable device. Feinentpulverungsvorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die optische Sensorvorrichtung (16) ausgewählt ist aus: Kameravorrichtung, 3D-Scanner.Fine depowdering device (10) according to one of the preceding claims, wherein the optical sensor device (16) is selected from: camera device, 3D scanner. Feinentpulverungsvorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche 3 bis 6, wobei die Klassifizierung in Bezug auf eine Stärke, Größe und Form des sich aufgrund wenigstens eines aktiven Betriebszustandes der Feinentpulverungsvorrichtung (10) einstellenden Pulverflusses (30) aus zu entfernendem überschüssigen Fertigungsmaterial mittels der Feinentpulverungsvorrichtung (10) durchführbar ist.Fine de-powdering device (10) according to one of the preceding ones claims 3 until 6 , wherein the classification in relation to a strength, size and shape of the powder flow (30) of excess production material to be removed due to at least one active operating state of the fine powder removal device (10) can be carried out by means of the fine powder removal device (10). Feinentpulverungsvorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei mittels der Feinentpulverungsvorrichtung (10) durchzuführende Optimierungsmaßnahmen des aktuell mittels der Feinentpulverungsvorrichtung bewirkten Feinentpulverungsvorgangs unter Verwendung von benutzerdefiniert bereitstellbarer Konstruktionsdaten der zu reinigenden Bauteile (12) bewirkbar sind.Fine depowdering device (10) according to one of the preceding claims, wherein optimization measures to be carried out by means of the fine depowdering device (10) of the fine depowdering process currently effected by means of the fine depowdering device can be effected using design data of the components (12) to be cleaned that can be provided in a user-defined manner. Feinentpulverungsvorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die wenigstens eine beweglich gelagerte Druckluftsensorvorrichtung (22) ausgelegt ist, sich einstellende Druckluftzustände in Öffnungsbereichen der zu reinigenden Bauteile (12) zu erfassen.Fine depowdering device (10) according to one of the preceding claims, wherein the at least one movably mounted compressed air sensor device (22) is designed to detect compressed air conditions occurring in opening areas of the components (12) to be cleaned. Feinentpulverungsvorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Feinentpulverungsvorrichtung (10) ausgelegt ist, einen mittels der wenigstens einen beweglich gelagerten Druckluftsensorvorrichtung (22) aktuell erfassten Ist-Druckluftzustand in wenigstens einem Bereich des aktuell zu reinigenden Bauteils (12) mit einem in dem Steuerprogramm benutzerdefiniert hinterlegbaren Soll-Druckluftzustand abzugleichen, so dass im Falle einer Abweichung eine entsprechende Veränderung zum Soll-Druckluftzustand mittels der Feinentpulverungsvorrichtung (10) bewirkbar ist.Fine de-powdering device (10) according to one of the preceding claims, wherein the fine de-powdering device (10) is designed to use the at least one movably mounted compressed air sensor device (22) to record an actual compressed air state in at least one area of the component (12) currently to be cleaned with an in to adjust the control program to a user-defined target compressed air condition that can be stored, so that in the event of a deviation, a corresponding change to the target compressed air condition can be effected by means of the fine powder removal device (10).

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