用于将填料从存在于构件中的空腔去除的方法和用于执行该方法的设备技术

本发明专利技术涉及一种用于将填料经连通口(24)从存在于构件(13)中的空腔去除的方法。为此，可将例如借助选择性激光熔融在设备(12)中制造的构件通过机器人(15)取出并且从起始位置I出发通过编程的运动曲线(27)清空。按照本发明专利技术，借助计算机程序(RPG)模拟所需的运动(27)，以便确保在短时间内尽可能完全去除支撑材料。模拟结果被输送至机器人(15)的控制装置(CRL)。本发明专利技术还涉及一种制造设备(11)，其中集成了所述去除方法，本发明专利技术还涉及一种适于所述计算的计算机程序(RPG)。

A method for removing packing from a cavity existing in a component and a device for executing the method

The present invention relates to a method for removing the filler from the cavity existing in the member (13) through the connecting port (24). For this purpose, components manufactured by selective laser melting in the device (12) can be removed through the robot (15) and cleared through the programmed motion curve (27) starting from the starting position I. According to the present invention, a computer program (RPG) is used to simulate the required motion (27) in order to ensure that the supporting material is removed as completely as possible in a short time. The simulation results are conveyed to the control device (CRL) of the robot (15). The invention also relates to a manufacturing device (11), in which the removal method is integrated, and to a computer program (RPG) suitable for the calculation.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于将填料从存在于构件中的空腔去除的方法和用于执行该方法的设备本专利技术涉及一种用于将填料从存在于构件中的空腔去除的方法，其中，所述空腔具有通向构件的周围环境的连通口。在此经历了下述方法步骤：将构件固持在可运动的固持件中并且使构件在同时将填料通过连通口去除的情况下运动。本专利技术还涉及一种器件，该器件适于执行开头所述方法。例如在专利文献US2016/0074940A1中说明了开头所述方法。按照该文献存在的问题是，通过增材制造方法、例如激光熔融在粉末床中制造好的构件接着必须从构件去掉粉末床的没有熔融的颗粒。特别有问题的是在制造在构件中的空腔中去掉粉末床的没有熔融的颗粒。为了能将粉末从该空腔去掉，该构件具有在空腔和构件的周围环境之间的连通口，粉末可以通过该连通口被去除。为此使得该构件运动，例如转动或者摆动，以便将在空穴中的粉末逐渐运送到连通口处。在空腔几何形状复杂的情况下或者在空腔较大的情况下，这种方法很费时并且还有粉末不能完全从空腔去除的风险。在液体中增材式制造构件的情况中有类似的问题，例如立体光刻就是这种情况。通过液态材料(例如树脂化合物)的局部固化制造构件，其中，液态的原材料留在制造出的空腔中。这也应理解为如同粉末那样作为在空腔中的填料。液态材料可以通过构件中的连通口流出，其中，构件也必须根据空腔的几何形状被摆动或者转动。最后，当必须从铸造的或者喷注的构件的空腔去掉为了构成空腔而置入铸造模中的芯材时也必须使用开头所述方法。所述芯材在此也是一种会处于构件空腔中的填料。芯材可以根据材料特性被熔化、溶解或者机械式摧毁，其中，填料以此变得能流动并且能通过连通口从构件流出。作为增材式制造方法，除了基于液体的制造方法还包括基于粉末床的制造方法，因为在粉末床中连同空腔一并制造的构件自动被作为填料的粉末床材料填充。具体而言可以使用的方法是将应当用于制造构件的材料在产生期间加到构件中。在此，构件已经被以其最终构型或者至少近似以这种构型产生。结构材料例如可以是粉末状的或者液态的，其中，通过增材式制造方法将该材料化学地或者物理地固化以制造构件。为了能制造构件，为选定的增材式制造方法准备描述构件的数据(CAD模型)。这些数据被转换成适应于制造方法的构件数据以便做出用于该制造设备的指示，以此可以在制造设备中运行合适的程序步骤以便逐渐制造构件。为此，数据被这样准备，使得能够获得用于各个待制造的层(切片(Slices))的几何形状数据，这也称为分层(Slicen)。例如，增材式制造可以包括选择性激光烧结(SelectiveLaserSintering，即SLS)、选择性激光熔融(SelectiveLaserMelting，即SLM)和电子束熔融(ElectronBeamMelting，即EBM)这些方法尤其适于处理粉末形式的金属材料，利用这些粉末可以制造结构构件。在SLM、SLS和EBM中，构件以层的方式在粉末床中被制造。因此，这些方法也被称为基于粉末床的增材制造方法。每次都在粉末床中产生一个粉末层，接着该粉末层通过能量源(激光或者电子束)在应产生构件的区域中局部熔融或者烧结。这样逐渐以层的方式产生构件，并且构件可以在完成之后从粉末床取出。期望的是，能够实现尽可能完全和在尽可能短的时间内将填料从构件的空腔去掉。因此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种用于将填料从构件中去除的方法，利用该方法可以尽可能完全和以尽可能短的时间完成填料的去除。此外，本专利技术要解决的技术问题在于提供用于实施这种方法的器件。上述技术问题通过开头所述方法按照本专利技术解决，即处理器处理构件的几何形状数据，其中，在处理器上运行的计算机程序考虑在构件中的空腔和连通口的几何形状。