运行至少一个用于添加式地制造三维物体的设备的方法技术

本发明专利技术涉及一种运行用于通过依次逐层地选择性照射和固化建造材料层来添加式地制造三维物体(2)的至少一个设备(1)的方法，其中，所述建造材料层由能借助能量束(4)固化的粉末状建造材料(3)构成，其中，在所述至少一个设备(1)的运行期间产生废热能(WTE)，其特征在于，所述废热能(WTE)至少部分地用于通过至少一个能量转换装置(15)产生电能(EE)或机械能(ME)，并且/或者所述废热能(WTE)至少部分地用于运行至少一个热能消耗装置。

Method of running at least one device for additive manufacturing of three-dimensional objects

The present invention relates to a method of operating at least one device (1) for additive fabrication of three-dimensional objects (2) by selectively irradiating and solidifying layers of construction materials layer by layer, in which the construction material layer is composed of powdered construction materials (3) solidified by energy beam (4), in which waste heat energy (WTE) is generated during the operation of the at least one device (1), and its characteristics. The waste heat energy (WTE) is at least partially used to generate electrical energy (EE) or mechanical energy (ME) through at least one energy conversion device (15), and/or the waste heat energy (WTE) is at least partially used to operate at least one heat energy consumption device.

【技术实现步骤摘要】
运行至少一个用于添加式地制造三维物体的设备的方法
本专利技术涉及一种运行至少一个通过依次逐层地选择性照射和固化能借助能量束固化的粉末状建造材料层来添加式地制造三维物体的设备的方法，其中，在至少一个用于添加式地制造三维物体的设备的运行期间产生废热能。
技术介绍
通过依次逐层地选择性照射和随之而来的固化能借助能量束(例如电子束或激光束)固化的粉末状建造材料层来添加式地制造三维物体的设备和方法是众所周知的。这样的设备和方法例如在选择性激光烧结过程、选择性激光熔化过程或选择性电子束熔化过程中使用。还已知在相应设备的运行期间和相应方法的应用期间分别产生废热能。通常，不利用该废热能，因此相应设备的运行和相应方法的应用分别产生实际上“损失”的废热能。
技术实现思路
鉴于上述情况，本专利技术的目的是，提供一种以相应的有效方式利用在添加式地制造三维物体的相应的设备运行期间所产生的废热能的方法以及相应的方法的应用。该目的通过根据权利要求1所述的运行至少一个用于添加式地制造三维物体的设备的方法来实现。引用权利要求1的权利要求涉及根据权利要求1的方法的可能实施例。本专利技术所述的方法涉及运行至少一个用于通过依次逐层地选择性照射和随之而来的固化由能借助能量束固化的一般为粉末状的建造材料构成的建造材料层来添加式地制造三维物体的设备(以下称为“设备”)，所述三维物体例如为技术部件。相应的建造材料可以是金属、陶瓷或聚合物粉末。相应的能量束可以是激光束或电子束。相应的设备可以例如是选择性激光烧结设备、选择性激光熔化设备或选择性电子束熔化设备。该设备具有在其运行期间使用的多个功能单元。一个示例性功能单元是用于使用能量束选择性地照射建造材料层的照射装置。以下提及设备的功能单元的其它示例。设备的至少一个功能单元的运行直接或间接地引起废热能(即废热)的耗散。因此，在设备的运行期间产生废热能。所述废热能可以被认为是设备运行的能量副产物。如下面将进一步详细说明的，废热能特别是来自用于选择性地照射建造材料层的照射装置、用于加热容器状粉末模块的加热装置或用于加热设备的过程室的加热单元的运行。参照前序部分中提到的现有技术，术语“废热能”特别是指在用于添加式地制造三维物体的设备的运行期间产生的热能，然而，该热能不被利用，因此实际上损失掉了。根据本专利技术所述的方法，废热能不会损失，而是至少部分地被利用。根据第一选择，废热能至少部分地转换成电和/或机械能。因此，废热能被用于转换成可由电和/或机械能消耗装置使用的电和/或机械能。这里，在相应的设备的运行期间所产生的废热能传递到至少一个能量转换装置，在所述能量转换装置中所述废热能被转换成能被电和/或机械能消耗装置使用的电和/或机械能。当然，电和/或机械能可以至少部分地临时存储在适当的电和/或机械能存储装置中。此外，电和/或机械能可以进一步转换成其它类型的能量。根据替代的或附加的第二选择，废热能至少部分地传递到至少一个热能消耗装置。因此，废热能被热能消耗装置利用。这里，在相应的设备的运行期间所产生的废热能不被转换，而是传递到利用它的至少一个热能消耗装置。当然，热能可以至少部分地临时存储在适当的热能存储装置中。在任何情况中，本专利技术所述的方法可以显著地积极地影响运行相应的设备的能量平衡。所述方法提供了分别以有效的方式利用在相应的设备的运行期间所产生的废热能的方案和相应的方法的应用。关于第一种选择，废热能可以至少部分地转换成电能，所述电能被传递/馈送到设备内部的至少一个电能消耗装置，或者被传递/馈送到设备外部的至少一个电能消耗装置。相应设备内部的电能消耗装置是其功能与设备的运行、即特别是由所述设备所执行的添加式制造过程(直接或间接)相关的装置。相应设备内部的电能消耗装置可以是设备的功能单元。根据一个示例，相应的功能单元可以用于在例如设备的过程室的建造平面中施加建造材料层。相应的功能单元的示例可以是建造材料施加装置，特别是覆层装置。根据另一示例，功能单元可用于使用至少一个能量束来选择性地照射建造材料层。相应的功能单元的示例可以是照射装置，特别是能量束产生装置，或能量束偏转装置，例如，扫描器装置。根据另一示例，功能单元可用于产生沿流通道/在流通道内的过程气体流。相应的功能单元的示例可以是流装置，例如吹或吸装置。根据另一示例，功能单元可用于产生用于驱动至少一个能驱动的功能部件的驱动力。相应的功能单元的示例可以是用于驱动(特别是移动)覆层装置的可驱动覆层器的电驱动器(例如电动机)、支承建造材料和/或待被添加式地制造出的三维物体的可驱动板等。根据另一示例，功能单元可以用于加热设备的至少一个部件。相应的功能单元的一个示例可以是电阻加热装置。设备外部的电能消耗装置是其功能不与设备的运行(直接地或间接地)相关的装置。相应的电能消耗装置的示例可以是电照明装置，所述电照明装置用于建筑物(例如相应设备所安装的大楼)或建筑物的一部分(例如相应设备所安装的房间)的照明。相应装置的另一示例可以是用于加热建筑物(例如相应设备所安装的大楼)或建筑物的一部分(例如相应设备所安装的房间)的电加热装置。在任何情况中，配置成将废热能直接或间接地转换成电能的能量转换装置用于将废热能转换为电能。相应的能量转换装置例如可被实施为发电机或可包括发电机。仍然关于第一选择，废热能可以替代地或附加地至少部分地转换成机械能，该机械能被传递/馈送到设备内部的至少一个机械能消耗装置，或被传递/馈送到设备外部的至少一个机械能消耗装置。相应设备内部的机械能消耗装置是其功能与设备的运行、即特别是由设备所执行的添加式制造过程(直接地或间接地)相关的装置。相应设备内部的机械能消耗装置可以是设备的功能单元。根据一个示例，相应的功能单元可以用于在例如设备的过程室的建造平面中施加建造材料层。相应的功能单元的示例可以是建造材料施加装置，特别是覆层装置。根据另一示例，相应的功能单元可用于使用能量束选择性地照射建造材料层。相应的功能单元的示例可以是照射装置，特别是能量束偏转装置，例如扫描器装置。根据另一示例，相应功能单元可以用于产生沿流通道/在流通道内的过程气体流。相应的功能单元的示例可以是流装置，例如吹或吸装置。根据另一示例，相应的功能单元可以用于产生用于驱动至少一个可驱动的功能部件的驱动力。相应的功能单元的示例是电驱动器，例如电动机，所述电驱动器用于驱动(特别是移动)覆层装置的可驱动覆层器、支承建造材料或待被添加式地制造出的三维物体的可驱动板等。相应设备外部的机械能消耗装置是其功能不与设备的运行(直接地或间接地)相关的装置。相应的机械能消耗装置的示例可以是输送或运输装置，所述输送或运输装置用于在例如其中安装有相应的设备的建筑物或建筑物的一部分(例如，其中安装有相应的设备的房间)内输送或运输物品。在任何情况中，配置成直接或间接地将热能转换成机械能的能量转换装置用于将废热能转换成机械能。相应的能量转换装置例如可以被实施为热机或可以包括热机。关于第二选择，废热能可以至少部分地用于运行至少一个热能消耗装置，其中废热能被传递/馈送到设备内部的至少一个热能消耗装置或设备外部的至少一个热能消耗装置。相应设备内部的热能消耗装置是其功能与相应设备的运行、即特别是由设备所执行的添加式制造过程(直接或间接地)相关的装置。因本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种运行用于通过依次逐层地选择性照射和固化建造材料层来添加式地制造三维物体(2)的至少一个设备(1)的方法，其中，所述建造材料层由能借助能量束(4)固化的粉末状建造材料(3)构成，其中，在所述至少一个设备(1)的运行期间产生废热能(WTE)，其特征在于，所述废热能(WTE)至少部分地用于通过至少一个能量转换装置(15)产生电能(EE)或机械能(ME)，并且/或者所述废热能(WTE)至少部分地用于运行至少一个热能消耗装置。

