RU2481191C2 - Устройство для генеративного создания трехмерного объекта с изолированной областью построения - Google Patents

Устройство для генеративного создания трехмерного объекта с изолированной областью построения Download PDF

Info

Publication number
RU2481191C2
RU2481191C2 RU2011131537/05A RU2011131537A RU2481191C2 RU 2481191 C2 RU2481191 C2 RU 2481191C2 RU 2011131537/05 A RU2011131537/05 A RU 2011131537/05A RU 2011131537 A RU2011131537 A RU 2011131537A RU 2481191 C2 RU2481191 C2 RU 2481191C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frame
insulation
construction
panel
powder material
Prior art date
Application number
RU2011131537/05A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2011131537A (ru
Inventor
Андреас БАУМАНН
Йохен ФИЛИППИ
Томас МАТТЕС
Original Assignee
Эос Гмбх Электро Оптикал Системз
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Эос Гмбх Электро Оптикал Системз filed Critical Эос Гмбх Электро Оптикал Системз
Publication of RU2011131537A publication Critical patent/RU2011131537A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2481191C2 publication Critical patent/RU2481191C2/ru

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10Processes of additive manufacturing
    • B29C64/141Processes of additive manufacturing using only solid materials
    • B29C64/153Processes of additive manufacturing using only solid materials using layers of powder being selectively joined, e.g. by selective laser sintering or melting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20Direct sintering or melting
    • B22F10/28Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/38Housings, e.g. machine housings
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/245Platforms or substrates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/25Housings, e.g. machine housings
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/255Enclosures for the building material, e.g. powder containers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/295Heating elements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/364Conditioning of environment
    • B29C64/371Conditioning of environment using an environment other than air, e.g. inert gas
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/10Auxiliary heating means
    • B22F12/13Auxiliary heating means to preheat the material
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Producing Shaped Articles From Materials (AREA)

Abstract

Группа изобретений касается устройства для генеративного создания трехмерного объекта (3) и применения его для генеративного создания трехмерного тела с использованием в качестве строительного материала полимерного порошка. Устройство включает в себя: раму (1), которая своим верхним участком (2) задает область (6) построения; панель (12), которая соединяет раму (1) с корпусом (100) устройства; подложку (5), которая расположена в раме (1) и может вертикально перемещаться с помощью подъемного механизма (4) по меньшей мере ниже области (6) построения. Устройство для генеративного создания трехмерного тела имеет также устройство (7) облучения, создающее энергетический луч (8, 8'), который с помощью отклоняющего устройства (9) фокусируется на любых точках в области (6) построения, чтобы селективно спекать или плавить находящийся в области (6) построения порошковый материал (11), и устройство (10) для нанесения покрытий, предназначенное для нанесения слоя порошкового материала (11) на подложку или ранее нанесенный слой порошкового материала (11). Термическая изоляция (13) расположена между рамой (1) и панелью (12) с возможностью отсоединения и выполнена в виде сменной вставки. Технический результат, достигаемый при использовании устройства по изобретению, заключается в том, чтобы улучшить механические свойства создаваемого объекта. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Настоящее изобретение касается устройства для генеративного создания трехмерного объекта.
В EP 0 764 079 B1 описано известное устройство для лазерного спекания, включающее в себя раму, которая своим верхним участком охватывает область построения; подложку, которая расположена в раме и с помощью подъемного механизма может вертикально перемещаться по меньшей мере ниже области построения; устройство облучения, создающее энергетический луч, который с помощью отклоняющего устройства фокусируется на любых точках в области построения, чтобы селективно спекать или плавить находящийся в области построения порошковый материал; устройство для нанесения покрытий, предназначенное для нанесения слоя порошкового материала на подложку или ранее нанесенный слой порошкового материала. Устройство лазерного спекания снабжено нагревательным устройством, которое служит для нагрева порошкового слоя, нанесенного с помощью устройства для нанесения покрытий, до необходимой для спекания посредством лазерного луча начальной температуры. Несмотря на применение нагревательного устройства, в области построения может возникать неоднородность температуры, из-за чего механические свойства объектов могут быть неоднородными.
Задачей настоящего изобретения является создание устройства для генеративного создания трехмерного объекта, с помощью которого могут быть улучшены механические свойства создаваемого объекта.
Эта задача решается с помощью устройства для генеративного создания трехмерного объекта, обладающего признаками п.1 формулы изобретения. Кроме того, объектом заявленного изобретения является применение устройства для генеративного создания трехмерного объекта по п.1 или 2 для генеративного создания трехмерного тела с применением в качестве строительного материала полимерного порошка.
Предпочтительные усовершенствования являются предметом зависимых пунктов.
Преимущество изобретения заключается в том, что рама термически изолирована от корпуса устройства посредством изоляции, так что количество тепла, попадающее от области построения к корпусу устройства, является небольшим. Предпочтительным образом благодаря этому уменьшаются градиенты температуры в зоне области построения. Благодаря целенаправленному уменьшению тепловых потерь можно оказывать положительное влияние на перепад температур в краевой зоне области построения, так что возможна адаптация к различным геометриям конструктивного элемента и видам порошков. Например, могут быть улучшены эффективно используемая зона внутри области построения и усадочные свойства изготавливаемых объектов.
Другие признаки и преимущества изобретения содержатся в описании примеров осуществления с помощью прилагаемых чертежей. На фигурах показаны:
фиг.1 - схематичный вид устройства для создания трехмерного объекта по первому примеру осуществления настоящего изобретения;
фиг.2 - схематичное расположение термической изоляции в области построения устройства по первому примеру осуществления;
фиг.3 - схематичное расположение термической изоляции в области построения устройства по второму примеру осуществления настоящего изобретения;
фиг.4 - схематичный вид устройства для создания трехмерного объекта в соответствии с одной из модификаций первого примера осуществления настоящего изобретения.
На фиг.1 показан схематичный вид устройства для создания трехмерного объекта 3 по первому варианту осуществления настоящего изобретения, которое для наглядности выполнено в виде устройства для лазерного спекания.
Устройство для лазерного спекания включает в себя открытую сверху раму 1 с находящейся в ней, обладающей возможностью перемещения в вертикальном направлении подложкой 5, на которой находится изготавливаемый трехмерный объект 3. Рама 1 своим верхним участком 2 охватывает область 6 построения. Предпочтительно рама 1 и подложка 5 образуют заменяемую сменную раму, которая может выниматься из устройства для лазерного спекания. Подложка 5 соединена с подъемным механизмом 4, который перемещает ее по меньшей мере ниже плоскости области 6 построения в вертикальном направлении так, что верхняя сторона подлежащего в данный момент упрочнению порошкового слоя лежит в плоскости этой области 6 построения. Плоскостью области построения здесь считается та плоскость, в которой расположен верхний край верхнего участка 2.
Кроме того, предусмотрено устройство 10 для нанесения покрытия, предназначенное для нанесения слоя порошкового материала 11. В качестве порошкового материала могут применяться все спекаемые лазером порошки, например, спекаемые лазером полимеры, такие как полиакрилэфиркетоны, полиакрилэфирсульфаны, полиамиды, полиэстеры, полиэфиры, полиолефины, полистиролы, полифениленсульфиды, поливинилиденфториды, полифениленоксиды, полиимиды, их сополимеры и смеси, которые включают в себя по меньшей мере один из указанных полимеров, при этом выбор, однако, не ограничен вышеназванными полимерами и сополимерами. Особенно подходящие полиакрилэфиркетоны могут быть выбраны из группы, включающей полиэфирэфиркетон (PEEK), полиэфиркетонкетон (PEKK), полиэфиркетон (PEK), полиэфирэфиркетонкетон (PEEKK), полиэфиркетонэфиркетонкетон (PEKEKK) и полиэфирэфирэфиркетон (PEEEK), а также их сополимеры, в частности, с полиорилэфирсульфонами, а также их смеси, которые содержат по меньшей мере один из вышеназванных полимеров. Особенно подходящие полимеры или сополимеры полиамида и их смеси могут быть выбраны из группы, которая состоит из полиамида 6/6T, эластомеров полиамида, таких как полиэфирблокамиды, например материалы на основе PEBAX, полиамид 6, полиамид 66, полиамид 11, полиамид 12, полиамид 612, полиамид 610, полиамид 1010, полиамид 1212, полиамид PA6T/66, PA4T/46 и сополимеров, которые содержат по меньшей мере один из вышеназванных полимеров. Надлежащие полимеры или сополимеры полиэстера могут быть выбраны из полиалкилентерефталатов (например, PET, PBT) и их сополимеров. Надлежащие полимеры или сополимеры полиолефина могут быть выбраны из группы, состоящей из полиэтилена и полипропилена. Надлежащие полимеры или сополимеры полистирола могут быть выбраны из группы, состоящей из синдиотактических и изотактических полистиролов. Кроме того, возможно применение порошковых композитов полимеров, которые наряду с соответствующим полимером, сополимером или смесью содержат наполнители и/или добавки. К таким наполнителям относятся, например, волокна, такие как, например, углеродные или стекловолокна и карбоновые нанотрубки, наполнители с низким аспектным отношением, такие как, например, стеклянные шарики или алюминиевые гранулы, минеральные наполнители, такие как, например, оксид титана. К добавкам относятся, в частности, технологические вспомогательные средства, такие как, например, средство, способствующее сыпучести из серии Aerosil (например, Aerosil 200), функциональные добавки, такие как термические стабилизаторы, стабилизаторы окисления, пигменты (например, графит и сажа) и огнезащитные средства (например, органофосфаты, полибромированные углеводороды). В качестве порошкового материала 11 могут также применяться металлы, керамические материалы, формовочный песок и композитные материалы. В качестве металлосодержащего порошкового материала рассматриваются любые материалы и их сплавы, а также смеси с металлическими компонентами или неметаллическими компонентами.
Устройство 10 для нанесения покрытий перемещается на заданной высоте над областью 6 построения, так чтобы слой порошкового материала 11 лежал на заданной высоте на подложке 5 или, соответственно, на последнем упрочненном слое. Устройство включает в себя, кроме того, устройство облучения в виде лазера 7, создающего лазерный луч 8, 8', который с помощью отклоняющего устройства 9 фокусируется на любых точках в области 6 построения. Благодаря этому лазерный луч 8, 8' может селективно упрочнять порошковый материал 11 в тех местах, которые соответствуют поперечному сечению изготавливаемого объекта 3.
Устройство для лазерного спекания может включать в себя нагревательное устройство (не показано) над областью 6 построения, чтобы предварительно нагревать свеженанесенный порошковый слой до технологической температуры, близкой к технологической температуре, необходимой для упрочнения порошкового материала 11.
Номером позиции 100 обозначен корпус, в котором расположены рама 1, подложка 5 и устройство 10 для нанесения покрытий. Внутренняя часть корпуса 100 ниже будет называться пространством построения. Предпочтительно корпус выполнен газонепроницаемым и в верхней области снабжен впуском для введения лазерного луча 8, 8'. Предпочтительно в корпус 100 вводится защитный газ. Кроме того, предусмотрен блок 40 управления, с помощью которого происходит координированное управление устройством с целью осуществления процесса построения и управления подачей энергии лазером 7.
В устройстве предусмотрена панель 12, которая находится в контакте с рамой 1, например на ее верхнем участке 2, и с корпусом устройства.
Устройство снабжено термической изоляцией 13, которая расположена между рамой 1 и панелью 12. Термическая изоляция 13 предпочтительно расположена в плоскости области 6 построения, однако может также находиться ниже или выше плоскости области 6 построения. На фиг.2 показано, что изоляция 13 интегрирована в панель 12 и расположена в окружном направлении вокруг рамы 1. Рама 1 термически изолирована изоляцией 13 от корпуса 100 устройства, так что количество тепла, попадающее от области 6 построения к корпусу 100 к окружающему пространству области построения, является небольшим. Предпочтительным образом благодаря этому уменьшаются градиенты температуры, в частности, в краевой зоне области 6 построения. Понятие «окружающее пространство области построения» означает при этом находящуюся в плоскости области 6 построения зону внутри корпуса 100, которая латерально примыкает к области 6 построения и расположена между областью 6 построения и корпусом 100.
Изоляция 13 может устанавливаться на панели 12 с возможностью отсоединения. Благодаря этому можно выполнить изоляцию 13 в виде сменной вставки.
На фиг.3 показан второй пример осуществления термической изоляции 13. Эта изоляция 13 в различных местах по периметру рамы 1 обладает различными значениями теплопроводности. Изоляция 13 проходит от рамы 1 горизонтально наружу, при этом размер горизонтальной протяженности варьируется в различных местах по периметру рамы 1. Предпочтительно размер горизонтальной протяженности в углах рамы 1 больше, чем в других местах по периметру рамы 1. Тепловые потери благодаря этому могут варьироваться по периметру области 6 построения, и эти тепловые потери могут быть, в частности, уменьшены в углах рамы 1. Благодаря целенаправленному уменьшению тепловых потерь возможно положительное влияние на перепад температур в краевой зоне области 6 построения, так что возможна адаптация к различным геометриям конструктивного элемента и видам порошков. Например, могут быть улучшены эффективно используемая зона внутри области 6 построения и усадочные свойства изготавливаемых объектов 3.
Например, для достижения различных значений удельной теплопроводности изоляция 13 в различных местах по периметру рамы 1 может содержать различные материалы, которые обладают различными значениями удельной теплопроводности. В зависимости от случая применения возможна установка в различных местах по периметру рамы 1 на панели 12 различных изоляций 13, которые имеют различные размеры горизонтальной протяженности и/или включают в себя различные материалы.
Возможно, чтобы изоляция 13 состояла из механически нагружаемого изоляционного материала, механически не нагружаемого изоляционного материала или их комбинации.
Преимущество механически нагружаемого изоляционного материала заключается в том, что он может крепиться непосредственно к раме, без необходимости обеспечения специальной рамы или держателя. Кроме того, механически нагружаемый изоляционный материал легко поддается раскрою и легко заменяется. Однако по сравнению с механически не нагружаемым изоляционным материалом изолирующий эффект в целом ниже. Примером механически нагружаемого изоляционного материала является материал DOTHERM или DOGLAS фирмы DOTHERM GmbH Co. KG. Но изобретение не ограничено этим материалом.
Преимущество механически не нагружаемого изоляционного материала по сравнению с механически нагружаемым изоляционным материалом заключается в лучшем изолирующем эффекте, а также в более низкой цене материала и большей доступности. Однако в целом по сравнению с механически нагружаемым изоляционным материалом, в случае механически не нагружаемого изоляционного материала должна быть предусмотрена подходящая рама, держатель или корпус. Примерами механически не нагружаемого изоляционного материала являются стекловолокнистый нетканый материал, стекловолокнистые маты или материал PROMALIGHT фирмы Promat GmbH. Но изобретение не ограничено этими материалами.
Изоляция 13 может состоять из теплостойкого полимерного материала. Примерами надлежащего полимерного материала являются полистирол, полиимид, полиэфиримид, полибензимидазолы (PBI), PUR, ароматический полиамид, полиакрилнитрил. Путем подмешивания фенолформальдегидных смол можно достичь улучшенной термостойкости.
Кроме того, возможно применение самого применяемого для построения порошкового материала 11 в качестве изоляционного материала. В этом случае термическая изоляция может осуществляться за счет зазора (не показан) между рамой 1 и панелью 12, при этом зазор снизу закрыт или, соответственно, загорожен непроницаемо для порошка. Такое уплотнение зазора может осуществляться посредством гибкого уплотнения. Когда устройство 10 для нанесения покрытий наносит слой порошкового материала 11 на подложку 5 или ранее нанесенный слой порошкового материала 11, зазор наполняется при этом порошковым материалом 11. Порошковый материал 11 в зазоре в целом обладает замечательным термически изолирующим эффектом.
При эксплуатации устройства на первом этапе подложка 5 с помощью подъемного механизма 4 перемещается вниз до тех пор, пока ее верхняя сторона не будет находиться ниже плоскости области 6 построения на желаемую толщину первого порошкового слоя. Затем устройством 10 нанесения покрытий на подложку 5 наносится первый слой порошкового материала 11 и разглаживается. Если предусмотрено нагревательное устройство, с помощью нагревательного устройства температура расположенного в самом верху порошкового материала 11 может быть предварительно повышена в целом до температуры, которая на несколько °C ниже технологической температуры, необходимой для упрочнения порошкового материала 11. Затем блок управления 40 управляет отклоняющим устройством 9 таким образом, чтобы отклоненный лазерный луч 8, 8' селективно попадал в те места слоя порошкового материала 11, которые должны быть упрочнены. Благодаря этому в этих местах порошковый материал 11 упрочняется или, соответственно, спекается, так что здесь возникает трехмерный объект 3.
На следующем этапе подложка 5 с помощью подъемного механизма 4 опускается на желаемую толщину следующего слоя. С помощью устройства 10 нанесения покрытий наносится второй слой порошкового материала, разглаживается и посредством лазерного луча 8, 8' селективно упрочняется. Эти этапы повторяются до тех пор, пока не будет изготовлен желаемый объект 3.
При этом с помощью термической изоляции 13 возможно уменьшение градиентов температуры, в частности, в краевой зоне области 6 построения.
Предлагаемое изобретением устройство может применяться, в частности, в процессах лазерного спекания, в которых температура самого верхнего порошкового слоя в области 6 построения с помощью отдельного нагревательного устройства предварительно повышается на несколько °C ниже технологической температуры, необходимой для упрочнения порошкового материала, при этом дополнительное облучение лазерным лучом 8' обеспечивает дополнительную подачу энергии для упрочнения порошкового материала. Это происходит, в частности, при применении порошкообразного полимерного материала.
Объем защиты не ограничивается изображенными примерами осуществления, а включает в себя другие изменения и модификации, если они попадают в объем, определяемый прилагаемыми пунктами формулы изобретения.
Например, предлагаемое изобретением устройство может применяться не только при лазерном спекании, но и во всех основанных на порошковой технологии генеративных способах, в которых на каждый наносимый слой применяется материал или, соответственно, порошковый материал, который упрочняется содержащим энергию излучением. Содержащее энергию излучение не обязательно должно представлять собой лазерный луч 8', а может, например, представлять собой также поток электронов.
В первом примере осуществления, показанном на фиг.1, термическая изоляция 13 по существу расположена в плоскости области 6 построения, которая была задана верхним краем верхнего участка 2 рамы 1. Однако изоляция 13 не обязательно должна быть расположена по наружному периметру рамы 1, как это происходит в первом примере осуществления, показанном на фиг.1. На фиг.4 показана одна из модификаций, в которой термическая изоляция 13 расположена выше верхнего участка 2 рамы 1 и предпочтительно находится в контакте с ним. Если рама 1 выполнена в виде сменной рамы, верхний участок 2 сменной рамы 1 может снизу примыкать к изоляции 13. Предпочтительным образом благодаря этому достигается хорошее уплотнение между сменной рамой 1 и изоляцией 13. Тогда «плоскость области построения» в этом примере осуществления задается уже не верхним краем участка 2, а верхней стороной панели 12, которая лежит в этой плоскости.
Кроме того, изоляция 13 во всех примерах осуществления не обязательно должна полностью охватывать раму 1, а может быть расположена только в некоторых местах периметра рамы 1.
Кроме того, предпочтительно, если изоляция 13 расположена в непосредственной близости к раме 1 и, например, непосредственно примыкает к ней.

Claims (9)

1. Устройство для генеративного создания трехмерного объекта (3), включающее в себя:
раму (1), которая своим верхним участком (2) охватывает область (6) построения,
панель (12), которая находится в контакте с рамой (1) и с корпусом (100) устройства,
подложку (5), расположенную в раме (1) и вертикально перемещаемую с помощью подъемного механизма (4),
устройство (7) облучения, создающее энергетический луч (8, 8'), который с помощью отклоняющего устройства (9) фокусируется на любых точках в области (6) построения, чтобы селективно спекать или плавить находящийся в области (6) построения порошковый материал (11),
устройство (10) для нанесения покрытий, предназначенное для нанесения слоя порошкового материала (11) на подложку (5) или ранее нанесенный слой порошкового материала (11), и
термическую изоляцию (13), которая расположена между рамой (1) и панелью (12),
при этом изоляция (13) установлена на панели (12) с возможностью отсоединения и выполнена в виде сменной вставки или интегрирована в панель (12) и расположена в окружном направлении вокруг рамы (1).
2. Устройство по п.1, в котором изоляция (13) в различных местах по периметру рамы (1) обладает различными значениями теплопроводности.
3. Устройство по п.1 или 2, в котором изоляция (13) расположена от рамы (1) горизонтально наружу, при этом размер горизонтальной протяженности варьируется в различных местах по периметру рамы (1).
4. Устройство по п.3, в котором размер горизонтальной протяженности в углах рамы (1) больше, чем в других местах по периметру рамы (1).
5. Устройство по п.1 или 2, в котором изоляция (13) в различных местах по периметру рамы (1) выполнена из различных материалов.
6. Устройство по п.1 или 2, в котором изоляция (13) состоит из механически нагружаемого и/или механически не нагружаемого изоляционного материала.
7. Устройство по п.1 или 2, в котором рама (1) представляет собой сменную раму (1), выполненную с возможностью модульно вставляться в устройство и выниматься из него.
8. Устройство по п.7, в котором сменная рама (1) снизу примыкает к термической изоляции (13).
9. Применение устройства по п.1 или 2 для генеративного создания трехмерного тела с применением в качестве строительного материала полимерного порошка.
RU2011131537/05A 2010-01-05 2010-12-21 Устройство для генеративного создания трехмерного объекта с изолированной областью построения RU2481191C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010004035.5 2010-01-05
DE102010004035A DE102010004035A1 (de) 2010-01-05 2010-01-05 Vorrichtung zum generativen Herstellen eines dreidimensionalen Objekts mit isoliertem Baufeld
PCT/EP2010/007842 WO2011082812A1 (de) 2010-01-05 2010-12-21 Vorrichtung zum generativen herstellen eines dreidimensionalen objekts mit isoliertem baufeld

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013107964/05A Division RU2013107964A (ru) 2010-01-05 2013-02-22 Устройство для генеративного создания трехмерного объекта с изолированной областью построения

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011131537A RU2011131537A (ru) 2013-02-10
RU2481191C2 true RU2481191C2 (ru) 2013-05-10

Family

ID=43480996

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011131537/05A RU2481191C2 (ru) 2010-01-05 2010-12-21 Устройство для генеративного создания трехмерного объекта с изолированной областью построения
RU2013107964/05A RU2013107964A (ru) 2010-01-05 2013-02-22 Устройство для генеративного создания трехмерного объекта с изолированной областью построения

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013107964/05A RU2013107964A (ru) 2010-01-05 2013-02-22 Устройство для генеративного создания трехмерного объекта с изолированной областью построения

Country Status (8)

Country Link
US (2) US9744723B2 (ru)
EP (1) EP2361178B1 (ru)
JP (2) JP5314166B2 (ru)
CN (1) CN102271897B (ru)
BR (1) BRPI1006057A2 (ru)
DE (1) DE102010004035A1 (ru)
RU (2) RU2481191C2 (ru)
WO (1) WO2011082812A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2783625C1 (ru) * 2019-02-26 2022-11-15 Трумпф Лазер- Унд Зюстемтехник Гмбх Способ и устройство для непрерывного изготовления трехмерных конструктивных деталей путем селективного отверждения

Families Citing this family (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105163930B (zh) 2013-03-15 2017-12-12 3D***公司 用于激光烧结***的滑道
CN105705278B (zh) 2013-11-14 2018-06-22 通用电气公司 单晶合金构件的分层制造
JP6235311B2 (ja) * 2013-11-15 2017-11-22 株式会社東芝 三次元造形ヘッド、及び三次元造形装置
US9486878B2 (en) 2014-06-20 2016-11-08 Velo3D, Inc. Apparatuses, systems and methods for three-dimensional printing
JP6417586B2 (ja) 2014-08-25 2018-11-07 セイコーエプソン株式会社 造形方法および造形物
US10028841B2 (en) 2015-01-27 2018-07-24 K2M, Inc. Interbody spacer
EP3050540B1 (en) 2015-01-27 2022-04-20 K2M, Inc. Spinal implant
US11478983B2 (en) 2015-06-19 2022-10-25 General Electric Company Additive manufacturing apparatus and method for large components
US10449606B2 (en) * 2015-06-19 2019-10-22 General Electric Company Additive manufacturing apparatus and method for large components
DE102015211538A1 (de) 2015-06-23 2016-12-29 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Bauzylinder-Anordnung für eine Maschine zur schichtweisen Fertigung dreidimensionaler Objekte
KR102562730B1 (ko) * 2015-10-30 2023-08-01 쇠라 테크널러지스 인코포레이티드 적층식 제조 시스템 및 방법
CN108367498A (zh) 2015-11-06 2018-08-03 维洛3D公司 Adept三维打印
WO2017081812A1 (ja) * 2015-11-13 2017-05-18 技術研究組合次世代3D積層造形技術総合開発機構 3次元積層造形装置、3次元積層造形装置の製造方法および3次元積層造形装置の製造プログラム
US10071422B2 (en) 2015-12-10 2018-09-11 Velo3D, Inc. Skillful three-dimensional printing
WO2017143077A1 (en) 2016-02-18 2017-08-24 Velo3D, Inc. Accurate three-dimensional printing
WO2018005439A1 (en) 2016-06-29 2018-01-04 Velo3D, Inc. Three-dimensional printing and three-dimensional printers
US11691343B2 (en) 2016-06-29 2023-07-04 Velo3D, Inc. Three-dimensional printing and three-dimensional printers
DE102016119849A1 (de) * 2016-10-18 2018-04-19 Cl Schutzrechtsverwaltungs Gmbh Vorrichtung zur additiven Herstellung dreidimensionaler Bauteile
US10661341B2 (en) 2016-11-07 2020-05-26 Velo3D, Inc. Gas flow in three-dimensional printing
US11718030B2 (en) * 2016-12-29 2023-08-08 3D Systems, Inc Spatial light modulation of powder-based additive manufacturing with temperature control including by sensor feedback
US20180186082A1 (en) 2017-01-05 2018-07-05 Velo3D, Inc. Optics in three-dimensional printing
JP2018134797A (ja) * 2017-02-22 2018-08-30 株式会社アスペクト 粉末焼結積層造形装置及び粉末焼結積層造形方法
US10369629B2 (en) 2017-03-02 2019-08-06 Veo3D, Inc. Three-dimensional printing of three-dimensional objects
US20180281284A1 (en) 2017-03-28 2018-10-04 Velo3D, Inc. Material manipulation in three-dimensional printing
US11059123B2 (en) * 2017-04-28 2021-07-13 Arcam Ab Additive manufacturing of three-dimensional articles
AU2018203667B2 (en) 2017-05-25 2022-09-29 Stryker European Operations Holdings Llc Fusion cage with integrated fixation and insertion features
JP2019001956A (ja) * 2017-06-19 2019-01-10 株式会社エンプラス 粉末積層造形用粉体
US11006981B2 (en) 2017-07-07 2021-05-18 K2M, Inc. Surgical implant and methods of additive manufacturing
EP3713694B1 (en) * 2017-11-20 2024-01-03 Nikon SLM Solutions AG Apparatus and method for producing a three-dimensional work piece
US10272525B1 (en) 2017-12-27 2019-04-30 Velo3D, Inc. Three-dimensional printing systems and methods of their use
US10144176B1 (en) 2018-01-15 2018-12-04 Velo3D, Inc. Three-dimensional printing systems and methods of their use
US10814395B2 (en) 2018-01-24 2020-10-27 General Electric Company Heated gas circulation system for an additive manufacturing machine
US10814388B2 (en) 2018-01-24 2020-10-27 General Electric Company Heated gas circulation system for an additive manufacturing machine
DE102018007812A1 (de) * 2018-10-04 2020-04-09 Ralf Lampalzer Beschichter für Selektives Laserintern oder Selektives Laserschmelzen
US11667075B2 (en) 2018-10-04 2023-06-06 Ralf Lampalzer Apparatus and method for selective laser melting and/or laser sintering of powdery material
CA3148849A1 (en) 2019-07-26 2021-02-04 Velo3D, Inc. Quality assurance in formation of three-dimensional objects
US11745424B2 (en) 2019-09-17 2023-09-05 Formlabs, Inc. Building material enclosure comprising a thermal break
EP3831490A1 (de) * 2019-12-03 2021-06-09 Eppendorf AG Thermoblock zur aufnahme und temperierung mindestens eines laborprobengefässes, herstellungsverfahren und simulationsverfahren
US12017298B2 (en) 2021-08-20 2024-06-25 General Electric Company Irradiation devices with optical modulators for additively manufacturing three-dimensional objects
US12030251B2 (en) 2021-08-20 2024-07-09 General Electric Company Irradiation devices with optical modulators for additively manufacturing three-dimensional objects
EP4151341A1 (de) * 2021-09-16 2023-03-22 United Grinding Group Management AG Additives fertigungssystem

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2774931A1 (fr) * 1998-02-19 1999-08-20 Arnaud Hory Procede de prototypage rapide par frittage laser de poudre et dispositif associe
EP1704989A2 (en) * 2005-03-23 2006-09-27 3D Systems, Inc. Apparatus and method for aligning a removable build chamber within a process chamber
DE102006053121B3 (de) * 2006-11-10 2007-12-27 Eos Gmbh Electro Optical Systems Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes mittels eines Beschichters für pulverförmiges Aufbaumaterial
RU2368478C2 (ru) * 2005-07-21 2009-09-27 Эос Гмбх Электро Оптикал Системз Устройство для послойного изготовления трехмерного объекта
RU2370367C1 (ru) * 2006-05-18 2009-10-20 Эос Гмбх Электро Оптикал Системс Устройство и способ послойного получения трехмерного объекта из порошкообразного материала

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2129193B (en) * 1982-10-29 1985-11-13 Chloride Group Plc Manufacturing recombination electric storage cells
EP0674162B1 (en) * 1990-03-08 2002-01-02 Alaris Medical Systems, Inc. Thermally isolated probe
WO1995034468A1 (en) * 1994-06-14 1995-12-21 Soligen, Inc. Powder handling apparatus for additive fabrication equipment
WO1996029192A1 (de) * 1995-03-20 1996-09-26 Eos Gmbh Electro Optical Systems Vorrichtung und verfahren zum herstellen eines dreidimensionalen objektes mittels lasersintern
DE19514740C1 (de) * 1995-04-21 1996-04-11 Eos Electro Optical Syst Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes
DE19516972C1 (de) 1995-05-09 1996-12-12 Eos Electro Optical Syst Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes mittels Lasersintern
CA2179110C (en) * 1996-06-13 2004-08-10 Jozef Cipin Insulating construction material
US6419263B1 (en) * 1998-05-11 2002-07-16 The B. F. Goodrich Company Seatbelt system having seamless inflatable member
DE19846478C5 (de) * 1998-10-09 2004-10-14 Eos Gmbh Electro Optical Systems Laser-Sintermaschine
US20020149137A1 (en) * 2001-04-12 2002-10-17 Bor Zeng Jang Layer manufacturing method and apparatus using full-area curing
US20020195746A1 (en) * 2001-06-22 2002-12-26 Hull Charles W. Recoating system for using high viscosity build materials in solid freeform fabrication
DE10342883B4 (de) * 2003-09-15 2007-07-19 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Formkörpers
US20060214335A1 (en) * 2005-03-09 2006-09-28 3D Systems, Inc. Laser sintering powder recycle system
US7790096B2 (en) * 2005-03-31 2010-09-07 3D Systems, Inc. Thermal management system for a removable build chamber for use with a laser sintering system
DE102005016940B4 (de) 2005-04-12 2007-03-15 Eos Gmbh Electro Optical Systems Vorrichtung und Verfahren zum Auftragen von Schichten eines pulverförmigen Materials auf eine Oberfläche
DE102005024790A1 (de) * 2005-05-26 2006-12-07 Eos Gmbh Electro Optical Systems Strahlungsheizung zum Heizen des Aufbaumaterials in einer Lasersintervorrichtung
JP3980610B2 (ja) 2005-07-26 2007-09-26 株式会社アスペクト 粉末焼結積層造形装置
US7690909B2 (en) 2005-09-30 2010-04-06 3D Systems, Inc. Rapid prototyping and manufacturing system and method
FI20060254L (fi) * 2006-03-17 2007-12-14 Toivo Lipponen Höyrykaappi
US20090246445A1 (en) * 2008-03-27 2009-10-01 Peterson Timothy E Thermal insulation product formed from waste polystyrene
US20100097798A1 (en) * 2008-10-22 2010-04-22 Caltraco International Limited LED light module for portable lighting

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2774931A1 (fr) * 1998-02-19 1999-08-20 Arnaud Hory Procede de prototypage rapide par frittage laser de poudre et dispositif associe
EP1704989A2 (en) * 2005-03-23 2006-09-27 3D Systems, Inc. Apparatus and method for aligning a removable build chamber within a process chamber
RU2368478C2 (ru) * 2005-07-21 2009-09-27 Эос Гмбх Электро Оптикал Системз Устройство для послойного изготовления трехмерного объекта
RU2370367C1 (ru) * 2006-05-18 2009-10-20 Эос Гмбх Электро Оптикал Системс Устройство и способ послойного получения трехмерного объекта из порошкообразного материала
DE102006053121B3 (de) * 2006-11-10 2007-12-27 Eos Gmbh Electro Optical Systems Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes mittels eines Beschichters für pulverförmiges Aufbaumaterial

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2783625C1 (ru) * 2019-02-26 2022-11-15 Трумпф Лазер- Унд Зюстемтехник Гмбх Способ и устройство для непрерывного изготовления трехмерных конструктивных деталей путем селективного отверждения

Also Published As

Publication number Publication date
US20110168091A1 (en) 2011-07-14
JP2013224043A (ja) 2013-10-31
EP2361178B1 (de) 2016-03-02
DE102010004035A1 (de) 2011-07-07
CN102271897A (zh) 2011-12-07
WO2011082812A1 (de) 2011-07-14
RU2011131537A (ru) 2013-02-10
JP5730950B2 (ja) 2015-06-10
CN102271897B (zh) 2016-04-06
JP2012519611A (ja) 2012-08-30
US9744723B2 (en) 2017-08-29
US20170320265A1 (en) 2017-11-09
JP5314166B2 (ja) 2013-10-16
RU2013107964A (ru) 2014-08-27
BRPI1006057A2 (pt) 2016-04-19
EP2361178A1 (de) 2011-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2481191C2 (ru) Устройство для генеративного создания трехмерного объекта с изолированной областью построения
CA2940033C (en) Powder-bed additive manufacturing devices and methods
JP5669908B2 (ja) 冷却部品を用いて反りの少ない3次元オブジェクトを積層方式で形成する製造方法
RU2469860C2 (ru) Рама для устройства для изготовления трехмерного объекта и устройство для изготовления трехмерного объекта с такой рамой
KR102476629B1 (ko) 적층 제조에 있어서의 재료 핸들링
Mühler et al. Slurry‐based additive manufacturing of ceramics
US7847057B2 (en) PAEK powder, in particular for the use in a method for a layer-wise manufacturing of a three-dimensional object, as well as method for producing it
JP6071418B2 (ja) レーザー焼結における光学コンポーネントへの沈着を回避するための装置
JP2012162077A (ja) レーザーシンタリング設備のより良好な不活性化のための装置
JP5452072B2 (ja) 電子ビーム造形方法
US20100320649A1 (en) Method and device for the production of a three-dimensional object made of a material which can be compacted
JP6216464B1 (ja) 3次元積層造形装置、3次元積層造形装置の制御方法および3次元積層造形装置の制御プログラム
JP2010255057A (ja) 電子ビーム造形装置
DE102008035240B4 (de) Vorrichtung zur Erwärmung von Formteilen, insbesondere dentalkeramischen Formteilen
JP6639735B2 (ja) 三次元造形装置
US20180369918A1 (en) Laser shock peening within an additive manufacturing process
KR20170035802A (ko) 부가적 제조를 사용하여 다공 구조를 갖는 열적 배리어 코팅을 형성시키는 방법
JP2023115028A (ja) 積層造形装置及び積層造形方法
JP2019107878A (ja) 3次元の物体を付加製造する装置
WO2019159634A1 (ja) 付加製造装置
US20230415409A1 (en) Enhanced feedstock for additive manufacturing
JP6960867B2 (ja) 積層造形装置
CN116917129A (zh) 旋转式增材制造***和方法
US20240165706A1 (en) Metal solid production method
Sjöström et al. Melting ceramic Al2O3 powder by electron beam powder bed fusion