接着，该计算机程序在考虑重力的情况下计算构件所需的定位和后续所需的用于构件在空间中运动的运动进程，以此使得填料经空腔到达连通口，并且通过连通口从构件中去掉。借助所述计算出的运动进程，接着在同时将填料通过连通口去除的情况下使构件运动，其中有利地在最佳的、即尽可能短的所需时间情况下进行最佳的、即填料尽可能完全的去除。在所述运动前，构件可以从构建平台分离或者与该平台一起运动，构件在该平台上被制造。计算机程序可以例如从CAD数据组接收制造好的构件的几何形状数据，该CAD数据组在对构件的结构设计和准备产生用于增材制造的数据的过程中已经产生。用于制造增材式构件的数据组也是基本上适于被用来计算构件的定位或者位置(两个术语是同义的)和接着的运动进程。术语构件的定位理解为在算出的运动进程开始前，构件占据的位置。通过该运动进程，构件被迫离开该定位，其中，在运动进程中可能驶抵另外的中间位置或者中间定位(两个术语是同义的)，在另外的中间位置或者中间定位中构件停留确定的时间段，以便给填料流动的时间。然而这些中间定位应被理解为运动进程的一部分。尤其在小批量生产的情况下，由计算机程序计算构件的运动进程和定位产生的额外耗费，通过在接着将填料从空腔去掉时节省的时间来补偿。甚至在单独制造的情况下，用于计算的成本也是值得的，因为检查空腔是否被完全去掉填料是非常费时的并且去除方法的多次迭代可能是所需的，以便实现完全去除。这可以通过借助计算机程序预先计算定位和运动进程避免。按照本专利技术有利的设计方案规定，通过计算机程序模拟填料的去除，其中，在模拟时考虑填料的流变特性。在此，在各种不同定位和/或各种不同运动进程的情况下重复执行模拟，其中，最终选出大部分填料或者所有填料在最短时间从构件去除的定位和运动进程。优化目标取决于个案的实际情况。若空腔的几何形状使得不是所有填料都能从构件去掉，则去掉尽可能大的份额的优化目标是优先的。若基本上所有填料都能从空腔去掉，则优先的优化目标是以尽可能短的时间执行该过程，以便在效率方面优化运动进程。按照本专利技术另外的设计方案规定，在构件的运动之前和/或之后进行经连通口对填料的抽吸。为此规定具有抽气软管的合适的抽吸装置。在构件运动前的抽吸可以至少在接近连通口的区域中就导致填料的去除。同时，填料(当填料是粉末时)变得松散，由此使得接着通过运动去除变得容易。当通过运动的去除几乎完全进行时，使得仅有很少的残余粉末留在空腔中，则接着的抽吸可以有利地用于将这些残余去掉。尤其地，当空腔具有两个连通口时，这种方法就是特别有效的，因为通过一个连通口连同颗粒被抽吸的空气可以被补偿，方法是空气通过另一个连通口再流入。按照本专利技术的另外的设计方案规定，固持件处于机器人上并且运动进程通过该机器人实行。该机器人为此具有机械臂，其中，该机器臂有利地实现围绕至少三个轴线的运动。机械臂提供的轴线越多，则所述运动就能越复杂，所述运动借助计算机程序算出并且能通过该机器人实施。机器人有利地能够精确地实施所述运动，并且因此低误差地复制计算出的结果。在计算运动进程时，计算机程序必须考虑运动系统的、例如机器人的自由度，以便使得该运动系统能实施计算出的运动进程。此外可以有利地规定，通过振动发生器将构件置于机械的振动中。尤其地，该振动可以处于超声波范围中。为此使用合适的振动执行器，该执行器例如固定在用于构件的固持件上。该振动然后有利地传递到构件上并且改善填料的流动能力。由此既可以提高填料的去除量，也可以降低为此所需的去除时间。当填料由粉末组成时，则按照本专利技术另本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于将填料(32)从存在于构件(13)中的空腔去除的方法，其中，所述空腔(24)具有通向所述构件(13)的周围环境的连通口，所述方法包括下述方法步骤：‑将构件(13)固持在可运动的固持件(16)中，‑使构件(13)在同时将填料(32)通过连通口(24)去除的情况下运动，其特征在于，处理器(P)处理所述构件(13)的几何形状数据，其中，在所述处理器(P)上运行的计算机程序‑考虑所述构件(13)中的空腔和连通口(24)的几何形状，‑所述计算机程序在考虑重力的情况下计算所述构件(13)所需的定位和后续所需的用于所述构件(13)在空间中运动的运动进程，以此使得填料(32)经空腔(24)到达连通口并且通过连通口(24)从构件(13)中去除。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.06 DE 102016216839.81.一种用于将填料(32)从存在于构件(13)中的空腔去除的方法，其中，所述空腔(24)具有通向所述构件(13)的周围环境的连通口，所述方法包括下述方法步骤：-将构件(13)固持在可运动的固持件(16)中，-使构件(13)在同时将填料(32)通过连通口(24)去除的情况下运动，其特征在于，处理器(P)处理所述构件(13)的几何形状数据，其中，在所述处理器(P)上运行的计算机程序-考虑所述构件(13)中的空腔和连通口(24)的几何形状，-所述计算机程序在考虑重力的情况下计算所述构件(13)所需的定位和后续所需的用于所述构件(13)在空间中运动的运动进程，以此使得填料(32)经空腔(24)到达连通口并且通过连通口(24)从构件(13)中去除。2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，-通过所述计算机程序模拟所述填料(32)的去除，其中，在模拟时考虑所述填料(32)的流变特性，-重复执行具有各种不同定位和/或各种不同运动进程的模拟，-选出大部分填料(32)或者所有填料(32)在最短时间从构件(13)去除的定位和运动进程。3.按照上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在构件(13)的运动之前和/或之后进行经连通口(24)对填料的抽吸。4.按照上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述固持件(16)处于机器人(15)上并且运动进程通过该机器人(15)实行。5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，所述机器人(15)能够实现围绕至少三个轴线的运动。6.按照上述权利要求之一所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：C基纳，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE