RU2481191C2 - Устройство для генеративного создания трехмерного объекта с изолированной областью построения - Google Patents
Устройство для генеративного создания трехмерного объекта с изолированной областью построения Download PDFInfo
- 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
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive 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
- B29C64/10—Processes of additive manufacturing
- B29C64/141—Processes of additive manufacturing using only solid materials
- B29C64/153—Processes of additive manufacturing using only solid materials using layers of powder being selectively joined, e.g. by selective laser sintering or melting
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
- B22F10/20—Direct sintering or melting
- B22F10/28—Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F12/00—Apparatus 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
- B22F12/38—Housings, e.g. machine housings
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive 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
- B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
- B29C64/245—Platforms or substrates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive 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
- B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
- B29C64/25—Housings, e.g. machine housings
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive 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
- B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
- B29C64/255—Enclosures for the building material, e.g. powder containers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive 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
- B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
- B29C64/295—Heating elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive 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
- B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
- B29C64/364—Conditioning of environment
- B29C64/371—Conditioning of environment using an environment other than air, e.g. inert gas
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE 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
- B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F12/00—Apparatus 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
- B22F12/10—Auxiliary heating means
- B22F12/13—Auxiliary heating means to preheat the material
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process 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).
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.
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)
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)
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)
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)
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 |
-
2010
- 2010-01-05 DE DE102010004035A patent/DE102010004035A1/de not_active Withdrawn
- 2010-12-21 BR BRPI1006057A patent/BRPI1006057A2/pt not_active IP Right Cessation
- 2010-12-21 RU RU2011131537/05A patent/RU2481191C2/ru active
- 2010-12-21 CN CN201080004283.7A patent/CN102271897B/zh active Active
- 2010-12-21 JP JP2011553367A patent/JP5314166B2/ja active Active
- 2010-12-21 WO PCT/EP2010/007842 patent/WO2011082812A1/de active Application Filing
- 2010-12-21 EP EP10798515.2A patent/EP2361178B1/de active Active
- 2010-12-30 US US12/982,491 patent/US9744723B2/en active Active
-
2013
- 2013-02-22 RU RU2013107964/05A patent/RU2013107964A/ru not_active Application Discontinuation
- 2013-07-03 JP JP2013139839A patent/JP5730950B2/ja active Active
-
2017
- 2017-07-27 US US15/661,036 patent/US20170320265A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (5)
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)
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 |