Устройство для послойного изготовления трехмерного объекта

Группа изобретений относится к устройству для послойного изготовления трехмерного объекта из порошка и способу извлечения изготовленного трехмерного объекта. Устройство содержит рабочее пространство и емкость для приема изготовленного трехмерного объекта. После изготовления объекта (1), который изготовлен послойным отверждением порошка, объект вместе с окружающим его порошком (2) перемещается в емкость (6) и закрывается пластиной (3), которая во время изготовления объекта находится под объектом. Объект выталкивается снизу через открытую сторону в емкость. Технический результат, достигаемый при использовании группы изобретений, заключается в том, чтобы обеспечить извлечение и упаковывание изготовленного объекта вместе с неотвержденным порошком. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к устройству для послойного изготовления трехмерного объекта и, в частности, к упаковыванию готового объекта, а также окружающего этот объект незатвердевшего порошка.

При послойном изготовлении трехмерного тела из порошка отверждаемый порошок держится наготове в накопительной емкости. Из этой накопительной емкости определенное количество порошка сначала подается в так называемый наноситель слоя и при помощи этого устройства для нанесения слоев порошок послойно наносится на несущую пластину.

Поверхность нанесенного слоя называется рабочим полем. Посредством источника энергии соответствующие области нанесенного слоя порошка отверждаются. Эти затвердевшие области соответствуют данному сечению изготовляемого объекта в пределах только что нанесенного слоя.

Затем наносится новый слой порошка и соответствующие данному поперечному сечению изготовляемого объекта области этого нового слоя отверждаются. Как правило, перед нанесением нового слоя происходит опускание несущей пластины на соответствующее толщине этого слоя расстояние. Таким образом, рабочее поле всегда находится на одной и той же плоскости.

Пространство, в которое могут опускаться несущая пластина и находящиеся на ней слои, называется на техническом языке рабочим пространством. По бокам это рабочее пространство ограничено стенками. Дном рабочего пространства является несущая пластина.

Эта последовательность из нанесения слоя, отверждения и опускания продолжается до тех пор, пока создаваемый объект не будет изготовлен полностью. Теперь изготовленный объект, будучи окружен незатвердевшим порошком, находится в рабочем пространстве.

Из уровня техники DE19846478A1 известно извлечение всего рабочего пространства, включая стенки и несущую пластину, из машины лазерного спекания.

Из WO 9308928 известна емкость в виде колпака над рабочим полем, при помощи которой изготовленный объект и окружающий его незатвердевший порошок могут извлекаться из рабочей камеры. Под емкостью в виде колпака следует понимать объект, который окружает объем и открыт с одной стороны, причем отверстие, как правило, указывает вниз.

Недостатком из уровня техники согласно WO 9308928 является тот факт, что отсутствует запор для емкости.

Если говоря о порошке, речь идет об очень дорогом порошке, например о порошке из благородного металла, то недостатком емкости без запора является неконтролируемая потеря порошка.

Также при использовании емкости без запора могут загрязняться порошком внутренние области устройства. Это является недостатком, в частности, в том случае, если в одной и той же машине поочередно используются различные типы порошка, так как остатки ранее использованного порошка могут отрицательно влиять на свойства изготовленного позже на этой машине объекта.

Задачей изобретения является создание устройства, у которого изготовленный объект и окружающий его порошок могут извлекаться из машины лазерного спекания в закрытой емкости без того, чтобы порошок выходил из емкости.

Согласно изобретению эта задача решается благодаря тому, что изготовленный объект и окружающий его порошок вместе с запорным элементом могут выталкиваться из рабочего пространства снизу через открытую сторону в емкость в виде колпака, и затем емкость может закрываться запорным элементом и извлекаться из устройства вверх.

Соображения, которые привели к возникновению данного изобретения, исходили из познания того, что благодаря направленному вниз отверстию емкости предпочтительным образом возможно на одном рабочем шаге помещать в емкость изготовленные объекты и окружающий их порошок, а затем емкость плотно закрывать. Для этого согласно изобретению выбрана система, в которой в качестве запорного элемента служит пластина, которая находится непосредственно на несущей пластине и, таким образом, в то же время под изготовленным объектом.

Предпочтительно запорный элемент имеет поперечное сечение, которое соответствует отверстию емкости в виде колпака.

В усовершенствованном варианте изобретения опорная пластина, которая при послойном изготовлении объектов из порошкообразного металла является обязательно необходимой, используется в качестве запорного элемента для емкости в виде колпака. Такая опорная пластина описана в EP 0734842 A1, на что в качестве справочного материала дается ссылка.

Благодаря расположению запорного элемента на несущей пластине и, таким образом, под изготовленным объектом при помощи привода, который также используется для пошагового опускания несущей пластины, в рабочем поле возможно перемещать запорный элемент в емкость в виде колпака.

Так как отверстие емкости в виде колпака указывает вниз, то благодаря простому поднятию всего блока из запорного элемента, изготовленной детали и окружающего его незатвердевшего порошка в одном процессе может осуществляться упаковывание изготовленного объекта вместе с незатвердевшим порошком и закрытие емкости.

При использовании изобретения при послойном изготовлении объектов из порошкообразного металла опорная пластина предпочтительным образом может одновременно служить в качестве запорного элемента, вследствие чего можно предпочтительно отказаться от отдельного запорного элемента.

Далее изобретение разъясняется более подробно при помощи Фиг. 1-3.

Фиг.1 показывает соответствующее изобретению устройство в разрезе. Линия разреза проходит приблизительно по центру рабочего поля.

Изготовленный объект 1 создан известным способом, будучи окружен порошковой подушкой 2 на опорной пластине 3.

Опорная пластина 3 со своей стороны соединена с несущей пластиной 4. Соединение между опорной пластиной 3 и несущей пластиной 4 выполнено с возможностью отсоединения. На показанном изображении тип соединения с возможностью отсоединения подробно не изображен, так как для функционирования данного изобретения не имеет значения, какой тип соединения с возможностью отсоединения используется. Могут использоваться соединения как с геометрическим замыканием, так и с силовым замыканием (клеевое, вакуумно-плотное или байонетное соединение). Несущая пластина 4 при помощи неизображенного привода может перемещаться вверх и вниз.

Над рабочей плоскостью 5 установлена емкость 6. Емкость 6 со своей стороны, указывающей на рабочую плоскость, открыта и имеет поперечное сечение, которое соответствует поперечному сечению рабочего поля. Емкость 6 расположена на рабочей плоскости 5 таким образом, что ее внутренняя стенка находится на одной прямой с внутренней стенкой рабочего пространства.

Емкость 6 находится в держателе 7, который посредством непоказанного привода может перемещаться параллельно к рабочей плоскости 5. Емкость 6 во время фактического процесса изготовления находится вне хода луча источника энергии, который служит для отверждения порошка.

После окончания процесса изготовления емкость позиционируется над рабочим полем. Для герметизации предусмотрено проходящее по периметру уплотнение 8, которое уплотняет зазор между держателем 7 и рабочей плоскостью 5.

Фиг.2 показывает известные с фиг.1 элементы, причем опорная пластина 3 и изготовленный на этой опорной пластине 3 объект 1 вместе с порошком 2 смещены вверх в емкость 6. Благодаря смещению в емкости 6 может возникать повышение давления, которое, при необходимости, может контролируемо стравливаться посредством клапана 9.

Фиг.3 показывает ситуацию после того как несущая пластина была перемещена снова вниз. Для этого соединение с возможностью отсоединения между опорной пластиной 3 и несущей пластиной 4 было сначала разъединено. Опорная пластина 3 благодаря трению между наружным краем опорной платины 3 и внутренней стенкой емкости 6 осталась в ней.

Опорная пластина 3 смещена в емкость 6 настолько, что нижний край емкости 6 может загибаться. Это загибание гарантированно вызывает то, что опорная пластина 3 с изготовленным объектом 1 или порошок 2 во время дальнейшей транспортировки остаются в емкости 6.

В предпочтительном неизображенном более подобном варианте осуществления данного изобретения не предусмотрена отдельная несущая пластина. Привод, который в предыдущих вариантах осуществления предусмотрен для пошагового опускания несущей пластины, воздействует, наоборот, непосредственно на запорный элемент, так что между запорным элементом и приводом имеется соединение с возможностью отсоединения. Для того чтобы емкость после изготовления объекта вместе с ним извлекалась из рабочего пространства наружу, она закрывается при помощи запорного элемента, а затем соединение с возможностью отсоединения между запорным элементом и приводом разъединяется.

Изобретение может использоваться в производственных целях при послойном изготовлении объектов.

1. Устройство для послойного изготовления трехмерного объекта из порошкообразного исходного материала, содержащее рабочее пространство, в котором изготовляется трехмерный объект (1) и емкость (6) для приема изготовленного объекта (1) и окружающего этот объект (1) незатвердевшего порошка, причем емкость (6) окружает объем и открыта на своей указывающей вниз стороне, отличающееся тем, что открытая сторона емкости (6) выполнена с возможностью закрывания запорным элементом, а изготовленный объект (1) и окружающий этот объект (1) незатвердевший порошок (2) вместе с запорным элементом могут выталкиваться из рабочего пространства снизу через открытую сторону в емкость (6).

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что запорный элемент выполнен в виде пластины, поверхность которой соответствует поверхности открытой стороны емкости (6).

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что запорный элемент является элементом, который при послойном изготовлении трехмерного объекта (1) из порошкообразного металла служит в качестве опорной пластины (3).

4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что запорный элемент расположен с возможностью отсоединения на несущей пластине (4) устройства для послойного изготовления трехмерного объекта (1).

5. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что привод, посредством которого объект пошагово опускается во время послойного изготовления, воздействует непосредственно на запорный элемент.

6. Способ извлечения изготовленного трехмерного объекта и окружающего этот объект незатвердевшего порошка в устройстве по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что изготовленный трехмерный объект (1) и окружающий этот объект незатвердевший порошок (2) вместе с запорным элементом выталкивают из рабочего пространства снизу в емкость (6).

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что емкость (6) закрывают запорным элементом.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что запорный элемент отсоединяют от несущей пластины (4).

9. Способ по п.6 или 7, отличающийся тем, что привод воздействует непосредственно на запорный элемент.

10. Способ по п. 6 или 7, отличающийся тем, что емкость (6) извлекают из устройства вверх.

11. Способ по п. 9, отличающийся тем, что емкость (6) извлекают из устройства вверх.