【技术特征摘要】
2017.07.21 EP 17182657.11.一种运行用于通过依次逐层地选择性照射和固化建造材料层来添加式地制造三维物体(2)的至少一个设备(1)的方法，其中，所述建造材料层由能借助能量束(4)固化的粉末状建造材料(3)构成，其中，在所述至少一个设备(1)的运行期间产生废热能(WTE)，其特征在于，所述废热能(WTE)至少部分地用于通过至少一个能量转换装置(15)产生电能(EE)或机械能(ME)，并且/或者所述废热能(WTE)至少部分地用于运行至少一个热能消耗装置。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述废热能(WTE)至少部分地转换成电能(EE)，所述电能(EE)被传递到所述设备(1)内部的至少一个电能消耗装置或所述设备(1)外部的至少一个电能消耗装置。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述电能(EE)被传递到所述设备(1)内部的电能消耗装置，其中，所述设备(1)内部的电能消耗装置是所述设备(1)的功能单元，所述功能单元用于：-在所述设备(1)的过程室(7)的建造平面中施加由建造材料(3)构成的建造材料层，和/或-使用能量束(4)选择性地照射建造材料层，和/或-产生沿流通道(9)的过程气体流(10)，和/或-产生用于驱动至少一个能驱动的功能部件的驱动力，和/或-加热所述设备(1)的至少一个部件。4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，使用配置成将热能直接或间接地转换为电能(EE)的能量转换装置(15)来将废热能(WTE)转换成电能(EE)。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述废热能(WTE)被至少部分地转换成机械能(ME)，所述机械能(ME)被传递到所述设备(1)内部的至少一个机械能消耗装置或所述设备(1)外部的至少一个机械能消耗装置。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述机械能(ME)被传递到所述设备(1)内部的机械能消耗装置，其中，所述设备(1)内部的机械能消耗装置是所述设备(1)的功能单元，所述功能单元用于：-在所述设备(1)的过程室(7)的建造平面中施加由建造材料(3)构成的建造材料层，和/或-使用能量束(4)选择性地照射建造材料层，和/或-产生沿流通道(9)的过程气体...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·德乐，
申请(专利权)人：CL产权管理有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE