DE102022200089A1 - Printing device and method for producing at least one object using powder bed-based additive manufacturing - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Druckvorrichtung (1) zur Herstellung mindestens eines Gegenstandes (1) mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung, aufweisend einen Prozessraum (9), der einen Druckbereich (17) aufweist, in den pulverförmiges Material (8) zur Herstellung des mindestens einen Gegenstandes (2) eingebracht werden kann und in dem Partikel des pulverförmigen Materials (8) zwecks Herstellung des mindestens einen Gegenstandes (2) bereichsweise verbunden werden können, eine Fördereinrichtung (11) und mindestens zwei Transferplattformen (22, 23, 34), die zur Aufnahme von hergestellten Gegenständen sowie restlichen pulverförmigen Materials dienen, wobei die jeweilige Transferplattform (22, 23, 34) mindestens eine Öffnung (43) aufweist, sodass pulverförmiges Material (8) durch die mindestens eine Öffnung (43) zumindest teilweise schwerkraftbedingt herausfallen kann. Des Weiteren umfasst die Druckvorrichtung eine Transferplattformaufnahmeeinrichtung (24), die dazu eingerichtet ist, eine mit mindestens einem hergestellten Gegenstand beladene Transferplattform (22, 23, 34) aufzunehmen. Dabei ist die Fördereinrichtung dazu eingerichtet, eine Relativbewegung von wenigstens einer der zwei Transferplattformen (22, 23, 34) in Bezug zu einer weiteren Transferplattform (22, 23, 34) auszuführen, so dass eine beladene Transferplattform (22, 23, 34) von der Transferplattformaufnahmeeinrichtung (24) wegbewegt wird, und eine nicht beladene Transferplattform (22, 23, 34) der Transferplattformaufnahmeeinrichtung (24) zugeführt wird.Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand (2) mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung durch die erfindungsgemäße Druckvorrichtung (1).The invention relates to a printing device (1) for producing at least one object (1) by means of powder bed-based additive manufacturing, having a process chamber (9) which has a pressure area (17) into which powdered material (8) for producing the at least one object ( 2) can be introduced and in which particles of the powdery material (8) can be connected in areas for the purpose of producing the at least one object (2), a conveyor device (11) and at least two transfer platforms (22, 23, 34) which are used to accommodate manufactured objects and remaining powdered material, the respective transfer platform (22, 23, 34) having at least one opening (43) so that powdered material (8) can fall out through the at least one opening (43), at least partially due to the force of gravity. Furthermore, the printing device comprises a transfer platform receiving device (24) which is set up to receive a transfer platform (22, 23, 34) loaded with at least one manufactured object. The conveyor device is set up to carry out a relative movement of at least one of the two transfer platforms (22, 23, 34) in relation to a further transfer platform (22, 23, 34), so that a loaded transfer platform (22, 23, 34) of the transfer platform receiving device (24) is moved away, and an unloaded transfer platform (22, 23, 34) is fed to the transfer platform receiving device (24). The invention also relates to a method for producing at least one object (2) by means of powder bed-based additive manufacturing by the inventive method pressure device (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckvorrichtung zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung sowie ein Verfahren zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung durch die erfindungsgemäße Druckvorrichtung.The invention relates to a printing device for producing at least one object using powder bed-based additive manufacturing and a method for producing at least one object using powder bed-based additive manufacturing using the printing device according to the invention.

Bei der Herstellung von Gegenständen oder Teilen von Gegenständen mittels generativer bzw. additiver Herstellungsverfahren wird der herzustellende Gegenstand schichtweise aus einem formlosen, beziehungsweise pulverförmigen, Material aufgebaut. In einer jeweiligen Schicht wird zwecks Verfestigung bereichsweise Bindemittel oder thermische Energie eingebracht. Danach wird das vorhandene pulverförmige Material, das nicht verfestigt wurde, entfernt.In the production of objects or parts of objects using generative or additive manufacturing processes, the object to be produced is built up in layers from an amorphous or powdered material. In each layer, binder or thermal energy is introduced in certain areas for the purpose of solidification. Thereafter, the existing powdery material which has not been solidified is removed.

Um die Produktivität derartiger Verfahren zu erhöhen, stehen zunehmend kontinuierliche Prozesskonzepte im Mittelpunkt der technischen Entwicklung. Die herzustellenden Gegenstände sollen die vorgesehenen Produktionsschritte überwiegend automatisiert durchlaufen, wobei der jeweilige Transport zu den einzelnen Bearbeitungsstationen kontinuierlich durch entsprechend automatisierte Transporteinrichtungen erfolgen soll.In order to increase the productivity of such processes, continuous process concepts are increasingly the focus of technical development. The objects to be manufactured should go through the planned production steps in a largely automated manner, with the respective transport to the individual processing stations being carried out continuously by appropriately automated transport devices.

1 veranschaulicht eine Seitenansicht einer herkömmlichen Druckvorrichtung 1 zur Herstellung von mehreren Gegenständen 2, die mit einem üblichen Verfahren zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand 2 mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung hergestellt werden. Die Druckvorrichtung 1 ist als eine Schrägbettdruckvorrichtung 3 ausgebildet. Die Druckvorrichtung 1 umfasst eine Druckkammer 4. In einem ersten Schritt wird gedruckt. Zu diesem Zweck ist in der Druckkammer 4 schematisch eine Laservorrichtung 5 dargestellt, die mit einem Laserstrahl 6 ein zuvor von einer Beschichtungsvorrichtung 7 aufgebrachtes pulverförmiges Material 8 so bearbeitet, dass ein Gegenstand 2 Schicht für Schicht gedruckt wird. Der Laserstrahl 6 trifft auf pulverförmiges Materials 8, das sich in einem Druckbereich 17 befindet. Durch die Laservorrichtung 5 werden Partikel des pulverförmigen Materials 8 zwecks Herstellung des Gegenstands 2 bereichsweise verbunden. Der Druckbereich 17 ist in einem in der Druckkammer 4 angeordneten, zumindest teilweise geschlossenen Prozessraum 9 vorgesehen. Der Prozessraum 9 ist in Form eines rechteckigen Pulvertunnels 10 ausgebildet. Die Druckvorrichtung 1 weist eine Fördereinrichtung 11 auf, die als Förderband ausgebildet ist und sich in Vorschubrichtung 12 bewegt. Das Förderband wird über zwei Rollen 13 umgelenkt. Die Vorschubrichtung 12 entspricht der Längsrichtung des Prozessraums 9. Die Fördereinrichtung 11 definiert eine Aufbringungsebene 14 und dient zur Aufnahme von hergestellten Gegenständen 2 sowie pulverförmigem Materials 8 auf der Aufbringungsebene 14. Während der Bewegung kann der Beschichtungsvorrichtung 7 entsprechend die nächste Schicht auf den Gegenstand 2 schichten, die anschließend oder noch während des Auftragens mittels der Laservorrichtung 5 bearbeitet wird. Die Druckkammer 4 ist mit einem Heizelement 15 verbunden. Das Heizelement 15 erwärmt die gedruckten Gegenstände 2, insbesondere während ihrer Bewegung durch den Pulvertunnel 10, wodurch die gedruckten Gegenstände 2 weiter verfestigt werden. Nach dem Druckvorgang werden die Gegenstände 2 außerhalb der Druckkammer 4 entpackt, wobei überschüssiges pulverförmiges Material 8, das nicht verfestigt wurde, schwerkraftbedingt in einen Auffangbehälter 16 fällt, der sich unterhalb der Fördereinrichtung 11 befindet. Dafür ist die Fördereinrichtung 11 pulverdurchlässig ausgebildet. 1 1 illustrates a side view of a conventional printing device 1 for producing a plurality of objects 2, which are produced using a conventional method for producing at least one object 2 by means of powder bed-based additive manufacturing. The printing device 1 is designed as a slanted bed printing device 3 . The printing device 1 comprises a pressure chamber 4. Printing takes place in a first step. For this purpose, a laser device 5 is shown schematically in the pressure chamber 4, which uses a laser beam 6 to process a powdery material 8 previously applied by a coating device 7 in such a way that an object 2 is printed layer by layer. The laser beam 6 hits powdered material 8 that is located in a pressure area 17 . Particles of the powdered material 8 are connected in regions by the laser device 5 for the purpose of producing the object 2 . The pressure area 17 is provided in an at least partially closed process space 9 which is arranged in the pressure chamber 4 . The processing space 9 is designed in the form of a rectangular powder tunnel 10 . The printing device 1 has a conveyor device 11 which is designed as a conveyor belt and moves in the feed direction 12 . The conveyor belt is deflected over two rollers 13. The feed direction 12 corresponds to the longitudinal direction of the process space 9. The conveyor device 11 defines an application plane 14 and is used to receive manufactured objects 2 and powdered material 8 on the application plane 14. During the movement, the coating device 7 can layer the next layer on the object 2 accordingly , which is processed by means of the laser device 5 subsequently or during the application. The pressure chamber 4 is connected to a heating element 15 . The heating element 15 heats the printed objects 2, particularly during their movement through the powder tunnel 10, whereby the printed objects 2 are further solidified. After the printing process, the objects 2 are unpacked outside the pressure chamber 4 , with excess powdery material 8 which has not been solidified falling by gravity into a collecting container 16 which is located below the conveyor 11 . For this purpose, the conveying device 11 is designed to be powder-permeable.

Nach dem Entpacken folgen die Schritte der Handhabung und Reinigung weiterhin entlang der Vorschubrichtung 12.After unpacking, the handling and cleaning steps continue along the feed direction 12.

2 veranschaulicht eine Seitenansicht einer weiteren herkömmlichen Druckvorrichtung 1 zur Herstellung von mehreren Gegenständen 2, die mit einem üblichen Verfahren zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand 2 mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung hergestellt werden. Die Druckvorrichtung 1 ist als eine Schrägbettdruckvorrichtung 3 ausgebildet. Die Druckvorrichtung 1 umfasst einen Prozessraum 9, der in Form eines rechteckigen Pulvertunnels 10 ausgebildet ist. Der Prozessraum 9 weist einen Druckbereich 17 und einen Entpulverungsbereich 18 auf. In den Druckbereich 17 wird pulverförmiges Material 8 zur Herstellung mehrerer Gegenstände 2 mittels einer Beschichtungsvorrichtung 7 eingebracht und in dem Druckbereich 17 werden Partikel des pulverförmigen Materials 8 zwecks Herstellung der jeweiligen Gegenstände 2 bereichsweise verbunden. In dem Entpulverungsbereich 18 wird vorhandenes pulverförmiges Material 8, das nicht verfestigt wurde, teilweise entfernt. Die Druckvorrichtung 1 weist eine Fördereinrichtung 11 auf, die als Förderband ausgebildet ist und sich in Vorschubrichtung 12 bewegt. Die Vorschubrichtung 12 entspricht der Längsrichtung des Prozessraums 9. Die Fördereinrichtung 11 definiert eine Aufbringungsebene 14 und dient zur Aufnahme von hergestellten Gegenständen 2 sowie pulverförmigem Material 8 auf der Aufbringungsebene 14. 2 FIG. 12 illustrates a side view of another conventional printing device 1 for producing a plurality of objects 2, which are produced using a conventional method for producing at least one object 2 by means of powder bed-based additive manufacturing. The printing device 1 is designed as a slanted bed printing device 3 . The printing device 1 includes a process chamber 9 which is designed in the form of a rectangular powder tunnel 10 . The processing space 9 has a pressure area 17 and a depowdering area 18 . Powdered material 8 for producing a plurality of objects 2 is introduced into the pressure area 17 by means of a coating device 7 and in the pressure area 17 particles of the powdered material 8 are connected in regions for the purpose of producing the respective objects 2 . In the de-powdering section 18, existing powdery material 8 which has not been solidified is partially removed. The printing device 1 has a conveyor device 11 which is designed as a conveyor belt and moves in the feed direction 12 . The feed direction 12 corresponds to the longitudinal direction of the process space 9. The conveyor device 11 defines an application plane 14 and is used to receive manufactured objects 2 and powdered material 8 on the application plane 14.

Die Druckvorrichtung 1 ist als kontinuierliche 3D-Druckvorrichtung ausgebildet; in dieser Druckvorrichtung 1 werden Gegenstände 2 auf der Auftragsebene 14 der Fördervorrichtung 11 nach einem kontinuierlichen Druckprinzip gedruckt. Diese Gegenstände 2 werden mittels der Fördereinrichtung 11 vom Druckbereich 17 zum Entpulverungsbereich 18 transportiert.The printing device 1 is designed as a continuous 3D printing device; in this printing device 1 objects 2 are on the order level 14 of the conveyor device 11 after a printed using the continuous printing principle. These objects 2 are transported from the printing area 17 to the de-powdering area 18 by means of the conveyor device 11 .

Insbesondere beim additiven Lasersintern ist eine Inertgasatmosphäre erforderlich, um Explosionsgefahren und die Oxidation des pulverförmigen Materials 8 während des Fertigungsverfahrens zu verhindern. Diese Atmosphäre ist in der Regel in dem gesamten Prozessraum 9 vorhanden. Bei konventionellen Druckvorrichtungen wird daher der Prozessraum 9 vor Druckbeginn vollständig mit Inertgas, z. B. Stickstoff, geflutet. Deshalb ist am Ende 19 des Prozessraums 9, der eine Prozessraumöffnung 20 quer zu Vorschubrichtung 12 der Druckvorrichtung 1 aufweist, eine Schließeinrichtung 21 zum Verschließen der Prozessraumöffnung 20, insbesondere während eines Druckvorgangs, vorgesehen. Die Schließeinrichtung 21 ist als ein Tor beziehungsweise als eine Schleuse ausgebildet. Nach dem Druckvorgang werden die Gegenstände 2 außerhalb des Prozessraums 9 entpackt, wobei überschüssiges pulverförmiges Material 8, das nicht verfestigt wurde, schwerkraftbedingt in einen Auffangbehälter 16 fällt, der sich unterhalb der Fördereinrichtung 11 befindet. Dafür ist die Fördereinrichtung 11 pulverdurchlässig ausgebildet.In particular in the case of additive laser sintering, an inert gas atmosphere is necessary in order to prevent the risk of explosion and the oxidation of the powdery material 8 during the manufacturing process. This atmosphere is generally present in the entire process space 9 . In conventional printing devices, therefore, the process space 9 is completely filled with inert gas, e.g. B. nitrogen flooded. Therefore, at the end 19 of the process space 9, which has a process space opening 20 transversely to the feed direction 12 of the printing device 1, a closing device 21 for closing the process space opening 20, in particular during a printing process, is provided. The closing device 21 is designed as a gate or as a lock. After the printing process, the objects 2 are unpacked outside of the process space 9, with excess powdery material 8 that has not been solidified falling into a collecting container 16, which is located below the conveyor device 11, due to the force of gravity. For this purpose, the conveying device 11 is designed to be powder-permeable.

Die EP 3 575 064 B1 offenbart eine 3D-Druckvorrichtung, eine Produktionslinie, die die Vorrichtung verwendet, und ein zyklisches Druckverfahren dafür, das sich auf das technische Gebiet der additiven Materialherstellung bezieht. Die 3D-Druckvorrichtung weist eine Rahmenbaugruppe und eine Pulververteilungseinheit, ein Pulververteilungs-Bewegungssystem, eine Pulverzufuhrvorrichtung, eine Tintenstrahleinheit, ein Tintenstrahl-Bewegungssystem, eine Arbeitsbox, eine Transfereinheit, einen inneren Hebemechanismus, einen äußeren Hebemechanismus, eine Zubehöreinheit und eine Hilfseinheit auf, die an der Rahmenbaugruppe angebracht sind. Ferner sind mehrere 3D-Druckvorrichtungen zentral angeordnet, um ein Produktionsliniensystem mit hoher Druckeffizienz zu bilden, wobei die mehreren 3D-Druckvorrichtungen und Backvorrichtungen zentral geplant und angeordnet sind und mittels mehrerer Förder- und Transferwege ein geschlossenes Produktionssystem bilden.The EP 3 575 064 B1 discloses a 3D printing device, a production line using the device, and a cyclic printing method therefor, relating to the technical field of additive material manufacturing. The 3D printing apparatus has a frame assembly and a powder distribution unit, a powder distribution moving system, a powder feeding device, an inkjet unit, an inkjet moving system, a work box, a transfer unit, an inner lifting mechanism, an outer lifting mechanism, an accessory unit, and an auxiliary unit, which at attached to the frame assembly. Further, multiple 3D printing devices are centrally arranged to form a production line system with high printing efficiency, wherein the multiple 3D printing devices and baking devices are centrally planned and arranged, forming a closed production system by means of multiple conveyance and transfer routes.

Die US 2021/0197477 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Fördern von Behältern/Tabletts zur additiven Fertigung oder von Tabletts zur additiven Fertigung, wobei die Fördervorrichtung mindestens zwei Kammern zum Fördern eines Behälters/Tabletts zur additiven Fertigung aufweist, wobei jede Förderkammer mindestens eine Öffnung aufweist, die den Eintritt/Austritt eines Behälters/Tabletts zur additiven Fertigung ermöglicht, und wobei jede Öffnung mit einer Tür zum dichten Verschließen der Förderkammer versehen ist.The US 2021/0197477 A1 discloses a device for conveying containers/trays for additive manufacturing or trays for additive manufacturing, the conveying device having at least two chambers for conveying a container/tray for additive manufacturing, each conveying chamber having at least one opening which allows the entry/exit of a additive manufacturing containers/trays, and each opening is provided with a door for sealing the feed chamber.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Druckvorrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung zur Verfügung zu stellen, mit denen die Herstellung von Gegenständen in effizienter sowie kostengünstiger Weise ermöglicht wird.The object of the present invention is to provide a printing device and a method for producing at least one object by means of powder bed-based additive manufacturing, with which the production of objects is made possible in an efficient and cost-effective manner.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Druckvorrichtung zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand gemäß Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Druckvorrichtung werden in den Unteransprüchen 2-9 aufgezeigt.The object is achieved according to the invention by a printing device for producing at least one object by means of powder bed-based additive manufacturing according to claim 1 and by a method for producing at least one object according to claim 10. Advantageous embodiments of the printing device are presented in subclaims 2-9.

Ein erster Aspekt der Erfindung ist eine Druckvorrichtung zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung, aufweisend einen Prozessraum, der einen Druckbereich aufweist, in den pulverförmiges Material zur Herstellung des mindestens einen Gegenstandes eingebracht werden kann und in dem Partikel des pulverförmigen Materials zwecks Herstellung des mindestens einen Gegenstandes bereichsweise verbunden werden können. Die Druckvorrichtung weist eine Fördereinrichtung und mindestens zwei Transportplattformen auf, die zur Aufnahme von hergestellten Gegenständen sowie pulverförmigen Materialien dienen. Eine jeweilige Transferplattform weist mindestens eine Öffnung auf, sodass pulverförmiges Material durch die mindestens eine Öffnung zumindest teilweise schwerkraftbedingt herausfallen kann. Die Druckvorrichtung wiest eine Transferplattformaufnahmeeinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, eine mit mindestens einem hergestellten Gegenstand beladene Transferplattform aufzunehmen. Dabei ist die Fördereinrichtung dazu eingerichtet, eine Relativbewegung von wenigstens einer der zwei Transferplattformen in Bezug zu einer weiteren Transferplattform auszuführen, so dass eine beladene Transferplattform von der Transferplattformaufnahmeeinrichtung wegbewegt wird, und eine nicht beladene Transferplattform der Transferplattformaufnahmeeinrichtung zugeführt wird.A first aspect of the invention is a printing device for producing at least one object by means of powder bed-based additive manufacturing, having a process chamber that has a pressure area into which powdered material for producing the at least one object can be introduced and in which particles of the powdered material can be introduced for the purpose of production of the at least one object can be connected in areas. The printing device has a conveyor device and at least two transport platforms, which are used to receive manufactured objects and powdered materials. A respective transfer platform has at least one opening, so that powdery material can fall out through the at least one opening, at least partially due to the force of gravity. The printing device has a transfer platform receiving device which is set up to receive a transfer platform loaded with at least one manufactured item. The conveyor device is set up to carry out a relative movement of at least one of the two transfer platforms in relation to a further transfer platform, so that a loaded transfer platform is moved away from the transfer platform receiving device and an unloaded transfer platform is fed to the transfer platform receiving device.

Ein pulverförmiges Material im Sinne der Erfindung ist ein formloses Material, z. B. ein Pulver oder ein Schüttgut, das im Wesentlichen aus kleineren Partikeln zusammengesetzt ist, wie zum Beispiel Sand oder Metallpulver.A powdery material within the meaning of the invention is a shapeless material, e.g. B. a powder or bulk material composed essentially of smaller particles, such as sand or metal powder.

Durch pulverbettbasierte generative Fertigung wird im Prozessraum aus dem Schichtaufbau mindestens ein Gegenstand aus dem pulverförmigen Material schichtweise hergestellt.Through powder bed-based additive manufacturing, the layer structure is created in the process room at least one object made of the powdery material in layers.

Es können verschiedene generative Fertigungsverfahren wie etwa Stereolithografie, Laserstrahlschmelzen, Lasersintern, Elektronenstrahlschmelzen, Fused Layer Modelling und Digital Light Processing zum Einsatz kommen, die unterschiedliche pulverförmige Materialien verarbeiten können und die somit auch für unterschiedliche Anwendungen geeignet sind.Various additive manufacturing processes such as stereolithography, laser beam melting, laser sintering, electron beam melting, fused layer modeling and digital light processing can be used, which can process different powdered materials and are therefore also suitable for different applications.

Zumindest auf die Oberfläche des pulverförmigen Materials kann ein Verfestigungsmittel aufgebracht werden, so dass bereichsweise die Verbindung von Partikeln des pulverförmigen Materials zwecks Herstellung von mindestens einem Gegenstand verstärkt wird. Dabei ist nicht ausgeschlossen, dass das Verfestigungsmittel teilweise in das pulverförmige Material eindringt.A solidifying agent can be applied at least to the surface of the powdered material, so that the connection of particles of the powdered material is strengthened in some areas for the purpose of producing at least one object. It is not excluded that the solidifying agent partially penetrates into the powdery material.

Ein Verfestigungsmittel kann im Kontext pulverbettbasierter generativer Fertigung, insbesondere beim Binder-Jetting-Verfahren, auch als Binder bezeichnet werden. Es dient dazu, in dem Bereich, in dem es auf- oder eingetragen wird, die Partikeln des pulverförmigen Materials miteinander zu verbinden. Das Verfestigungsmittel wird bereichsweise auf die Oberfläche des pulverförmigen Materials aufgetragen, nämlich in den Bereichen, in denen ein Abschnitt oder eine Schicht des Gegenstands ausgebildet werden soll.A solidification agent can also be referred to as a binder in the context of powder bed-based generative manufacturing, in particular in the binder jetting process. It serves to connect the particles of the powdered material to one another in the area in which it is applied or introduced. The solidifying agent is applied to the surface of the powdered material in areas of areas where a portion or layer of the article is to be formed.

Alternativ oder zusätzlich zum Verfestigungsmittel kann mittels einer Materialverstärkungseinheit, die zum Beispiel als eine Laservorrichtung ausgebildet sein kann, bereichsweise thermische Energie in das ausgebrachte formlose Material bzw. in die Oberfläche des pulverförmigen Materials eingebracht werden. Mittels der thermischen Energie kann das pulverförmige Material in dem Prozessraum bereichsweise aufgeschmolzen oder wenigstens angeschmolzen werden, sodass ein Abschnitt oder eine Schicht des herzustellenden Gegenstandes durch anschließende Erstarrung des zuvor aufgeschmolzenen Materials erzeugt wird.As an alternative or in addition to the solidification agent, thermal energy can be introduced in certain areas into the discharged amorphous material or into the surface of the powdery material by means of a material amplification unit, which can be designed, for example, as a laser device. The powdered material can be partially melted or at least partially melted in the processing chamber by means of the thermal energy, so that a section or a layer of the object to be produced is produced by subsequent solidification of the previously melted material.

Die Transferplattformaufnahmeeinrichtung, die dazu eingerichtet ist, eine mit dem mindestens einem hergestellten Gegenstand beladene Transferplattform aufzunehmen, kann im Prozessraum selbst sein, wo die Transferplattform beladen wird. Die Transferplattformaufnahmeeinrichtung kann in Form eines Satzes von zwei parallelen Gestellen ausgebildet sein, die an den Seitenwänden des Pulvertunnels des Prozessraumes angeordnet sind und in entlang der Vorschubrichtung gerichtet sind, so dass es einen offenen Raum zwischen den parallelen Gestellen gibt. Die Transferplattform kann auf den beiden parallelen Gestellen platziert werden.The transfer platform receiving device, which is set up to receive a transfer platform loaded with the at least one manufactured item, can be in the process room itself, where the transfer platform is loaded. The transfer platform receiving means may be in the form of a set of two parallel frames placed on the side walls of the powder tunnel of the processing space and directed in the direction of advance so that there is an open space between the parallel frames. The transfer platform can be placed on the two parallel frames.

Gemäß der erfindungsgemäßen Druckvorrichtung weist die jeweilige Transferplattform mindestens eine Öffnung auf, sodass pulverförmiges Material durch die mindestens eine Öffnung zumindest teilweise schwerkraftbedingt herausfallen kann. Dabei können die Transferplattformaufnahmeeinrichtung und eine jeweilige Transferplattform derart eingerichtet sein, dass das Herausfallen von pulverförmigem Material in beziehungsweise auf der Transferplattformaufnahmeeinrichtung erfolgt. Ferner kann die Transferplattformaufnahmevorrichtung so gestaltet sein, dass sie für pulverförmiges Material durchlässig ist, so dass das pulverförmige Material durch die Transferplattformaufnahmevorrichtung herausfällt.According to the printing device according to the invention, the respective transfer platform has at least one opening, so that powdery material can fall out through the at least one opening, at least partially due to the force of gravity. The transfer platform receiving device and a respective transfer platform can be set up in such a way that powdered material falls out in or on the transfer platform receiving device. Further, the transfer platform receiving device may be designed to be permeable to powdered material, so that the powdered material falls out through the transfer platform receiving device.

Der Prozessraum kann einen Entpulverungsbereich umfassen, in dem vorhandenes pulverförmiges Material, das nicht verfestigt wurde, teilweise entfernt werden kann. Das Herausfallen von pulverförmigem Material erfolgt insbesondere im Entpulverungsbereich. Der Entpulverungsbereich kann dabei hinsichtlich seiner Position der Transferplattformaufnahmeeinrichtung entsprechen.The process space may include a de-powdering area in which existing powdery material that has not been solidified can be partially removed. The falling out of powdery material occurs in particular in the depowdering area. The de-powdering area can correspond in terms of its position to the transfer platform receiving device.

Gemäß einer Ausführungsform der Druckvorrichtung ist vorgesehen, dass die Fördereinrichtung dazu eingerichtet ist, bei Anordnung einer Transferplattform in oder auf der Transferplattformaufnahmeeinrichtung eine weitere Transferplattform außerhalb der Transferplattformaufnahmeeinrichtung, insbesondere außerhalb des Prozessraums anzuordnen. Dadurch kann die weitere, außerhalb des Prozessraumes befindliche Transferplattform sehr effizient und einfach ausgetauscht werden, zum Beispiel mittels einer externen Drehgelenkvorrichtung oder auch manuell.According to one embodiment of the printing device, it is provided that the conveyor device is set up to arrange a further transfer platform outside of the transfer platform receiving device, in particular outside of the process space, when a transfer platform is arranged in or on the transfer platform receiving device. As a result, the other transfer platform located outside of the process space can be exchanged very efficiently and easily, for example by means of an external swivel joint device or also manually.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Druckvorrichtung kann der Prozessraum eine Prozessraumöffnung quer zu einer Vorschubrichtung der Druckvorrichtung aufweisen. Mit anderen Worten verläuft eine Ebene, in der die Öffnung ausgebildet ist, zumindest mit einer Richtungskomponente quer zur Vorschubrichtung der Druckvorrichtung. Die Prozessraumöffnung ermöglicht den Ein- und Austritt einer der mindestens zwei Transferplattformen in bzw. aus dem Prozessraum. Dabei ist die Druckvorrichtung mit einer Schließeinrichtung zum Verschließen der Prozessraumöffnung, insbesondere während eines Druckvorgangs, versehen. Die Schließeinrichtung kann als Tor, insbesondere als Rolltor, ausgebildet sein. Die Schließeinrichtung dient auch als Laserschutz und muss während des Prozesses immer geschlossen gehalten werden. Außerdem verhindert die Schließeinrichtung das Entweichen von Gasen wie z.B. eines Schutzgases während des Druckvorgangs.According to a further embodiment of the printing device, the process space can have a process space opening transverse to a feed direction of the printing device. In other words, a plane in which the opening is formed runs at least with a directional component transverse to the feed direction of the printing device. The process space opening allows one of the at least two transfer platforms to enter and exit the process space. The printing device is provided with a closing device for closing the process space opening, in particular during a printing process. The closing device can be designed as a gate, in particular as a roller shutter. The closing device also serves as laser protection and must always be kept closed during the process. In addition, the sealing device prevents the escape of gases such as an inert gas during the printing process.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Druckvorrichtung ist vorgesehen, dass die Relativbewegung zwischen den mindestens zwei Transferplattformen entlang einer Richtung ausführbar ist, wobei sich die zwei Transferplattformen während der Relativbewegung entlang der Richtung zumindest teilweise überlagen. Entlang einer Richtung, die im Wesentlichen orthogonal zur Bewegungsrichtung verläuft, überlagern die zwei Transferplattformen einander, insbesondere in einer senkrechten Richtung. So kann eine Transferplattform mit den gedruckten Gegenständen gegen eine andere Transferplattform, die nicht beladen ist, ausgetauscht werden. Die Transferplattform mit den gedruckten Gegenständen kann in einen Lagerraum oder einen Weiterverarbeitungsraum, wie z.B. einen Ofen oder einen Puderreinigungsraum, gebracht werden, der sich an einer Position befinden kann, die lateral versetzt zur Achse der Vorschubrichtung der Druckvorrichtung liegt. Die Positionierung der vorgenannten Räume versetzt zur Vorschubrichtung der Druckvorrichtung ermöglicht eine logistisch optimale Positionierung der genannten Räume.According to a further embodiment of the printing device, it is provided that the relative movement between the at least two transfer platforms can be carried out along one direction, with the two transfer platforms at least partially overlapping during the relative movement along the direction. Along a direction substantially orthogonal to the direction of movement, the two transfer platforms superimpose one another, in particular in a perpendicular direction. A transfer platform with the printed objects can be exchanged for another transfer platform that is not loaded. The transfer platform with the printed objects can be brought into a storage room or a further processing room, such as an oven or a powder cleaning room, which can be located at a position laterally offset from the axis of the feed direction of the printing device. The positioning of the aforesaid spaces offset to the feed direction of the printing device enables a logistically optimal positioning of the aforesaid spaces.

In einer weiteren Ausführungsform der Druckvorrichtung ist vorgesehen, dass die Relativbewegung der Transferplattformen entlang der Vorschubrichtung der Druckvorrichtung erfolgt. Dies ermöglicht einen einfachen und kompakten Aufbau der Druckvorrichtung, da der Austausch der Transferplattformen entlang der Vorschubrichtung der Druckvorrichtung selbst erfolgen kann. Das bedeutet, dass keine zusätzliche Einrichtung zur Richtungsänderung erforderlich ist, was der Fall wäre, wenn der Austausch in einer Richtung erfolgen würde, die einen Winkel, beispielsweise einen rechten Winkel, zur Vorschubrichtung der Druckvorrichtung bildet.In a further embodiment of the printing device, it is provided that the relative movement of the transfer platforms takes place along the feed direction of the printing device. This enables a simple and compact design of the printing device, since the transfer platforms can be exchanged along the feed direction of the printing device itself. This means that no additional means for changing the direction is required, which would be the case if the exchange were made in a direction which forms an angle, for example a right angle, with the direction of advance of the printing device.

Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass eine jeweilige Transferplattform parallel zur Richtung der Relativbewegung zwei seitliche Begrenzungswände aufweist. Insbesondere sind die beiden seitlichen Begrenzungswände parallel zur Vorschubrichtung der Druckvorrichtung vorgesehen. Dies verhindert ein Herunterfallender gedruckten Gegenstände, die von der jeweiligen Transferplattform getragen werden, seitlich zur Vorschubrichtung der Druckvorrichtung.If necessary, it is provided that a respective transfer platform has two lateral boundary walls parallel to the direction of the relative movement. In particular, the two lateral boundary walls are provided parallel to the feed direction of the printing device. This prevents the printed objects carried by the respective transfer platforms from falling off laterally to the direction of advance of the printing device.

Des Weiteren kann ein Abstand zwischen den zwei seitlichen Begrenzungswänden quer zur Richtung der Relativbewegung mittels einer jeweiligen Verstellungseinrichtung verstellbar sein. Insbesondere dann, wenn die Relativbewegung der Transportplattformen entlang der Vorschubrichtung der Druckeinrichtung erfolgt, ist es vorteilhaft, dass der Abstand zwischen den beiden seitlichen Begrenzungswänden quer zur Richtung der Relativbewegung mittels einer jeweiligen Verstellungseinrichtung verstellbar ist. Dies ermöglicht es, dass die Transferplattformen sich übereinander hinweg bewegen können, ohne dass es zu einer Kollision zwischen den seitlichen Begrenzungswänden der jeweiligen Transferplattformen kommt. Wenn beispielsweise eine der Transferplattformen mit den gedruckten Gegenständen im Begriff ist, die andere Transferplattform zu überqueren, die nicht beladen ist, aber auf einer Transferplattformaufnahmeeinrichtung liegt, dann kann der Abstand zwischen den seitlichen Begrenzungswänden der nicht beladenen Transferplattform vergrößert werden, so dass die Transferplattform mit den gedruckten Gegenständen durch die nicht beladene Transferplattform passieren kann. Die Verstellungseinrichtung kann eine dehnbare Federvorrichtung sein, die dafür sorgt, dass eine Entfernungsbewegung der seitlichen Begrenzungswände nach erfolgter Abstandsvergrößerung der Begrenzungswände selbsttätig rückgängig gemacht wird.Furthermore, a distance between the two lateral boundary walls can be adjustable transversely to the direction of the relative movement by means of a respective adjustment device. In particular when the relative movement of the transport platforms takes place along the feed direction of the printing device, it is advantageous that the distance between the two lateral boundary walls can be adjusted transversely to the direction of the relative movement by means of a respective adjustment device. This makes it possible for the transfer platforms to be able to move over one another without a collision occurring between the lateral boundary walls of the respective transfer platforms. For example, if one of the transfer platforms with the printed objects is about to cross the other transfer platform, which is not loaded but is lying on a transfer platform receiving device, then the distance between the lateral boundary walls of the unloaded transfer platform can be increased so that the transfer platform with the printed objects can pass through the unloaded transfer platform. The adjustment device can be an expandable spring device which ensures that a removal movement of the lateral boundary walls is automatically reversed after the distance between the boundary walls has increased.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Druckvorrichtung ist vorgesehen, dass eine Begrenzung der mindestens einen Öffnung der jeweiligen Transferplattform im Wesentlichen eine Trichterform aufweist, um in einem Flächenbereich einer Auflagefläche der Transferplattform, der größer ist als eine Querschnittsfläche der Öffnung auf der der Auflagefläche abgewandten Seite der Transferplattform, eine schwerkraftbedingte Pulverabfuhr zu ermöglichen. Die Auflagefläche ist die Fläche, auf der pulverförmiges Material beziehungsweise ein hergestellter Gegenstand in oder auf der Transferplattform aufliegt. Dadurch, dass die Öffnung der jeweiligen Transferplattform im Vergleich zur Oberfläche der Auflagefläche klein ist, wird verhindert, dass gedruckte Gegenstände durch die Öffnungen herausfallen.According to a further embodiment of the printing device, it is provided that a delimitation of the at least one opening of the respective transfer platform essentially has a funnel shape, in order to have a surface area of a bearing surface of the transfer platform that is larger than a cross-sectional area of the opening on the side of the transfer platform facing away from the bearing surface , to enable gravity powder removal. The support surface is the surface on which powdered material or a manufactured object rests in or on the transfer platform. The fact that the opening of the respective transfer platform is small compared to the surface of the supporting surface prevents printed objects from falling out through the openings.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Druckvorrichtung kann die Fördereinrichtung zumindest ein Antriebselement umfassen, mit welchem mit einer Drehbewegung form- und/ oder kraftschlüssig eine Antriebskraft auf eine Transportplattform aufbringbar ist, um zumindest eine der mindestens zwei Transferplattformen entlang der Richtung der Relativbewegung anzutreiben. Die Fördereinrichtung kann mindestens zwei zylindrische, drehbare Rollelemente und/oder zylindrische drehbare Ritzelemente aufweisen, die sich quer zur Vorschubrichtung der Druckvorrichtung erstrecken. Dabei können die jeweiligen zylindrischen Rollelemente und/oder die zylindrischen Ritzelemente beabstandet zueinander angeordnet sein.According to a further embodiment of the printing device, the conveyor device can comprise at least one drive element, with which a drive force can be applied to a transport platform with a rotational movement in a positive and/or non-positive manner in order to drive at least one of the at least two transfer platforms along the direction of the relative movement. The conveying device can have at least two cylindrical, rotatable rolling elements and/or cylindrical, rotatable scratching elements, which extend transversely to the feed direction of the printing device. The respective cylindrical rolling elements and/or the cylindrical scoring elements can be arranged at a distance from one another.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Druckvorrichtung ist vorgesehen, dass die Transferplattformen jeweils wenigstens ein Verzahnungselement aufweisen, und das Antriebselement wenigstens ein Eingriffselement aufweist, welches dazu eingerichtet ist, unter Drehung des Antriebselements in das Verzahnungselement einzugreifen und derart im Wesentlichen tangential zur Dreh-Bewegungsbahn des Antriebselements eine Antriebskraft auf das Eingriffselement und damit auf die Transferplattform zu richten. Insbesondere können auf einer der Fördereinrichtung gegenüberliegenden Seite der jeweiligen Transferplattform mehrere quer zur Vorschubrichtung der Druckvorrichtung verlaufende Verzahnungselemente angeordnet sein, wobei das jeweilige Verzahnungselement mit dem jeweils gegenüberliegenden zylindrischen Rollenelement und/oder zylindrischen Ritzelement der Fördereinrichtung im Eingriff stehen kann. Alternativ zu den Verzahnungselementen kann auch mit einem Hubbalkenmechanismus gearbeitet werden.According to a further embodiment of the printing device, it is provided that the transfer platforms each have at least one toothed element, and the drive element has at least one engagement element, which is set up to engage with the rotation of the drive element in the toothed element and in this way to direct a drive force onto the engagement element and thus onto the transfer platform essentially tangentially to the rotary movement path of the drive element. In particular, on a side of the respective transfer platform opposite the conveyor device, several toothed elements running transversely to the feed direction of the printing device can be arranged, with the respective toothed element being able to engage with the respective opposite cylindrical roller element and/or cylindrical scoring element of the conveyor device. As an alternative to the toothed elements, a walking beam mechanism can also be used.

Gemäß einer Ausführungsform der Druckvorrichtung kann diese als eine Schrägbettdruckvorrichtung ausgebildet sein. Dadurch kann eine Beschichtungsvorrichtung und eine Laservorrichtung entsprechend auf einer schrägen Ebene vor dem Prozessraum angeordnet werden. Die Schrägbettdruckvorrichtung ermöglicht beschleunigte Fertigungsprozesse, da ein gleichzeitiger Beschichtungs- und Erstarrungsprozess des Fertigungsmaterials realisiert werden kann, so dass eine Reduzierung der Taktzeit erreichbar ist.According to one embodiment of the printing device, it can be embodied as an inclined-bed printing device. As a result, a coating device and a laser device can be arranged correspondingly on an inclined plane in front of the process space. The inclined bed printing device enables accelerated manufacturing processes, since a simultaneous coating and solidification process of the manufacturing material can be implemented, so that a reduction in the cycle time can be achieved.

Die Transferplattformen sowie die Transferplattformaufnahmeeinrichtung können zumindest bereichsweise aus Aluminium gebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass die Transferplattformen sowie die Transferplattformaufnahmeeinrichtung jeweils ein geringes Gewicht haben, was deren Bewegung erheblich erleichtert.The transfer platforms and the transfer platform receiving device can be made of aluminum at least in some areas. This has the advantage that the transfer platforms and the transfer platform receiving device each have a low weight, which makes their movement considerably easier.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung durch die erfindungsgemäße Druckvorrichtung. Bei dem Verfahren werden die erfindungsgemäße Druckvorrichtung sowie pulverförmiges Material zur Verfügung gestellt, und es wird pulverförmiges Material in den Druckbereich des Prozessraums eingebracht. Dann werden bereichsweise Partikeln des pulverförmigen Materials des Pulverbetts zwecks Herstellung des mindestens eines Gegenstandes verbunden. Bei dem Verfahren werden eine Fördereinrichtung und mindestens zwei Transferplattformen zur Verfügung gestellt, die zur Aufnahme des hergestellten mindestens einen Gegenstands sowie des vorhandenen pulverförmigen Materials dienen, das nicht verfestigt wurde. Gemäß dem Verfahren wird eine mit dem mindestens einen hergestellten Gegenstand beladene Transferplattform mittels der Transferplattformaufnahmeeinrichtung aufgenommen und mittels der Fördereinrichtung wird eine Relativbewegung von wenigstens einer der zwei Transferplattformen in Bezug zu einer weiteren Transferplattform ausführt, so dass eine beladene Transferplattform von der Transferplattformaufnahmeeinrichtung wegbewegt wird, und eine nicht beladene Transferplattform der Transferplattformaufnahmeeinrichtung zugeführt wird. Dabei fällt pulverförmiges Material durch die mindestens eine Öffnung der beladenen Transferplattform schwerkraftbedingt heraus.A second aspect of the invention is a method for producing at least one object by means of powder bed-based generative manufacturing using the printing device according to the invention. In the method, the printing device according to the invention and powdered material are made available, and powdered material is introduced into the pressure area of the processing space. Then, in some areas, particles of the powdered material of the powder bed are connected for the purpose of producing the at least one object. In the method, a conveyor and at least two transfer platforms are provided, which are used to receive the manufactured at least one article as well as the existing powdered material that has not been solidified. According to the method, a transfer platform loaded with the at least one manufactured object is picked up by means of the transfer platform receiving device and a relative movement of at least one of the two transfer platforms in relation to another transfer platform is carried out by means of the conveyor device, so that a loaded transfer platform is moved away from the transfer platform receiving device, and an unloaded transfer platform is fed to the transfer platform receiving device. Powdered material falls out through the at least one opening of the loaded transfer platform due to the force of gravity.

Die Verbindung von Partikeln des pulverförmigen Materials des Pulverbetts kann mittels eines Verfestigungsmittels erfolgen.The connection of particles of the powdered material of the powder bed can take place by means of a solidification agent.

Ein Verfestigungsmittel kann im Kontext pulverbettbasierter generativer Fertigung, insbesondere beim Binder-Jetting-Verfahren, auch als Binder bezeichnet werden. Es dient dazu, in dem Bereich, in dem es auf- oder eingetragen wird, die Partikel des pulverförmigen Materials miteinander zu verbinden. Das Verfestigungsmittel wird bereichsweise auf die Oberfläche des pulverförmigen Materials aufgetragen, nämlich in den Bereichen, in denen ein Abschnitt oder eine Schicht des Gegenstands ausgebildet werden soll.A solidification agent can also be referred to as a binder in the context of powder bed-based generative manufacturing, in particular in the binder jetting process. It serves to connect the particles of the powdered material to one another in the area in which it is applied or introduced. The solidifying agent is applied to the surface of the powdered material in areas of areas where a portion or layer of the article is to be formed.

Alternativ oder zusätzlich zum Verfestigungsmittel kann mittels einer Materialverstärkungseinheit, die zum Beispiel als eine Laservorrichtung ausgebildet sein kann, bereichsweise thermische Energie in das ausgebrachte formlose Material bzw. in die Oberfläche des pulverförmigen Materials eingebracht werden. Mittels der thermischen Energie kann das pulverförmige Material bereichsweise aufgeschmolzen oder wenigstens angeschmolzen werden, sodass ein Abschnitt oder eine Schicht des herzustellenden Gegenstandes durch anschließende Erstarrung des zuvor aufgeschmolzenen Materials erzeugt wird.As an alternative or in addition to the solidification agent, thermal energy can be introduced in certain areas into the discharged amorphous material or into the surface of the powdery material by means of a material amplification unit, which can be designed, for example, as a laser device. The powdery material can be partially melted or at least partially melted by means of the thermal energy, so that a section or a layer of the object to be produced is produced by subsequent solidification of the previously melted material.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen erläutert.The invention is explained below with reference to the embodiments shown in the accompanying drawings.

Es zeigen

  • 1: Eine schematische Seitenansicht einer Druckvorrichtung zur Herstellung von mehreren Gegenständen mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung gemäß dem Stand der Technik;
  • 2: Eine schematische Seitenansicht einer Druckvorrichtung zur Herstellung von mehreren Gegenständen mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung gemäß dem Stand der Technik;
  • 3: Eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckvorrichtung zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung;
  • 4: Eine schematische Seitenschnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckvorrichtung zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung;
  • 5: Eine schematische Draufsicht der Ausführungsform der Druckvorrichtung aus 4;
  • 6: Eine schematische Seitenschnittansicht der Ausführungsform der Druckvorrichtung aus 4, wobei eine beladene Transferplattform innerhalb des Prozessraums und eine nicht beladene Transferplattform außerhalb des Prozessraums angeordnet ist;
  • 7: Eine schematische Seitenschnittansicht der Ausführungsform der Druckvorrichtung aus 6, wobei die beladene Transferplattform oberhalb der nicht beladenen Transferplattform und außerhalb des Prozessraums angeordnet ist;
  • 8: Eine schematische Seitenschnittansicht der Ausführungsform der Druckvorrichtung aus 7, wobei die beladene Transferplattform außerhalb des Prozessraums angeordnet ist und die nicht beladene Transferplattform in den Prozessraum bewegt wird;
  • 9: Eine schematische Seitenschnittansicht der Ausführungsform der Druckvorrichtung aus 8, wobei die nicht beladene Transferplattform innerhalb des Prozessraums angeordnet ist und mit gedruckten Gegenständen beladen wird, und wobei die beladene Transferplattform außerhalb des Prozessraums angeordnet ist und entleert wird;
  • 10: Eine schematische Förderansicht der Ausführungsform der Druckvorrichtung aus 7, wobei die beladene Transferplattform oberhalb der nicht beladenen Transferplattform und außerhalb des Prozessraums angeordnet ist;
  • 11: Eine schematische Draufsicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckvorrichtung zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung; und
  • 12: Eine schematische Seitenschnittansicht der Fördereinrichtung sowie die Transferplattform einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckvorrichtung.
Show it
  • 1 : A schematic side view of a printing device for the production of several objects by means of powder bed-based generative manufacturing according to the prior art;
  • 2 : A schematic side view of a printing device for the production of several objects by means of powder bed-based generative manufacturing according to the prior art;
  • 3 : A schematic side view of an embodiment of a printing device according to the invention for the production of at least one object by means of powder bed-based additive manufacturing;
  • 4 : A schematic sectional side view of a further embodiment of a printing device according to the invention for the production of at least one object by means of powder bed-based additive manufacturing;
  • 5 FIG. 1: A schematic plan view of the embodiment of the printing device from FIG 4 ;
  • 6 12: A schematic side sectional view of the embodiment of the printing device from FIG 4 wherein a loaded transfer platform is located within the process space and an unloaded transfer platform is located outside of the process space;
  • 7 12: A schematic side sectional view of the embodiment of the printing device from FIG 6 wherein the loaded transfer platform is located above the unloaded transfer platform and outside of the process space;
  • 8th 12: A schematic side sectional view of the embodiment of the printing device from FIG 7 , wherein the loaded transfer platform is arranged outside of the process space and the unloaded transfer platform is moved into the process space;
  • 9 12: A schematic side sectional view of the embodiment of the printing device from FIG 8th wherein the unloaded transfer platform is located within the process space and is loaded with printed objects, and the loaded transfer platform is located outside of the process space and is emptied;
  • 10 12: A schematic conveying view of the embodiment of the printing device from FIG 7 wherein the loaded transfer platform is located above the unloaded transfer platform and outside of the process space;
  • 11 : A schematic top view of a further embodiment of a printing device according to the invention for the production of at least one object by means of powder bed-based additive manufacturing; and
  • 12 1: A schematic side sectional view of the conveyor device and the transfer platform of a further embodiment of a printing device according to the invention.

1 und 2 zeigen den Stand der Technik und wurden bereits eingangs erläutert. 1 and 2 show the state of the art and have already been explained at the beginning.

3 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckvorrichtung 1 zur generativen Herstellung von Gegenständen 2 mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung. Ähnlich wie bei der in 2 gezeigten Druckvorrichtung ist auch hier die Druckvorrichtung 1 als Schrägbettdruckvorrichtung 3 ausgestaltet. Eine Beschreibung der ähnlichen Merkmale der Druckvorrichtung 1 aus 3 mit denen der Druckvorrichtung aus 2 ist in der obigen Beschreibung der Druckvorrichtung zu 2 zu finden. 3 shows an embodiment of the printing device 1 according to the invention for the generative production of objects 2 by means of powder bed-based generative manufacturing. Similar to the in 2 The printing device shown here is also configured as a slanted bed printing device 3 . A description of the similar features of the printing device 1 from 3 with those of the printing device 2 is in the above description of the printing device 2 to find.

Entsprechend der in 2 gezeigten Druckvorrichtung weist die in 3 gezeigte Druckvorrichtung 1 einen Prozessraum 9 auf, der einen Druckbereich 17 aufweist, in den pulverförmiges Material 8 zur Herstellung mehrerer Gegenstände 2 eingebracht wird und in dem Partikel des pulverförmigen Materials 8 zum Zwecke der Herstellung mehrerer Gegenstände 2 bereichsweise verbunden werden.According to the 2 shown printing device has the in 3 Printing device 1 shown has a process chamber 9, which has a pressure area 17, into which powdered material 8 for producing a plurality of objects 2 is introduced and in which particles of the powdered material 8 are connected in regions for the purpose of producing a plurality of objects 2.

Zusätzlich zur 2 ist hier dargestellt, dass die Druckvorrichtung 1 zwei Transferplattformen 22, 23 umfasst. Die Fördereinrichtung 11 und die zwei Transferplattformen 22, 23 dienen zur Aufnahme von hergestellten Gegenständen 2 sowie restlicher pulverförmigen Materialien 8. Die Druckvorrichtung 1 umfasst eine Transferplattformaufnahmeeinrichtung 24, die dazu eingerichtet ist, eine der zwei Transferplattformen 22, 23 aufzunehmen. Die Transferplattformaufnahmeeinrichtung 24 ist im Prozessraum 9 selbst angeordnet.In addition to 2 is shown here that the printing device 1 comprises two transfer platforms 22, 23. The conveyor device 11 and the two transfer platforms 22, 23 are used to receive manufactured objects 2 and the remaining powdery materials 8. The printing device 1 comprises a transfer platform receiving device 24 which is set up to receive one of the two transfer platforms 22, 23. The transfer platform receiving device 24 is arranged in the process space 9 itself.

Die beiden Transferplattformen 22 und 23 befinden sich außerhalb des Prozessraums 9. Die erste Transferplattform 22 befindet sich neben der Schließeinrichtung 21 auf der anderen Seite des Prozessraums 9. Auf die erste Transferplattform 22 folgt die zweite Transferplattform 23 entlang der Vorschubrichtung 12 mit einem Abstand 25 dazwischen.The two transfer platforms 22 and 23 are located outside of the process space 9. The first transfer platform 22 is located next to the closing device 21 on the other side of the process space 9. The first transfer platform 22 is followed by the second transfer platform 23 along the feed direction 12 with a distance 25 in between .

Die beiden Transferplattformen 22 und 23 sind innerhalb einer Staubkammer 28 angeordnet, die für Staubschutz dient. Die zweite Transferplattform 23 ist auf einem Führungselement 26 angeordnet, die mit einer Antriebeinheit 27 verbunden ist. Die Antriebeinheit 27 ermöglicht sowohl eine Bewegung der zweiten Transferplattform 23 entgegen der Vorschubrichtung 12 der Druckvorrichtung 1 von außerhalb des Prozessraumes 9 nach innerhalb des Prozessraumes 9 als auch eine Bewegung entlang der Vorschubrichtung 12 der Druckvorrichtung 1.The two transfer platforms 22 and 23 are arranged inside a dust chamber 28, which is used for dust protection. The second transfer platform 23 is arranged on a guide element 26 which is connected to a drive unit 27 . The drive unit 27 enables both a movement of the second transfer platform 23 against the feed direction 12 of the printing device 1 from outside the processing space 9 to within the processing space 9 and a movement along the feed direction 12 of the printing device 1.

4 bis 9 zeigen eine Reihenfolge der Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung durch die erfindungsgemäße Druckvorrichtung 1. 4 until 9 show a sequence of the steps of the method according to the invention for the production of at least one object by means of powder bed-based additive manufacturing by the printing device 1 according to the invention.

4 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckvorrichtung 1 zur generativen Herstellung von Gegenständen 2 mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung. Ähnlich wie die in 2 und 3 gezeigte Druckvorrichtung ist auch die Druckvorrichtung 1 von 4 als Schrägbettdruckvorrichtung 3 ausgeführt. Eine Beschreibung der ähnlichen Merkmale der Druckvorrichtung 1 von 4 mit denen der Druckvorrichtung von 2 sowie 3 kann der obigen Beschreibung der Druckvorrichtung von 2 und 3 entnommen werden. 4 shows a further embodiment of the printing device 1 according to the invention for the generative production of objects 2 by means of powder bed-based generative manufacturing. Similar to the in 2 and 3 printing device shown is also the printing device 1 of 4 designed as a slant bed printing device 3. A description of the similar features of the printing device 1 of FIG 4 with those of the printing device from 2 as well as 3 can the above description of the printing device of 2 and 3 be removed.

Entsprechend der in 3 gezeigten Druckvorrichtung weist die in 4 gezeigte Druckvorrichtung 1 einen Prozessraum 9 auf, der einen Druckbereich 17 aufweist, in den pulverförmiges Material 8 zur Herstellung mehrerer Gegenstände 2 eingebracht wird und in dem Partikel des pulverförmigen Materials 8 zum Zweck der Herstellung mehrerer Gegenstände 2 bereichsweise verbunden werden.According to the 3 shown printing device has the in 4 Printing device 1 shown has a process chamber 9, which has a pressure area 17, into which powdered material 8 for producing a plurality of objects 2 is introduced and in which particles of the powdered material 8 are connected in regions for the purpose of producing a plurality of objects 2.

Die Ausführungsform der Druckvorrichtung 1 von 4 unterscheidet sich von der Ausführungsform der Druckvorrichtung von 3 dadurch, dass bei der Ausführungsform der Druckvorrichtung 1 von 4 eine der beiden Transferplattformen 22 und 23 innerhalb des Prozessraums 9 angeordnet sein kann, während die andere der beiden Transferplattformen 22, 23 außerhalb des Prozessraums 9 angeordnet ist.The embodiment of the printing device 1 of FIG 4 differs from the embodiment of the printing device of 3 characterized in that in the embodiment of the printing device 1 of 4 one of the two transfer platforms 22 and 23 can be arranged within the process space 9, while the other of the two transfer platforms 22, 23 is arranged outside of the process space 9.

Gemäß einem ersten Schritt des Verfahrens, wie in 4 gezeigt, wird die erste Transferplattform 22 innerhalb des Entleerungsbereichs 18 des Prozessraums 9 angeordnet. Die erste Transferplattform 22 befindet sich auf der Transferplattformaufnahmeeinrichtung 24. Die Transferplattformaufnahmeeinrichtung 24 ist auf der Fördereinrichtung 11 angeordnet. Die Prozessraumöffnung 20 des Prozessraums 9 ist mittels der Schließeinrichtung 21 verschlossen. Die jeweilige Transferplattform 22, 23 weist zwei seitliche Begrenzungswände 30 parallel zur Richtung der Relativbewegung in Vorschubrichtung 12 der Druckvorrichtung 1 auf. Dadurch wird verhindert, dass die von der jeweiligen Transferplattform 22, 23 getragenen gedruckten Gegenstände 2 in Bezug auf die Vorschubrichtung 12 der Druckvorrichtung 1 seitlich herunterfallen können.According to a first step of the method, as in 4 shown, the first transfer platform 22 is placed within the discharge area 18 of the process space 9 . The first transfer platform 22 is located on the transfer platform receiving device 24. The transfer platform receiving device 24 is arranged on the conveyor device 11. The process space opening 20 of the process space 9 is closed by the closing device 21 . The respective transfer platform 22, 23 has two lateral boundary walls 30 parallel to the direction of the relative movement in the feed direction 12 of the printing device 1. This prevents the printed objects 2 carried by the respective transfer platform 22, 23 from being able to fall down to the side in relation to the feed direction 12 of the printing device 1.

Die zweite Transferplattform 22 ist außerhalb des Prozessraums 9 angeordnet. Die zweite Transferplattform 23 ist innerhalb der Staubkammer 28 angeordnet, die für Staubschutz dient. Die zweite Transferplattform 23 ist auf dem Führungselement 26 angeordnet, das mit der Antriebeinheit 27 verbunden ist. Die Antriebeinheit 27 ermöglicht sowohl eine Bewegung der zweiten Transferplattform 23 entgegen der Vorschubrichtung 12 der Druckvorrichtung 1 von außerhalb des Prozessraumes 9 nach innerhalb des Prozessraumes 9 als auch eine Bewegung entlang der Vorschubrichtung 12 der Druckvorrichtung 1.The second transfer platform 22 is arranged outside of the process space 9 . The second transfer platform 23 is arranged inside the dust chamber 28 serving for dust protection. The second transfer platform 23 is arranged on the guide element 26 which is connected to the drive unit 27 . The drive unit 27 enables both a movement of the second transfer platform 23 against the feed direction 12 of the printing device 1 from outside the processing space 9 to within the processing space 9 and a movement along the feed direction 12 of the printing device 1.

Wie in 4 zu sehen ist, sind die bedruckten Gegenstände 2 noch nicht auf die erste Transferplattform 22 übertragen worden, die im Entpulverungsbereich 18 des abgeschlossenen Prozessraums 9 angeordnet ist.As in 4 As can be seen, the printed objects 2 have not yet been transferred to the first transfer platform 22 which is arranged in the de-powdering area 18 of the closed process space 9 .

5 zeigt eine schematische Draufsicht auf die Druckvorrichtung 1 aus 4. Die erste Transferplattform 22 ist innerhalb des Prozessraums 9 beziehungsweise innerhalb des Entpulverungsbereiches 18 des Prozessraumes 9 angeordnet, wobei die Prozessraumöffnung 20 des Prozessraums 9 mittels der Schließeinrichtung 21 verschlossen ist. Die zweite Transferplattform 23 ist außerhalb des Prozessraums 9 beziehungsweise innerhalb der Staubkammer 28 angeordnet. Der Doppelpfeil 29 bedeutet, dass jeweils eine der beiden Transferplattformen 22 und 23 entlang der Vorschubrichtung 12 der Druckvorrichtung 1 und entgegen der Vorschubrichtung 12 der Druckvorrichtung 1 bewegt werden kann. 5 FIG. 12 shows a schematic plan view of the printing device 1 from FIG 4 . The first transfer platform 22 is arranged within the process space 9 or within the depowdering area 18 of the process space 9 , the process space opening 20 of the process space 9 being closed by means of the closing device 21 . The second transfer platform 23 is arranged outside of the process space 9 or inside the dust chamber 28 . The double arrow 29 means that one of the two transfer platforms 22 and 23 can be moved along the feed direction 12 of the printing device 1 and counter to the feed direction 12 of the printing device 1 .

Gemäß einem nächsten Schritt des Verfahrens, wie in 6 gezeigt, wird die erste Transferplattform 22, die innerhalb des Prozessraums 9 angeordnet ist, mit den gedruckten Gegenständen 2 beladen. Dabei ist die Prozessraumöffnung 20 des Prozessraums 9 mittels der Schließeinrichtung 21 verschlossen. Die nicht beladene zweite Transferplattform 23 ist außerhalb des Prozessraums 9 angeordnet.According to a next step of the method, as in 6 As shown, the first transfer platform 22, which is arranged within the process space 9, is loaded with the printed objects 2. The process space opening 20 of the process space 9 is closed by means of the closing device 21 . The unloaded second transfer platform 23 is arranged outside of the process space 9 .

Gemäß einem nächsten Verfahrensschritt, wie er in 7 dargestellt ist, wird die Schließeinrichtung 21 zumindest teilweise geöffnet, so dass die erste Transferplattform 22 durch die Prozessraumöffnung 20 von innerhalb des Prozessraums 9 nach außerhalb des Prozessraums 9 in Vorschubrichtung 12 der Druckvorrichtung 1 bewegt wird.According to a next method step, as described in 7 is shown, the closing device 21 is at least partially opened, so that the first transfer platform 22 is moved through the process space opening 20 from inside the process space 9 to outside the process space 9 in the feed direction 12 of the printing device 1 .

Bevor die erste Transferplattform 22 auf die zweite Transferplattform 23 trifft, wird die zweite Transferplattform 23 mittels einer in der Figur nicht dargestellten Verschiebeeinheit in Abwärtsrichtung 31 verschoben, während die zweite Transferplattform 23 noch auf dem Führungselement 26 angeordnet bleibt. Insbesondere wird die zweite Transferplattform 23 von der Oberseite des Führungsteils 26 zur Unterseite des Führungsteils 26 verschoben. Dadurch kann die erste Transferplattform 22, die mit den bedruckten Gegenständen 2 beladen ist, auf die Oberseite des Führungselements 26 geschoben werden, ohne mit der zweiten Transferplattform 23 zu kollidieren. Mit anderen Worten ermöglicht die Verschiebeeinheit eine Höhenverstellung der Ebenen, in denen sich die beiden Transferplattformen 22,23 in Vorschubrichtung 12 der Druckvorrichtung 1 sowie entgegen der Vorschubrichtung 12 der Druckvorrichtung 1 bewegen.Before the first transfer platform 22 meets the second transfer platform 23, the second transfer platform 23 is shifted in the downward direction 31 by means of a shifting unit, not shown in the figure, while the second transfer platform 23 remains arranged on the guide element 26. In particular, the second transfer platform 23 is shifted from the upper side of the guide part 26 to the lower side of the guide part 26 . As a result, the first transfer platform 22 loaded with the printed objects 2 can be pushed onto the upper side of the guide element 26 without colliding with the second transfer platform 23 . In other words, the displacement unit enables a height adjustment of the planes in which the two transfer platforms 22, 23 move in the feed direction 12 of the printing device 1 and counter to the feed direction 12 of the printing device 1.

Des Weiteren, wie in 10 dargestellt ist, wird der Abstand 32 zwischen den zwei seitlichen Begrenzungswänden 30 quer zur Richtung der Relativbewegung mittels einer jeweiligen Verstellungseinrichtung 33 verstellt. Dies ermöglicht es, dass sich die Transferplattformen 22, 23 aneinander bzw. übereinander vorbei bewegen können, ohne dass es zu einer Kollision zwischen den beiden seitlichen Begrenzungswänden 30 der jeweiligen Transferplattform 22, 23 kommt. Wenn die erste Transferplattform 22 mit den gedruckten Gegenständen2 im Begriff ist, die zweite Transferplattform 23 zu überqueren, die nicht beladen ist, dann kann der Abstand 32 zwischen den seitlichen Begrenzungswänden 30 der nicht beladenen Transferplattform 23 vergrößert werden, so dass die erste Transferplattform 22 mit den gedruckten Gegenständen 2 durch die nicht beladene zweite Transferplattform 23 passieren kann. Die Verstellungseinrichtung 33 ist als eine dehnbare Federvorrichtung ausgebildet.Furthermore, as in 10 is shown, the distance 32 between the two lateral boundary walls 30 is adjusted transversely to the direction of the relative movement by means of a respective adjustment device 33 . This makes it possible for the transfer platforms 22, 23 to move past one another or above one another without a collision occurring between the two lateral boundary walls 30 of the respective transfer platform 22, 23. If the first transfer platform 22 with the printed objects 2 is about to cross the second transfer platform 23, which is not loaded, then the distance 32 between the lateral boundary walls 30 of the unloaded transfer platform 23 can be increased, so that the first transfer platform 22 with the printed objects 2 can pass through the unloaded second transfer platform 23. The adjustment device 33 is designed as an expandable spring device.

Somit überlagern sich die beiden Transferplattformen 22, 23 während der Relativbewegung entlang der Vorschubrichtung 12 der Druckvorrichtung 1.The two transfer platforms 22, 23 thus overlap during the relative movement along the feed direction 12 of the printing device 1.

In einem nächsten Verfahrensschritt, wie in 8 dargestellt, wird die zweite Transferplattform 23 durch die geöffnete Prozesskammeröffnung 20 von außerhalb des Prozessraums 9 in das Innere des Prozessraums 9 entgegen der Vorschubrichtung 12 der Druckvorrichtung 1 bewegt. Dabei wird die erste Transferplattform 22 mit den bedruckten Gegenständen 2 innerhalb der Staubkammer 28 angeordnet.In a next step, as in 8th shown, the second transfer platform 23 is moved through the open process chamber opening 20 from outside the process space 9 into the interior of the process space 9 against the feed direction 12 of the printing device 1 . In this case, the first transfer platform 22 with the printed objects 2 is arranged inside the dust chamber 28 .

In einem nächsten Verfahrensschritt, wie in 9 dargestellt, wird die zweite Transferplattform 23 entgegen der Vorschubrichtung 12 der Druckeinrichtung 1 vollständig ins Innere des Prozessraums 9 gefahren, woraufhin die Prozessraumöffnung 20 des Prozessraums 9 mittels der Schließeinrichtung 21 verschlossen wird. Die zweite Transferplattform 23 wird mit den bedruckten Gegenständen 2 sowie mit dem restlichen pulverförmigen Material 8 beladen. Während dieses Vorgangs wird die erste Transferplattform 22 in der Staubkammer 28 entleert.In a next step, as in 9 shown, the second transfer platform 23 is moved completely into the interior of the process space 9 counter to the feed direction 12 of the printing device 1 , whereupon the process space opening 20 of the process space 9 is closed by means of the closing device 21 . The second transfer platform 23 is loaded with the printed objects 2 and with the remaining powdery material 8 . During this process, the first transfer platform 22 in the dust chamber 28 is emptied.

10 zeigt eine schematische Förderansicht der Druckvorrichtung 1 aus 7, wobei die beladene erste Transferplattform 22 oberhalb der nicht beladenen zweiten Transferplattform 23 und außerhalb des Prozessraums 9 angeordnet ist. 10 FIG. 12 shows a schematic conveying view of the printing device 1. FIG 7 , the loaded first transfer platform 22 being arranged above the unloaded second transfer platform 23 and outside of the process space 9 .

11 zeigt eine schematische Draufsicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckvorrichtung 1 zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung. 11 shows a schematic top view of a further embodiment of a printing device 1 according to the invention for the production of at least one object by means of powder bed-based additive manufacturing.

Die erste Transferplattform 22 ist innerhalb des Prozessraums 9 beziehungsweise innerhalb des Entpulverungsbereiches 18 des Prozessraumes 9 angeordnet, wobei die Prozessraumöffnung 20 des Prozessraums 9 mittels der Schließeinrichtung 21 verschlossen ist. Die zweite Transferplattform 23 ist außerhalb des Prozessraums 9 angeordnet. Der Doppelpfeil 29 bedeutet, dass jeweils eine der beiden Transferplattformen 22 und 23 entlang der Vorschubrichtung 12 der Druckvorrichtung 1 und entgegen der Vorschubrichtung 12 der Druckvorrichtung 1 bewegt werden kann.The first transfer platform 22 is arranged within the process space 9 or within the depowdering area 18 of the process space 9 , the process space opening 20 of the process space 9 being closed by means of the closing device 21 . The second transfer platform 23 is arranged outside of the process space 9 . The double arrow 29 means that one of the two transfer platforms 22 and 23 can be moved along the feed direction 12 of the printing device 1 and counter to the feed direction 12 of the printing device 1 .

Die Druckvorrichtung 1 ermöglicht es, dass eine Relativbewegung zwischen der zweiten Transferplattform 23 und der dritten Transferplattform 34 entlang einer Richtung ausführbar ist, die im Wesentlichen orthogonal zur Vorschubrichtung 12 der Druckvorrichtung 1 verläuft. So kann zum Beispiel die zweite Transferplattform 22 mit den gedruckten Gegenständen gegen die dritte Transferplattform 34, die zum Beispiel nicht beladen ist, ausgetauscht werden. Die zweite Transferplattform 23 mit den gedruckten Gegenständen kann in einen Lagerraum 35 oder einen Weiterverarbeitungsraum 36, wie z.B. einen Ofen oder einen Puderreinigungsraum, zum Beispiel mittels einer externen Drehgelenkvorrichtung 37 oder auch manuell gebracht werden. Der Lagerraum 35 sowie der Weiterverarbeitungsraum 36 können sich jeweils an einer Position befinden, die lateral versetzt zur Achse der Vorschubrichtung 12 der Druckvorrichtung 1 liegt. Diese Anordnung der vorgenannten Räume g ermöglicht eine logistisch optimale Positionierung der genannten Räume.The printing device 1 makes it possible for a relative movement to be carried out between the second transfer platform 23 and the third transfer platform 34 along a direction which runs essentially orthogonally to the feed direction 12 of the printing device 1 . For example, the second transfer platform 22 with the printed objects can be exchanged for the third transfer platform 34, which is not loaded, for example. The second transfer platform 23 with the printed objects can be brought into a storage room 35 or a further processing room 36, such as an oven or a powder cleaning room, for example by means of an external pivot device 37 or also manually. The storage space 35 and the further processing space 36 can each be located in a position that is laterally offset from the axis of the feed direction 12 of the printing device 1 . This arrangement of the aforementioned spaces g enables a logistically optimal positioning of the aforementioned spaces.

Weiterhin kann die zweite Transferplattform 22 auf einem Rangierbereich 38 entlang der Vorschubrichtung 12 der Druckeinrichtung 1 weitertransportiert werden, so dass anschließend die dritte Transferplattform 22 auf der Fördereinrichtung 11 an die Stelle gebracht werden kann, an der zuvor die zweite Transferplattform 22 positioniert war.Furthermore, the second transfer platform 22 can be transported further on a shunting area 38 along the feed direction 12 of the printing device 1, so that the third transfer platform 22 can then be brought on the conveyor device 11 to the point at which the second transfer platform 22 was previously positioned.

12 zeigt eine schematische Seitenschnittansicht der Fördereinrichtung 11 sowie die erste Transferplattform 22 einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckvorrichtung 1. 12 shows a schematic side sectional view of the conveyor device 11 and the first transfer platform 22 of a further embodiment of a printing device 1 according to the invention.

Es ist zu erkennen, dass die erste Transferplattform 22 eine Mehrzahl von Verzahnungselementen 39 aufweist und das Antriebselement 40 eine Mehrzahl von Eingriffselementen 41 aufweist, die dazu eingerichtet sind, bei einer Drehung des Antriebselements 40 in die Verzahnungselemente 39 einzugreifen und auf diese Weise eine Antriebskraft im Wesentlichen tangential zur Drehbewegungsbahn des Antriebselements 40 auf das Eingriffselement 41 und damit auf die erste Transferplattform 22 zu richten. Insbesondere sind mehrere sich quer zur Vorschubrichtung 12 der Druckvorrichtung 1 erstreckende Verzahnungselemente 39 auf einer der Fördereinrichtung 11 gegenüberliegenden Seite der ersten Transferplattform 22 angeordnet, wobei das jeweilige Verzahnungselement 39 mit dem jeweils gegenüberliegenden zylindrischen Rollenelement 42 und/oder zylindrischen Eingriffselement 41 der Fördereinrichtung 11 in Eingriff ist.It can be seen that the first transfer platform 22 has a plurality of toothed elements 39 and the drive element 40 has a plurality of engagement elements 41 which are designed to engage in the toothed elements 39 when the drive element 40 rotates and in this way generate a drive force in the Substantially tangential to the rotational movement path of the drive element 40 to direct the engagement element 41 and thus to the first transfer platform 22 . In particular are a plurality of toothed elements 39 extending transversely to the feed direction 12 of the printing device 1 are arranged on a side of the first transfer platform 22 opposite the conveyor device 11, the respective toothed element 39 being in engagement with the respective opposite cylindrical roller element 42 and/or cylindrical engagement element 41 of the conveyor device 11.

Die erste Transferplattform 22 weist eine Vielzahl von Öffnungen 43 auf, so dass das pulverförmige Material 8 zumindest teilweise aufgrund der Schwerkraft durch die Öffnungen 43 herausfallen kann.The first transfer platform 22 has a large number of openings 43 so that the powdered material 8 can fall out through the openings 43 at least partially due to the force of gravity.

Die Begrenzung 44 jeder Öffnung 43 der Transferplattform 22 hat im Wesentlichen die Form eines Trichters, um einen schwerkraftbedingten Pulverauswurf in einem Bereich einer Auflagefläche der Transferplattform 22 zu ermöglichen, der größer ist als eine Querschnittsfläche der Öffnung 43 auf der der Auflagefläche gegenüberliegenden Seite der Transferplattform 22. Die Auflagefläche ist die Fläche, auf der das pulverförmige Material 8 oder die hergestellten Gegenstände 2 auf der Transferplattform 22 ruhen. Die Tatsache, dass die jeweilige Öffnung 43 der Transferplattform 22 im Vergleich zur Oberfläche der Auflagefläche klein ist, verhindert, dass die bedruckten Gegenstände 2 durch die Öffnungen herausfallen.The boundary 44 of each opening 43 of the transfer platform 22 has essentially the shape of a funnel in order to allow gravity-induced powder ejection in an area of a support surface of the transfer platform 22 that is larger than a cross-sectional area of the opening 43 on the opposite side of the transfer platform 22 from the support surface The support surface is the surface on which the powdered material 8 or manufactured articles 2 on the transfer platform 22 rest. The fact that the respective opening 43 of the transfer platform 22 is small compared to the surface of the support surface prevents the printed objects 2 from falling out through the openings.

Außerdem sind die benachbarten zylindrischen Rollenelemente 42 sowie die Eingriffselemente 41 voneinander beabstandet, so dass das restliche pulverförmige Material 8 aufgrund der Schwerkraft durch die Fördereinrichtung 11 herausfallen kann.In addition, the adjacent cylindrical roller members 42 as well as the engaging members 41 are spaced from each other so that the remaining powdery material 8 can fall out by the conveyor 11 due to gravity.

BezugszeichenlisteReference List

11
Druckvorrichtungprinting device
22
GegenstandObject
33
Schrägbettdruckvorrichtungslant bed printing device
44
Druckkammerpressure chamber
55
Laservorrichtunglaser device
66
Laserstrahllaser beam
77
Beschichtungsvorrichtungcoating device
88th
Pulverförmiges MaterialPowdered material
99
Prozessraumprocess room
1010
Pulvertunnelpowder tunnel
1111
Fördereinrichtungconveyor
1212
Vorschubrichtungfeed direction
1313
Rollerole
1414
Aufbringungsebenelevy level
1515
Heizelementheating element
1616
Auffangbehältercollection container
1717
Druckbereichprint area
1818
Entpulverungsbereichdepowdering area
1919
Ende des Prozessraumsend of the process space
2020
Prozessraumöffnungprocess room opening
2121
Schließeinrichtunglocking device
2222
Erste TransferplattformFirst transfer platform
2323
Zweite TransferplattformSecond transfer platform
2424
Transferplattformaufnahmeeinrichtungtransfer platform receiving device
2525
Abstand zwischen den beiden TransferplattformenDistance between the two transfer platforms
2626
Führungselementguide element
2727
Antriebeinheitdrive unit
2828
Staubkammerdust chamber
2929
Doppelpfeildouble arrow
3030
Begrenzungswand der Transferplattformboundary wall of the transfer platform
3131
Abwärtsrichtungdown direction
3232
Abstand zwischen den zwei seitlichen BegrenzungswändenDistance between the two lateral boundary walls
3333
Verstellungseinrichtungadjustment device
3434
Dritte TransferplattformThird transfer platform
3535
Lagerraumstorage room
3636
Weiterverarbeitungsraumfinishing room
3737
Drehgelenkvorrichtungswivel device
3838
Rangierbereichshunting area
3939
Verzahnungselementgear element
4040
Antriebselementdrive element
4141
Eingriffselementengagement element
4242
Zylindrisches RollenelementCylindrical roller element
4343
Öffnung der TransferplattformOpening of the transfer platform
4444
Begrenzung der Öffnung der TransferplattformLimitation of the opening of the transfer platform

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • EP 3575064 B1 [0009]EP 3575064 B1 [0009]
  • US 20210197477 A1 [0010]US 20210197477 A1 [0010]

Claims (10)

Druckvorrichtung (1) zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand (2) mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung, aufweisend: - einen Prozessraum (9), der einen Druckbereich (17) aufweist, in den pulverförmiges Material (8) zur Herstellung des mindestens einen Gegenstandes (2) eingebracht werden kann und in dem Partikel des pulverförmigen Materials (8) zwecks Herstellung des mindestens einen Gegenstandes (2) bereichsweise verbunden werden können, - eine Fördereinrichtung (11) und mindestens zwei Transferplattformen (22, 23, 34), die zur Aufnahme von hergestellten Gegenständen (2) sowie restlichen pulverförmigen Materials (8) dienen, wobei die jeweilige Transferplattform (22, 23, 34) mindestens eine Öffnung (43) aufweist, sodass pulverförmiges Material (8) durch die mindestens eine Öffnung (43) zumindest teilweise schwerkraftbedingt herausfallen kann, und - eine Transferplattformaufnahmeeinrichtung (24), die dazu eingerichtet ist, eine mit mindestens einem hergestellten Gegenstand (2) beladene Transferplattform (22, 23, 34) aufzunehmen, wobei die Fördereinrichtung (11) dazu eingerichtet ist, eine Relativbewegung von wenigstens einer der zwei Transferplattformen (22, 23, 34) in Bezug zu einer weiteren Transferplattform (22, 23, 34) auszuführen, so dass eine beladene Transferplattform (22, 23, 34) von der Transferplattformaufnahmeeinrichtung (24) wegbewegt wird, und eine nicht beladene Transferplattform (22, 23, 34) der Transferplattformaufnahmeeinrichtung (24) zugeführt wird.Printing device (1) for producing at least one object (2) by means of powder bed-based additive manufacturing, having: - a process chamber (9) which has a pressure area (17) into which powdered material (8) can be introduced to produce the at least one object (2) and in which particles of the powdered material (8) can be introduced for the purpose of producing the at least one object (2) can be connected in areas, - A conveyor (11) and at least two transfer platforms (22, 23, 34) which are used to receive manufactured objects (2) and remaining powdery material (8), the respective transfer platform (22, 23, 34) having at least one opening (43) so that powdered material (8) can fall out through the at least one opening (43) at least partially due to the force of gravity, and - a transfer platform receiving device (24) which is set up to receive a transfer platform (22, 23, 34) loaded with at least one manufactured object (2), wherein the conveyor device (11) is set up to carry out a relative movement of at least one of the two transfer platforms (22, 23, 34) in relation to a further transfer platform (22, 23, 34), so that a loaded transfer platform (22, 23, 34) is moved away from the transfer platform receiving device (24), and an unloaded transfer platform (22, 23, 34) is fed to the transfer platform receiving device (24). Druckvorrichtung (1) zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (11) dazu eingerichtet ist, bei Anordnung einer Transferplattform (22, 23, 34) in oder auf der Transferplattformaufnahmeeinrichtung (24) eine weitere Transferplattform (22, 23, 34) außerhalb der Transferplattformaufnahmeeinrichtung (24), insbesondere außerhalb des Prozessraums (9), anzuordnen.Printing device (1) for producing at least one object (2). claim 1 , characterized in that the conveyor device (11) is set up, when a transfer platform (22, 23, 34) is arranged in or on the transfer platform receiving device (24), a further transfer platform (22, 23, 34) outside the transfer platform receiving device (24), to arrange in particular outside of the process space (9). Druckvorrichtung (1) zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessraum (9) eine Prozessraumöffnung (20) quer zu einer Vorschubrichtung (12) der Druckvorrichtung (1) aufweist, die den Ein- und Austritt einer der mindestens zwei Transferplattformen (22, 23, 34) in bzw. aus dem Prozessraum (9) ermöglicht, wobei die Druckvorrichtung (1) mit einer Schließeinrichtung (21) zum Verschließen der Prozessraumöffnung (20), insbesondere während eines Druckvorgangs, versehen ist.Printing device (1) for producing at least one object (2). claim 1 or 2 , characterized in that the process space (9) has a process space opening (20) transverse to a feed direction (12) of the printing device (1), which allows the entry and exit of one of the at least two transfer platforms (22, 23, 34) in or from the process space (9), the printing device (1) being provided with a closing device (21) for closing the process space opening (20), in particular during a printing process. Druckvorrichtung (1) zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativbewegung zwischen den mindestens zwei Transferplattformen (22, 23, 34) entlang einer Richtung ausführbar ist, wobei sich die zwei Transferplattformen (22, 23, 34) während der Relativbewegung entlang der Richtung zumindest teilweise überlagern.Printing device (1) for producing at least one object (2). claim 3 , characterized in that the relative movement between the at least two transfer platforms (22, 23, 34) can be carried out along one direction, the two transfer platforms (22, 23, 34) at least partially overlapping during the relative movement along the direction. Druckvorrichtung (1) zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine jeweilige Transferplattform (22, 23, 34) parallel zur Richtung der Relativbewegung zwei seitliche Begrenzungswände (30) aufweist, wobei ein Abstand (32) zwischen den zwei seitlichen Begrenzungswänden (30) quer zur Richtung der Relativbewegung mittels einer jeweiligen Verstellungseinrichtung (33) verstellbar ist.Printing device (1) for producing at least one object (2) according to one of the preceding claims, characterized in that a respective transfer platform (22, 23, 34) has two lateral boundary walls (30) parallel to the direction of the relative movement, a distance ( 32) between the two lateral boundary walls (30) can be adjusted transversely to the direction of the relative movement by means of a respective adjustment device (33). Druckvorrichtung (1) zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Begrenzung (44) der mindestens einen Öffnung (43) der jeweiligen Transferplattform (22, 23, 34) im Wesentlichen eine Trichterform aufweist, um in einem Flächenbereich einer Auflagefläche der Transferplattform (22, 23, 34), der größer ist als eine Querschnittsfläche der Öffnung auf der der Auflagefläche abgewandten Seite der Transferplattform (22, 23, 34), eine schwerkraftbedingte Pulverabfuhr zu ermöglichen.Printing device (1) for producing at least one object (2) according to one of the preceding claims, characterized in that a boundary (44) of the at least one opening (43) of the respective transfer platform (22, 23, 34) essentially has a funnel shape in order to enable gravity-related powder removal in a surface area of a support surface of the transfer platform (22, 23, 34) that is larger than a cross-sectional area of the opening on the side of the transfer platform (22, 23, 34) facing away from the support surface. Druckvorrichtung (1) zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (11) zumindest ein Antriebselement (40) umfasst, mit welchem mit einer Drehbewegung form- und/ oder kraftschlüssig eine Antriebskraft auf eine Transportplattform (22, 23, 34) aufbringbar ist, um zumindest eine der mindestens zwei Transferplattformen (22, 23, 34) entlang der Richtung der Relativbewegung anzutreiben.Printing device (1) for the production of at least one object (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the conveyor device (11) comprises at least one drive element (40) with which a driving force is exerted in a positive and/or non-positive manner with a rotational movement a transport platform (22, 23, 34) can be applied in order to drive at least one of the at least two transfer platforms (22, 23, 34) along the direction of the relative movement. Druckvorrichtung (1) zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Transferplattformen (22, 23, 34) jeweils wenigstens ein Verzahnungselement (39) aufweisen, und das Antriebselement (40) wenigstens ein Eingriffselement (41) aufweist, welches dazu eingerichtet ist, unter Drehung des Antriebselements (40) in das Verzahnungselement (39) einzugreifen und derart im Wesentlichen tangential zur Dreh-Bewegungsbahn des Antriebselements (40) eine Antriebskraft auf das Eingriffselement (41) und damit auf die Transferplattform (22, 23, 34) zu richten.Printing device (1) for producing at least one object (2). claim 7 , characterized in that the transfer platforms (22, 23, 34) each have at least one toothed element (39), and the drive element (40) has at least one engagement element (41) which is designed to rotate the drive element (40) in engage the toothed element (39) and direct a driving force onto the engagement element (41) and thus onto the transfer platform (22, 23, 34) essentially tangentially to the rotary movement path of the drive element (40). Druckvorrichtung (1) zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckvorrichtung (1) als eine Schrägbettdruckvorrichtung (3) ausgebildet ist.Printing device (1) for the production of at least one object (2) according to any one of the preceding claims, characterized in that net that the printing device (1) is designed as an inclined bed printing device (3). Verfahren zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand (2) mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung durch eine Druckvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, bei dem: - die Druckvorrichtung (1) sowie pulverförmiges Material (8) zur Verfügung gestellt werden, - pulverförmiges Material (8) in den Druckbereich (17) des Prozessraums (9) eingebracht wird, - bereichsweise Partikeln des pulverförmigen Materials (8) zwecks Herstellung des mindestens eines Gegenstandes (2) verbunden werden, - eine Fördereinrichtung (11) und mindestens zwei Transferplattformen (22, 23, 34) zur Verfügung gestellt werden, die zur Aufnahme des hergestellten mindestens einen Gegenstands (2) sowie des vorhandenen pulverförmigen Materials (8) dienen, das nicht verfestigt wurde, - eine mit dem mindestens einen hergestellten Gegenstand (8) beladene Transferplattform (22, 23, 34) mittels der Transferplattformaufnahmeeinrichtung (24) aufgenommen wird, - mittels der Fördereinrichtung (11) eine Relativbewegung von wenigstens einer der zwei Transferplattformen (22, 23, 34) in Bezug zu einer weiteren Transferplattform (22, 23, 34) ausführt wird, so dass eine beladene Transferplattform (22, 23, 34) von der Transferplattformaufnahmeeinrichtung (24) wegbewegt wird, und eine nicht beladene Transferplattform (22, 23, 34) der Transferplattformaufnahmeeinrichtung (24) zugeführt wird, und pulverförmiges Material (8) durch die mindestens eine Öffnung (43) der beladenen Transferplattform (22, 23, 34) schwerkraftbedingt herausfällt.Method for producing at least one object (2) by means of powder bed-based generative manufacturing using a printing device (1) according to one of the preceding ones Claims 1 until 9 , in which: - the printing device (1) and powdered material (8) are made available, - powdered material (8) is introduced into the pressure area (17) of the process space (9), - regionally particles of the powdered material (8) for the purpose of producing the at least one object (2), - a conveyor device (11) and at least two transfer platforms (22, 23, 34) are made available, which are used to receive the produced at least one object (2) and the existing powdery material (8) that has not been solidified, - a transfer platform (22, 23, 34) loaded with the at least one manufactured object (8) is picked up by means of the transfer platform receiving device (24), - by means of the conveyor device (11), a relative movement of at least one of the two transfer platforms (22, 23, 34) is carried out in relation to a further transfer platform (22, 23, 34), so that a loaded transfer platform (22, 23, 34) is moved away from the transfer platform receiving device (24), and one unloaded transfer platform (22, 23, 34) is fed to the transfer platform receiving device (24), and powdered material (8) falls out through the at least one opening (43) of the loaded transfer platform (22, 23, 34) due to the force of gravity.
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