用于增材制造设备的粉末排出模块、增材制造设备和用于施加粉末层的方法技术

本发明专利技术涉及一种粉末排出模块，用于通过逐层施加粉末状构造材料并且在对应于三维物体(2)在相应的层中的相应横截面的部位上选择性地固化所施加的层来增材制造三维物体(2)的设备(1)的涂装装置(16)，其中，为了逐层施加构造材料，所述涂装装置(16)在至少一个运动方向(B)上在设备(1)的作业平面(7)上可运动地设置在所述设备中。粉末排出模块(18)具有用于容纳粉末状构造材料的粉末容器(30)并且粉末容器(30)包括用于将粉末状构造材料输送至粉末容器(30)的输送开口(33)和在涂装装置(16)按规定运行时朝向作业平面(7)的输出区域(31)，其中，所述输出区域(31)具有用于排出粉末状构造材料的至少一个第一排出装置(36a、36b)和用于在粉末容器(30)中使用气体的情况下使粉末状构造材料流化的至少一个流化区(40、41a、41b)。此外，粉末容器(30)具有设置在粉末容器(30)中的至少一个第一减流元件(50a、50b)。50b)。50b)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于增材制造设备的粉末排出模块、增材制造设备和用于施加粉末层的方法


[0001]本专利技术涉及一种用于通过逐层施加并且选择性地固化粉末状构造材料来增材制造三维物体的设备的粉末排出模块并且涉及这种类型的增材制造设备，以及涉及一种用于在通过逐层施加并且选择性地固化粉末状构造材料来制造三维物体的方法的范畴内施加至少一层粉末状构造材料的方法和这种类型的增材制造方法。

技术介绍

[0002]这种类型的设备和方法例如在快速原型制造(Rapid Prototyping)、快速模具(Rapid Tooling)或者增材制造(Additive Manufacturing)中使用。已知这种方法的一个例子被称为“选择性激光烧结或者激光熔化”。在此，重复施加薄层的粉末状构造材料并且通过借助激光束选择性地照射与要制造的物体的横截面对应的部位来选择性地固化每一层中的构造材料。
[0003]为了施加粉末状构造材料层，例如使设置在所述设备中的涂装装置在构造区上移动。在涂装装置在构造区上运动的期间，将粉末状构造材料通过涂装装置的排出装置(例如输出间隙)排出并且由涂装装置的涂覆元件排出以构成均匀的层。通过将气体引入到储存在涂装装置中的构造材料中，能够使构造材料流化，即转化成类似于流化床或者说流态床的状态，以便改进粉末排出。
[0004]尤其是在开始和结束层涂覆时，涂装装置发生加速并且由此储存在其中的粉末也发生加速。由于出现的加速力，使设置在涂装装置中的流化的粉末状构造材料开始运动，这也称为构造材料的“晃动”。构造材料的这种晃动，即流体构造材料的湍流流动的混乱的并且因此难以控制的作用可能会引起构造材料在涂装装置中的不均匀的分布，这可能会不利地影响所施加的粉末层的质量。此外，所述晃动可能会引起不符合期望的力作用到粉末容器上，这同样可能会不利地影响所施加的层的质量。由于所述晃动和/或粉末的流化，也可能将细微的粉末颗粒排出，这可能导致对涂装装置的和/或制造设备的部件的污染。
[0005]从WO 2017/102242 A1中已知一种用于涂装装置的粉末排出装置，其包括粉末容器和独立于该粉末容器构造的并且与该粉末容器经由分隔壁中的开口处于连接中的装料管道。粉末状构造材料能够在粉末容器中和装料管道中彼此不相关地流化。

技术实现思路

[0006]本专利技术的任务在于，提供一种可替选的或者说改进的粉末排出模块以及一种可替选的或者说改进的增材制造设备以及一种可替选的或者说改进的用于施加至少一个粉末层的方法以及一种可替选的或者说改进的增材制造方法，在使用上述方法以及设备的情况下，尤其是至少能够减少流化粉末在涂装装置的粉末排出模块中的运动和/或能够使粉末状构造材料更良好地流化。
[0007]该任务通过根据权利要求1的粉末排出模块、根据权利要求11的制造设备、根据权
利要求12的用于施加至少一层的方法和根据权利要求15的制造方法解决。本专利技术的扩展方案分别在各从属权利要求中说明。在此，所述方法也能够通过如下的或者在从属权利要求中详述的设备的特征得以扩展，反之亦然，或者所述设备的和所述方法的特征也能够分别用于在彼此间进行扩展。
[0008]根据本专利技术的粉末排出模块用于通过逐层施加粉末状构造材料并且在对应于三维物体在相应的层中的相应横截面的部位上选择性地固化所施加的层来增材制造三维物体的设备的涂装装置，其中，为了逐层施加构造材料，所述涂装装置在至少一个运动方向上在所述设备的作业平面上可运动地设置在所述设备中。粉末排出模块具有用于容纳粉末状构造材料的粉末容器。该粉末容器包括：用于将粉末状构造材料输送至粉末容器的输送开口；在涂装装置按规定运行时朝向作业平面的输出区域，其中，该输出区域具有用于排出粉末状构造材料的至少一个第一排出装置和用于在粉末容器中使用气体的情况下使粉末状构造材料流化的至少一个流化区；以及设置在粉末容器中的至少一个第一减流元件。
[0009]粉末排出模块例如能够与涂装装置构造成一体或者能够可更换地设置在涂装装置上。此外，粉末排出模块和/或涂装装置例如能够包括至少一个涂装元件，例如涂覆辊和/或涂覆刀片和/或柔性涂覆元件，例如柔性的橡胶唇形件或者刷子，其在涂装装置的运动方向上设置在涂覆装置下游，以便将从排出装置中排出的粉末状构造材料拉开以构成均匀的层和/或以便压缩所施加的层。
[0010]优选地，所述输出区域是在涂装装置按规定运行时或者说在按规定使用粉末排出模块时粉末容器的向下、即朝作业平面或者说构造区的方向结束粉末容器的区域。粉末容器的输出区域例如可以是粉末容器的容器底部，即整个容器底部或者容器底部的一个或者多个区。然而，它也可以是粉末容器的其它区域，例如容器底部附近的区域，例如中间底部，所述区域在涂装装置按规定运行或者说按规定使用粉末排出模块时基本朝向构造区或者说作业平面。在此，按规定使用粉末排出模块优选地是指粉末排出模块在增材制造设备中或者说在涂装装置中的状态和/或布置和/或定向，在所述状态或者定向中，粉末排出模块适合于输出粉末状构造材料以用于施加层，即尤其是随着涂装装置在构造区或者说作业平面上移动。
[0011]优选地，涂装装置的按规定运行是指涂装装置的如下状态，在该状态中，涂装装置这样在增材制造设备中布置和/或定向和/或受到控制，使其至少适合于，将至少一层粉末状构造材料施加在作业平面中或者说施加在构造区上，尤其是根据较靠后更详细地描述的根据本专利技术的方法进行施加。优选地，按规定使用粉末排出模块是指如下状态，在该状态中，粉末排出模块适当地安装在涂装装置上或者与其一体地提供并且涂装装置处于其按规定运行的状态。
[0012]所述至少一个排出装置构造成用于，将储存在粉末容器中的构造材料排出，尤其是向下、即朝作业平面或者说构造区的方向排出。于是，例如能够将这样排出的构造材料拉出以构成均匀的层。排出装置例如能够构成为输出区域中的凹部。此外，能够在所述凹部上设置有一个或者多个涂装元件，例如滑动件和/或计量辊，以用于部分地和/或完全地闭锁所述凹部。借助这种类型的涂装元件，例如能够控制排出的粉末量或者说排出的粉末的体积流量。
[0013]优选地，相对于涂装装置的运动方向与粉末容器的侧壁间隔开间距地提供所述输
送开口，尤其是相对于运动方向在粉末容器的中央区域内提供所述输送开口。此外，在输送开口上优选地设置有闭锁元件，例如顶盖，借助该闭锁元件能够闭锁输送开口。
[0014]所述至少一个流化区例如能够由输出区域内或者外的空腔构成，该空腔与用于输送气体的输入管道处于连接中并且通过气体引入元件、例如孔板和/或多孔板与粉末容器的内部空间分隔开。优选地，气体引入元件的孔或者说细孔这样构造，使其允许气体通过，但不允许粉末状构造材料的任何粉末颗粒穿过。例如能够通过将气体引入到粉末容器中而使储存在其中的粉末流化，即转化成类似于流化床或者说流态床的或者说类似于流体的状态。优选地，所述至少一个流化区用于将气体引入到粉末容器中。
[0015]优选地，在这里和在下文中，将减流元件理解结构元件，其平均地减少粉末容器中的流动、尤其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于设备(1)的涂装装置(16)的粉末排出模块，所述设备用于通过逐层施加粉末状构造材料并且在对应于三维物体(2)在相应的层中的相应横截面的部位上选择性地固化所施加的层来增材制造三维物体(2)，其中，为了逐层施加构造材料，所述涂装装置(16)在至少一个运动方向(B)上在设备(1)的作业平面(7)上可运动地设置在所述设备中，并且所述粉末排出模块(18)具有用于容纳粉末状构造材料的粉末容器(30)并且所述粉末容器(30)包括：用于将粉末状构造材料输送至粉末容器(30)的输送开口(33)，在涂装装置(16)按规定运行时朝向作业平面(7)的输出区域(31)，所述输出区域(31)具有用于排出粉末状构造材料的至少一个第一排出装置(36a、36b)和用于在粉末容器(30)中使用气体的情况下使粉末状构造材料流化的至少一个流化区(40、41a、41b)，以及设置在所述粉末容器(30)中的至少一个第一减流元件(50a、50b)。2.根据权利要求1所述的粉末排出模块，其中，所述粉末容器(30)在至少一个上部容器区域(32)上具有第一减流元件(50a、50b)，所述第一减流元件基本上从所述至少一个上部容器区域(32)朝输出区域(31)的方向延伸，和/或第一减流元件至少在上部容器区域(32)与输出区域(31)的间距(H)的50％上、优选地在至少70％上、进一步优选地在至少90％上延伸，和/或第一减流元件(50a、50b)与输出区域(31)间隔开地设置在粉末容器(30)中。3.根据权利要求1或2所述的粉末排出模块，其中，所述第一减流元件(50a、50b)基本上沿着横向于、优选垂直于涂装装置(16)的符合规定的运动方向(B)的纵向方向延伸并且优选地沿着所述纵向方向基本上在粉末容器(30)的内部空间的整个尺寸(L)上延伸。4.根据权利要求1至3中任一项所述的粉末排出模块，其中，所述第一减流元件(50a、50b)具有至少一个、优选多个结构，优选地所述结构具有穿过减流元件(50a、50b)的一个或者多个粉末开口(52a、52b)。5.根据权利要求1至4中任一项所述的粉末排出模块，其中，在所述粉末容器(30)中设置有至少一个第二减流元件(50a、50b)，优选地所述第二减流元件具有对应于粉末容器(30)中的第一减流元件(50a、50b)的定向，进一步优选平行于所述第一减流元件(50a、50b)地布置。6.根据权利要求5所述的粉末排出模块，其中，所述第一和第二减流元件(50a、50b)构造成和/或在粉末容器(30)中布置成，使得在第一减流元件(50a、50b)投射到第二减流元件(50a、50b)上的投影中，第一和第二减流元件(50a、50b)的粉末开口(52a、52b)至少局部地相互偏移。7.根据权利要求1至6中任一项所述的粉末排出模块，其中，在所述输出区域(31)的构成输出区域(31)的邻接第一排出装置(36a、36b)的区域的第一区域中设置有用于在粉末容器(30)中使用气体的情况下使粉末状构造材料流化的第一排出流化区(41a、41b)和/或在在所述输出区域(31)的构成输出区域(31)的与第一排出装置(36a、36b)间隔开的区域的第二区域中设置有用于在粉末容器(30)中使用气体的情况下使粉末状构造材料流化的中心流化区(40)。8.根据权利要求7所述的粉末排出模块，其中，所述粉末容器(30)具有至少一个上部容器区域(32)，所述输送开口(33)设置在所述上部容器区域上，并且所述输送开口(33)在所
述至少一个上...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：EOS有限公司电镀光纤系统，
类型：发明
国别省市：