用于增材制造至少一个成形体的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于增材制造至少一个成形体(12)的装置(10)及方法，所述装置具有至少一个用于容纳材料的过程空间(14)，成形体(12)能够以所述材料通过增材制造工艺制造，其中，所述过程空间(14)的至少一个局部区域由多个能够彼此相对地至少平移地移动的棒元件(20、21)限定。

Device and method for fabricating at least one forming body by adding material

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于增材制造至少一个成形体的装置和方法这种装置和这种方法已经由专利文献EP1669143A1已知。所述装置用于增材制造至少一个成形体并且具有至少一个用于容纳材料的过程空间，成形体能够以所述材料通过增材制造工艺制造或者以所述材料通过增材制造工艺制造成形体。本专利技术所要解决的技术问题在于，拓展设计开篇所述类型的装置和方法，使得能够实现特别有利地制造成形体。所述技术问题通过具有权利要求1所述特征的装置以及具有权利要求14所述特征的方法解决。本专利技术的具有适宜的扩展设计的有利的设计方案在其余权利要求中给出。本专利技术的第一方面涉及一种用于增材制造至少一个成形体的装置。所述装置具有至少一个用于容纳材料的过程空间，成形体能够以所述材料通过增材制造工艺制造或者以所述材料通过增材制造工艺制造成形体。为了实现特别有利地制造成形体，按照本专利技术规定，过程空间的至少一个局部区域由多个能够彼此相对地至少平移地移动的棒元件限定。在增材制造中例如由制造成形体的材料构成材料床。所述材料例如是粉末状的材料、即粉末，从而例如将材料床构造为粉末床。所述增材制造由此可以是基于粉末床的增材制造。在增材制造中例如借助通过射束能量、尤其是激光束的射束能量的选择性的固化在过程空间中逐层地构建、即制造成形体。过程空间例如通常可以是所谓的构造缸或者所谓的材料床室的内部。材料并且由此成形体通常在过程空间中支承在适宜的下沉装置、例如构成所述过程空间的底部的构造板上。构造板例如在制造相应的层之后下沉，以便随后在过程空间中在构造版上并且由此在已经制造的层上布置另外的材料，随即以所述另外的材料制造成形体的另外的层。由此规定了逐层地构建成形体。例如在增材制造期间通过构造板的下沉增大过程空间的体积。成形体可以说在过程空间中被粉末包围地下沉。通常必须在制造成形体时根据所述成形体的几何特性借助射束能量以所述材料制造并且由此共同产生支承元件、即所谓的支承结构，原因是所述材料床无法在成形体的制造期间始终确保足够的用于支承所述成形体的支承功能。此外由于射束能量，在粉末床和成形体之间和/或仅在成形体自身当中会出现非常高的温度梯度。所述温度梯度会在成形体中造成机械应力，所述机械应力使得在必要时必须有其它支承结构。支承结构通常与构造板和/或与施加在所述构造板上的基板连接。成形体本身通常也与该基板连接。由于支承结构由与成形体相同的材料制造，因此所述支承结构造成了材料消耗的增加。因此支承结构的制造在时间和成本方面是耗费的。现在能够借助按照本专利技术的装置避免该问题和缺点，原因是例如使用棒元件，以便在制造成形体时按照要求地支承所述成形体，而不必以所述材料为此制造支承结构成形体。由此能够在时间和成本方面有利地制造成形体。通过使用棒元件能够将过程空间设计为模块化的过程空间或者模块化的构造室，其内部的形状和/或内周侧的形状例如能够变化地或者按照需求地调节，方式是将棒元件彼此相对地移动。尤其能够将棒元件用作简单的支承结构和/或用于影响温度梯度。过程空间或者所述过程空间的体积例如部分地由底部并且部分地由至少一个侧壁限定。底部、即通常所谓的构造平台例如沿着竖直方向向下限定过程空间，其中，侧壁至少部分地沿着水平方向限定所述过程空间。也被称为构造室的过程空间能够由此固持用于构造成形体的例如粉末状的材料。过程空间通常具有笔直的圆柱的形状。按照本专利技术规定，侧壁的和/或底部的至少一个局部区域由棒元件构成，通过彼此相对地移动所述棒元件能够在此按照需求地改变过程空间的形状。如果例如底部完全由棒元件构成，则能够取消上文提到的基板和/或构造板。棒元件例如能够水平地和/或竖直地彼此相对移动。如果棒元件例如构成侧壁的和/或底部的第一局部区域，其中，所述侧壁和/或底部具有至少一个连接在所述第一局部区域上的第二局部区域，则所述棒元件例如能够彼此相对地并且相对于所述第二局部区域尤其是至少平移地移动。棒元件例如在外周侧上长方体状地或者晶石状地或者圆形地构造。已表明特别有利的是，棒元件分别具有纵向延伸方向并且所述棒元件能够沿着它们相应的所述纵向延伸方向彼此相对地平移地移动。棒元件例如可移动地支承在至少一个支承元件上并且由此能够彼此相对地并且相对于所述支承元件移动。通过棒元件的可移动性，过程空间的体积在其由增材制造过程本身造成的连续增大之余是可变的。由此例如能够将过程空间的体积保持得特别小，由此能够在制造中节省材料。通过棒元件的移动的可能性，所述棒元件例如能够被控制地或者被调节地移动，从而能够设置过程空间的精确地定义的形状，从而能够以有利的方式使所述过程空间调整适配于待构造的成形体。在本专利技术的一种有利的设计方案中，棒元件其中的至少一个设计用于至少间接地支承成形体。通过至少一个棒元件的可移动性能够通过相对于成形体的适宜的定位使用所述棒元件以支承成形体。至少一个用作支承元件的棒元件例如可以为此直接地支承成形体的至少一部分。备选地可以考虑的是，至少一个棒元件能够承担间接的支承功能，方式是在至少一个棒元件上或者在至少一个棒元件处以所述材料增材地制造至少一个支承结构，从而使成形体在由制造在至少一个棒元件上的支承结构转接的情况下支承在至少一个棒元件上。由此能够把用于在该至少一个棒元件上制造支承结构的在时间方面、材料方面并且由此在成本方面的耗费保持得很小。本专利技术的另一种实施形式的特点在于，棒元件其中的至少一个设计用于调节成形体的温度。至少一个棒元件例如由具有导热性的原料构成。例如通过构成所述至少一个棒元件的原料的导热性，并且通过以下可行性，即通过移动至少一个棒元件例如减少或者消除所述至少一个棒元件和成形体之间的距离使得所述至少一个棒元件直接接触成形体，能够将棒元件用作热桥并且由此对成形体调温。通过调节成形体的温度例如能够降低或者较低地保持所述成形体中的在制造时产生的应力。调温可以理解为成形体的至少一部分能够借助至少一个棒元件冷却和/或升温或者保温。例如由于从成形体向至少一个棒元件的热传递，所述成形体可以至少部分地被冷却成形体。此外可以考虑的是，至少部分地使成形体升温，方式是从至少一个棒元件向成形体进行热传递。在本专利技术的一种有利的设计方案中，在至少一个棒元件内延伸有至少一个通道，用于过程空间和/或成形体的调温的流体能够流动通过所述通道。由此能够对过程空间中的、尤其是成形体处的温度梯度产生特别良好的影响。另一种实施形式的特点在于，至少一个棒元件配设有至少一个电气的加热元件，借助所述加热元件能够加热成形体。由于棒元件能够彼此相对地并且相对于成形体移动并且能够由此定向，因此能够例如按照需求地、尤其是控制地或者调节地设置待调节温度的位置，成形体应在所述位置处被调温。由此能够特别低应力地制造成形体。在本专利技术的一种有利的设计方案中设置有振动单元，借助所述振动单元能够使棒元件的至少一个相对于过程空间振动。通过振动能够进行在过程空间中材料、尤其是粉末床的压实。通过更致密的粉末床能够把材料或者材料床中的夹杂气体保持得很小，由此把对支承结构的需求保持得很小并且能够实现有利的热交换。此外通过致密的粉末床提高了过程稳定性并且除此之外能够实现特别高的成形体密度。另一种实施形式的特征在于，棒元件其中的至少一个具有端部区域，所述端部区域具有突伸入过程空间中的自由端部，其中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于增材制造至少一个成形体的装置(10)，所述装置具有至少一个用于容纳材料的过程空间(14)，成形体(12)能够以所述材料通过增材制造工艺制造，其中，过程空间(14)的至少一个局部区域由多个能够彼此相对地至少平移地移动的棒元件(20、21)限定，其特征在于，所述棒元件(20、21)其中的至少一个配设有至少一个传感器(34)，借助所述传感器能够检测作用在至少一个棒元件(20、21)上的力和/或转矩。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.24 EP 17152781.51.一种用于增材制造至少一个成形体的装置(10)，所述装置具有至少一个用于容纳材料的过程空间(14)，成形体(12)能够以所述材料通过增材制造工艺制造，其中，过程空间(14)的至少一个局部区域由多个能够彼此相对地至少平移地移动的棒元件(20、21)限定，其特征在于，所述棒元件(20、21)其中的至少一个配设有至少一个传感器(34)，借助所述传感器能够检测作用在至少一个棒元件(20、21)上的力和/或转矩。2.根据权利要求1所述装置(10)，其特征在于，所述棒元件(20、21)具有相应的纵向延伸方向并且能够沿着所述棒元件的相应的纵向延伸方向彼此相对地平移地移动。3.根据权利要求1或2所述的装置(10)，其特征在于，所述棒元件(20、21)其中的至少一个设计用于至少间接地支承成形体(12)。4.根据前述权利要求之一所述的装置(10)，其特征在于，所述棒元件(20、21)其中的至少一个设计用于调节成形体(12)的温度。5.根据权利要求4所述的装置(10)，其特征在于，在所述至少一个棒元件(20、21)中延伸有至少一个通道，用于调节成形体的温度的流体能够流动通过所述通道。6.根据权利要求4或5所述的装置(10)，其特征在于，所述至少一个棒元件(20、21)配设有至少一个加热元件(17)、尤其是至少一个电加热元件，通过所述加热元件能够加热成形体(12)。7.根据前述权利要求之一所述的装置(10)...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y库斯特斯，M谢弗，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE