BE1025291B1

BE1025291B1 - Werkwijze en inrichting voor het doseren van een poeder voor het additief vervaardigen van een product

Info

Publication number: BE1025291B1
Application number: BE2017/5403A
Authority: BE
Inventors: Luc Cuyt; Kurt Verelst; Vaerenbergh Jonas Van
Original assignee: Layerwise N.V.
Priority date: 2017-06-06
Filing date: 2017-06-06
Publication date: 2019-01-15
Also published as: EP3412384A1; BE1025291A1; US10773423B2; US20180345541A1

Abstract

De uitvinding betreft een inrichting en een werkwijze voor het laagsgewijs vervaardigen van minstens een driedimensionaal product uitgaande van een poeder (3) door een additieve vervaardigingstechniek, met een bouwkamer met en een poederverdeler (2) voor het aanbrengen van opeenvolgende poederlagen boven het bouwplatform in een horizontaal bouwvlak (16), waarbij deze poederverdeler heen en weer verplaatsbaar is over het bouwvlak (16) volgens een horizontale verdeelrichting (17,18), een hopper (1) voor genoemd poeder (3) om poeder te voeden aan genoemde poederverdeler (2).

Description

Werkwijze en inrichting voor het doseren van een poeder voor het ADDITIEF VERVAARDIGEN VAN EEN PRODUCT

De uitvinding betreft een inrichting voor het laagsgewijs vervaardigen van minstens een driedimensionaal product door een additieve vervaardigingstechniek uitgaande van een poeder. De uitvinding heeft aldus betrekking op een inrichting voor het laagsgewijs vervaardigen van een product uitgaande van een poeder, in het bijzonder een metaalpoeder.

Deze inrichting is voorzien van een bouwkamer met een verticaal verplaatsbaar bouwplatform waarop genoemd product wordt vervaardigd en bevat een poederverdeler voor het aanbrengen van de opeenvolgende poederlagen op het bouwplatform in een horizontaal bouwvlak. De poederverdeler is heen en weer verplaatsbaar over het bouwvlak volgens een horizontale verdeelrichting teneinde genoemde poederlagen aan te brengen.

Verder bevat de inrichting een hopper die genoemd poeder dient te bevatten om poeder te voeden aan de poederverdeler. Deze hopper heeft een onderzijde met een doseeropening die uitgeeft in de bouwkamer en die samenwerkt met een doseerklep. De doseerklep laat, meer bepaald, toe om een afgemeten hoeveelheid poeder uit de hopper te laten vloeien.

De uitvinding betreft eveneens een werkwijze voor het vervaardigen van minstens een driedimensionaal product, waarbij men een afgemeten hoeveelheid poeder voor het vervaardigen van genoemd product vanuit de hopper naar een poederverdeler laat stromen en men de poederverdeler over genoemd bouwvlak verplaatst om poederlagen aan te brengen op het bouwvlak.

Om laagsgewijs een driedimensionaal product uit opeenvolgende lagen op te bouwen dienen opeenvolgende homogene poederlagen met een uniforme dikte op een bouwvlak te worden gedeponeerd. Hiertoe wordt een poederverdeler voorzien in de bouwkamer die zich volgens een verdeelrichting over het bouwvlak kan verplaatsten. Deze poederverdeler bevat minstens een verdeelelement, zoals een schraper of een aandrukrol, om bij de verplaatsing van de poederverdeler het poeder te verdelen over het bouwvlak en aldus een poederlaag te vormen.

BE2017/5403

Het poeder wordt normalerwijze gezeefd om onzuiverheden of te grote korrels te verwijderen voordat dit poeder wordt aangeleverd aan de poederverdeler. Hierbij wordt een productiefractie van het poeder, die zal worden gebruikt voor het driedimensionaal product, gescheiden van een verworpen fractie die ongeschikt poeder met onzuiverheden en te grote korrels bevat.

Indien grote driedimensionale producten worden vervaardigd, dient een dit product op een aangepast groot bouwplatform te worden opgebouwd. Dit brengt met zich mee dat een aangepaste en relatief grote hoeveelheid poeder in elke poederlaag dient te worden verdeeld.

Bij het onder vacuüm brengen van de bouwkamer om de nodige gemodificeerde atmosfeer op te bouwen, wordt lucht onttrokken aan het poeder in de hopper. Wanneer een grote hoeveelheid poeder aanwezig is in de hopper, leidt dit ertoe dat lucht aan de poedermassa wordt onttrokken, waarbij het poeder op een ongecontroleerde manier in beweging wordt gebracht in de hopper en zich als een kokende vloeistof gedraagt. Daarnaast wordt mogelijk poeder langs genoemde doseeropening uit de hopper gezogen ingevolge het verlagen van de druk in de bouwkamer. Dit alles kan ertoe leiden dat poeder op het bouwvlak terecht komt, zodat een onnauwkeurige dosering ontstaat van de later aangebrachte poederlagen. Dit probleem stelt zich in het bijzonder bij het gebruik van grote poederhoeveelheden die die nodig zijn bij het vervaardigen van grote driedimensionale producten.

De uitvinding wil een inrichting en een werkwijze voor te stellen die toelaat om aan deze nadelen te verhelpen en die het daarenboven mogelijk maakt om op een nauwkeurige manier poeder te doseren vanuit de hopper in individuele hoeveelheden die vereist zijn voor het aanbrengen van een poederlaag op het bouwvlak, waarbij poeder aan slechts één zijde van het bouwplatform wordt gevoed aan de poederverdeler.

Tot dit doel is in een tussenpositie van de doseerklep genoemde doseeropening volledig bedekt door de doseerklep die zich langs weerszijden van de doseeropening zijdelings uitstrekt over de onderzijde van de hopper. Hierbij is langs weerszijden van de doseeropening een doseerruimte aanwezig tussen deze onderzijde van de hopper en de doseerklep. De doseerklep kan langs weerszijden van de tussenpositie een doseerpositie innemen is, waarbij deze volgens een heen- een weergaande beweging verplaatsbaar is tussen beide doseerposities.

BE2017/5403

In het bijzonder, is in deze doseerposities van de doseerklep het volume van de doseerruimte aan een zijde van de doseeropening kleiner dan het volume van deze ruimte in de tussenpositie, terwijl aan de tegenoverliggende zijde van de doseeropening, het volume van de tegenoverliggende doseerruimte groter is dan het volume van deze laatste in de tussenpositie.

Doelmatig kan de doseerruimte een welbepaalde hoeveelheid poeder bevatten en is de doseerklep heen en weer verplaatsbaar over de doseeropening tussen beide doseerposities. Meer bepaald, verkleint, ingevolge de verplaatsing van de doseerklep naar een doseerpositie, het volume van de doseerruimte aan de zijde van de doseeropening tegenoverliggend aan de zijde waamaartoe de doseerklep verplaatst, terwijl aan deze laatste zijde het volume van de doseerruimte toeneemt.

Op een voordelige wijze, is genoemde doseerruimte verbonden met de doseeropening.

Op een zeer voordelige wijze, wordt genoemde doseerruimte gevormd door een doseerspleet met een nagenoeg constante hoogte die overeenstemt met de afstand tussen genoemde doseerklep en de onderzijde van genoemde hopper.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de inrichting, is de doseerklep roteerbaar gemonteerd en kan deze aldus aan een slingerbeweging tussen genoemde doseerposities worden onderworpen.

Volgens een interessante uitvoeringsvorm, strekt de hopper zich lateraal naast het bouwplatform uit en bevat de poederverdeler minstens twee ingangsopeningen voor het poeder bevat. Tussen deze openingen strekt zich een scheidingselement uit. De poederverdeler is hierbij verplaatsbaar naar een vulpositie waarin het scheidingselement zich nagenoeg centraal onder de doseeropening uitstrekt zodat elk van de ingangsopeningen zich aan een tegenoverliggende zijde ten opzichte van de doseeropening uitstrekt teneinde toe te laten dat, wanneer de doseerklep wordt verplaatst naar een doseerpositie, poeder vanuit de doseerruimte aan de zijde die ten opzichte van de doseeropening tegenoverliggend is aan de zijde waamaartoe de doseerklep wordt verplaatst, naar de onder deze doseerruimte liggende ingangsopening vloeit. Elke ingangsopening geeft hierbij uit op een bijhorend compartiment van de poederverdeler.

Volgens een bijzondere uitvoeringsvorm van de uitvinding, mondt een eerste compartiment van de poederverdeler uit op het bouwvlak, terwijl een

BE2017/5403 tweede compartiment onderaan afsluitbaar is, zodat in dit tweede compartiment een hoeveelheid poeder kan worden gestockeerd.

Verder bevat de hopper eventueel een ontluchtingskanaal dat communiceert met de bouwkamer en zich uitstrekt tot in de nabijheid van de doseeropening aan de binnenzijde van de hopper. Dit ontluchtingskanaal laat toe om lucht te evacueren die zich tussen poeder bevindt dat in de hopper aanwezig is bij het verlagen van luchtdruk in de bouwkamer en/of in de hopper.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op een werkwijze waarbij men poeder voor het vervaardigen van genoemd product aanvoert naar een hopper en men het poeder vanuit de hopper naar een poederverdeler laat stromen, waarbij men de poederverdeler over genoemd bouwvlak verplaatst om een poederlaag aan te brengen op het bouwvlak, zoals eveneens is opgeëist in de hieraan toegevoegde conclusies.

Andere bijzonderheden en voordelen van uitvinding zullen blijken uit de hiernavolgende beschrijving van enkele specifieke uitvoeringsvormen van de inrichting en de werkwijze, volgens de uitvinding. Deze beschrijving wordt enkel als voorbeeld gegeven en beperkt de draagwijdte niet van de gevorderde bescherming; de hierna gebruikte verwijzingscijfers hebben betrekking op de hieraan toegevoegde figuren.

Figuur 1 is een schematische perspectiefvoorstelling van een gedeeltelijke dwarsdoorsnede van een hopper met een doseerklep volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding, waarbij de doseerklep zich in de tussenpositie bevindt.

Figuur 2 is een schematische voorstelling van een dwarsdoorsnede van de hopper uit figuur 1 waarbij deze van een zeefinrichting is voorzien.

Figuur 3 stelt een schematische dwarsdoorsnede voor van een deel van een hopper met een doseerklep in de tussenpositie.

Figuur 4 is een schematische dwarsdoorsnede van een poederverdeler met een deel van een hopper, waarbij de doseerklep zich in een eerste doseerpositie bevindt.

Figuur 5 is eenzelfde dwarsdoorsnede als deze uit figuur 4, waarbij de doseerklep zich in een tweede doseerpositie bevindt.

BE2017/5403

Figuur 6 is een schematische dwarsdoorsnede van een poederverdeler, waarbij poeder vanuit genoemd het tweede compartiment naar het bouwvlak is gevloeid.

In de verschillende figuren hebben dezelfde verwijzingscijfers betrekking op dezelfde of analoge elementen.

De uitvinding betreft in het algemeen een inrichting en een werkwijze voor het doseren van een poeder in een poederverdeler teneinde een, bij voorkeur, homogene poederlaag met een uniforme dikte te voorzien op een bouwvlak in een bouwkamer. Dit om laagsgewijs een driedimensionaal product op te bouwen door een energetische bundel op de opeenvolgende poederlagen die op het bouwvlak worden aangebracht te laten invallen, volgens een patroon dat overeenstemt met opeenvolgende dwarsdoorsneden van het product. Hierdoor laat men het poeder van deze lagen volledig of gedeeltelijk smelten en vervolgens stollen zodat opeenvolgende met elkaar verbonden lagen van het product worden gevormd. De inrichting is hiertoe in een bouwkamer voorzien van een hopper die poeder dient te bevatten en een doseerklep voor het voeden van de poederverdeler.

In de figuren 1 tot 6 wordt schematisch een voorkeursuitvoeringsvorm weergegeven van een hopper 1 en een poederverdeler 2, volgens de uitvinding, voor toepassing in een inrichting voor het vervaardigen van driedimensionale producten. De poederverdeler 2 wordt voorzien om genoemde opeenvolgende poederlagen aan te brengen in het bouwvlak, terwijl genoemde hopper 1 poeder voedt aan de poederverdeler 2.

Genoemde hopper 1 dient aldus poeder 3 te bevatten voor het vervaardigen van een driedimensionaal product. De hopper 1 bevindt zich in een bouwkamer van een inrichting die normalerwijze tijdens de productie van het product hermetisch is afgesloten en een inerte atmosfeer bevat of onder lage druk is gebracht.

In de bouwkamer is een verticaal verplaatsbaar bouwplatform voorzien waarop het product wordt vervaardigd. Voor de duidelijkheid van de figuren is de bouwkamer en dit platform niet weergegeven.

De hopper 1 omvat twee neerwaarts naar elkaar toelopende wanden 4 en 5 waartussen zich onderaan een langwerpige doseeropening 6 uitstrekt over nagenoeg de volledige lengte van de hopper 1. De doseeropening 6 bevindt zich aldus aan de onderzijde 7 van de hopper 1 en geeft uit in de bouwkamer.

BE2017/5403

Verder is de hopper 1 voorzien van een doseerklep 8 die samenwerkt met de doseeropening 6. Deze doseerklep 7 is langwerpig en strekt zich uit over de volledige lengte van doseeropening 6.

De doseerklep 8 is verplaatsbaar ten opzichte van de doseeropening 6 volgens een richting dwars op de lengterichting van deze laatste en kan aldus bewogen worden ten opzichte van de doseeropening 6 over de onderzijde 7 van de hopper 1.

In een tussenpositie van de doseerklep 8, zoals voorgesteld is in de figuren 1 en 3, bedekt deze de doseeropening 6 volledig en strekt deze zich langs weerszijden van de doseeropening 6 zijdelings uit over de onderzijde 7 van de hopper

1. Hierbij bevindt de doseerklep 8 zich op een kleine afstand van onderzijde 8 van de hopper 1 zodat langs weerszijden van de doseeropening 6 een doseerruimte 9 en 10 aanwezig is tussen deze onderzijde 7 van de hopper 1 en het tegenoverliggende oppervlak van de doseerklep 8.

De doseerklep 8 is hiertoe roteerbaar gemonteerd ten opzichte van een rotatieas die parallel is met de lengterichting van de doseeropening 6 en van de doseerklep 8. Hierbij is het oppervlak van de onderzijde 7 van de hopper 1 aansluitend op de doseeropening 6, bij voorkeur, cilindrisch uitgevoerd, evenals het tegenoverliggende oppervlak van de doseerklep 8, zodanig dat, wanneer de doseerklep roteert rond genoemde rotatieas, de afstand tussen het oppervlak van de onderzijde 7 van de hopper 1 aansluitend op de doseeropening 6 en de doseerklep 8 nagenoeg constant blijft.

Meer bepaald, vertoont de onderzijde 7 van de hopper 1 bijvoorbeeld een cilindrisch convex oppervlak, terwijl het tegenoverliggende oppervlak van de doseerklep 8 bijvoorbeeld concaaf cilindrisch is.

Er wordt bijgevolg voor gezorgd dat een afstand tussen het oppervlak van onderzijde 7 van de hopper 1 en het tegenoverliggende oppervlak van de doseerklep 1 blijft behouden zodat geen rechtstreeks contact tussen deze beide oppervlakken kan ontstaan. Aldus wordt vermeden dat materiaaldeeltjes zouden loskomen uit deze oppervlakken ingevolge het over elkaar schuren of wrijven ervan. Deze materiaaldeeltjes zouden immers het poeder 3 voor het vervaardigen van de producten kunnen verontreinigen wat ertoe zou kunnen leiden dat minderwaardige producten met defecten zouden worden bekomen.

BE2017/5403

De doseerklep 8 kan aldus aan een slingerbeweging onderworpen worden, waarbij deze beurtelings langs weerszijden van genoemde tussenpositie een doseerpositie inneemt, zoals voorgesteld is in de figuren 4 en 5.

In deze doseerpositie bevindt de doseerklep 8 zich hoofdzakelijk aan een zijde van de doseeropening 6 zodat deze doseerklep 8 zich aan de tegenoverliggende zijde over een kleiner oppervlak van de onderzijde 7 van de hopper 1 uitstrekt of, eventueel, aan deze tegenoverliggende zijde een deel van de doseeropening 6 vrij laat.

In de doseerposities van de doseerklep 8, is het volume van de doseerruimte 9, respectievelijk 10, aan een zijde van de doseeropening 6 kleiner dan het volume van deze ruimte in de tussenpositie, terwijl aan de tegenoverliggende zijde van de doseeropening 6, het volume van de tegenoverliggende doseerruimte 10, respectievelijk 9, groter is dan het volume van deze laatste in de tussenpositie.

Tijdens de verplaatsing van de doseerklep 8 naar een eerste doseerpositie die is voorgesteld in figuur 4, verkleint het volume van de doseerruimte 9 aan de zijde van de doseeropening 6 tegenoverliggend aan de zijde waamaartoe de doseerklep 8 wordt verplaatst, terwijl aan deze laatste zijde het volume van de doseerruimte 10 toeneemt.

Wanneer de doseerklep 8 vervolgens naar de tegenoverliggende tweede doseerpositie verplaatst, zoals is voorgesteld in figuur 5, verkleint het volume van de doseerruimte 10 aan de zijde van de doseeropening 6 die tegenoverliggend is aan de zijde waamaartoe de doseerklep 8 wordt verplaatst. Aan deze laatste zijde neemt het volume van de doseerruimte 9 bij verplaatsing naar de betreffende doseerpositie bijgevolg toe.

De doseerklep 8 is dus verplaatsbaar volgens een heen- een weergaande beweging, zoals aangegeven door pijl 11 in de figuren 1 en 3, tussen beide doseerposities die zijn voorgesteld in de figuren 4 en 5. Bij de verplaatsing van de doseerklep 8 tussen beide doseerposities passeert deze telkens bij langs genoemde tussenpositie en blijft de doseerruimte 9,10 verbonden met de doseeropening 6.

De doseerruimte 9,10 beweegt samen met de doseerklep 8, heen en weer langs de tussenpositie en neemt hierbij telkens een afgemeten hoeveelheid poeder 3 uit de doseeropening 6 mee. Deze hoeveelheid poeder wordt tezamen met de doseerruimte 9,10 verplaatst totdat de bewegingszin van de doseerklep 8 wijzigt bij

BE2017/5403 het bereiken van een doseerpositie. Bij een rotatie in uurwijzerzin van de doseerklep 8, vloeit een hoeveelheid poeder naar de doseerruimte 10 aan de rechterzijde en bij een beweging in tegenwijzerzin wordt de doseerruimte 9 aan de linkerzijde met poeder aangevuld.

Wanneer bij de verplaatsing van de doseerklep 8 aldus poeder doorheen de doseeropening 6 naar een zijde van doseerruimte vloeit, stroomt poeder uit de tegenoverliggende zijde van de doseerruimte naar beneden onder invloed van de zwaartekracht. Dit laat aldus toe om langs weerszijden van de doseerklep 8 een poederstroom te genereren wanneer de doseerklep 8 aan een slingerende beweging wordt onderworpen tussen beide doseerposities. Hierbij ontstaat dus aan elk van de zijden van de doseerklep 8 een gedoseerde poederstroom 12 en 13. Op deze manier is het aldus mogelijk om nauwkeurig een hoeveelheid poeder langs elke poederstroom 12 en 13 te doseren door de doseerklep 8 aan een overeenkomstig aantal slingerbewegingen te onderwerpen.

Verder, is de doseerklep 8 eveneens beweegbaar naar een open positie waarbij de doseerklep 8 zich minstens gedeeltelijk naast de doseeropening 6 uitstrekt zodanig dat deze laatste minstens gedeeltelijk vrij is. Deze open positie laat toe om poeder 3 vanuit de hopper 1 doorheen de doseeropening 6 te laten wegvloeien en maakt het aldus mogelijk om de hopper 1 snel te ledigen zonder poeder te doseren.

Zoals in figuur 2 weergegeven, vertoont de hopper 1 aan de bovenzijde een inlaat 14 die uitgeeft op een zeefïnrichting met een zeef 15. Deze laatste is enigszins geïnclineerd en kan aan een trilbeweging onderworpen worden zodat poeder dat via de inlaat 14 op de zeef 15 terecht komt wordt gescheiden in, enerzijds, een productie fractie, die geschikt is voor het vervaardigen van het product en een verworpen fractie. De productiefractie valt doorheen de zeef 15 en vloeit naar de hopper 1, terwijl de verworpen fractie via het hellend oppervlak van de zeef 15 wordt verwijderd naar een afvoer.

De aanwezigheid van de zeef 15 laat toe om op een eenvoudige wijze, al dan niet continu, kleine hoeveelheden poeder toe te voegen aan de inhoud van de hopper 1. Het poeder kan hierbij bijvoorbeeld naar de inlaat 14 worden getransporteerd vanuit een voorraadvat dat zich, bijvoorbeeld, eveneens in de bouwkamer bevindt. De productiefractie van het poeder wordt aldus via de zeef 15 continu in de hopper 1 aangevoerd, terwijl de verworpen fractie met onzuiverheden

BE2017/5403 wordt verwijderd. Tijdens het vervaardigen van een product kan bijgevolg continu poeder 3 worden aangevuld in de hopper 1.

Deze hopper 1 werkt samen met genoemde poederverdeler 2 zoals schematisch is weergegeven in de figuren 4 en 5. De poederverdeler 2 is verplaatsbaar over het bouwvlak 16 om de opeenvolgende poederlagen op dit bouwvlak 16 aan te brengen.

Het bouwvlak 16 is een horizontaal vlak waarop de poederlaag dient te worden aangebracht die wordt bestreken door de energetische bundel. Dit bouwvlak strekt zich boven het bouwplatform uit en evenwijdig dit laatste. Nadat de energetische bundel over de poederlaag is verplaatst teneinde een laag van het product te vormen, wordt het bouwplatform over een afstand die overeenstemt met de dikte van de poederlaag naar beneden verplaatst. De bovenzijde van de reeds aangebrachte poederlaag met de gevormd laag van het product strekt zich dan in het bouwvlak 16 uit. Vervolgens wordt een volgende poederlaag aangebracht op het bouwvlak 16 om een volgende laag te vormen van het driedimensionaal product met behulp van genoemde energetisch bundel. Op deze manier worden opeenvolgende met elkaar verbonden lagen van het product te gevormd totdat het volledige product is opgebouwd.

De poederverdeler 2 is heen en weer verplaatsbaar is over het bouwvlak 16 volgens een horizontale verdeelrichting over minstens de volledige breedte van het bouwplatform. De hopper 1 bevindt zich hierbij lateraal naast een zijde van het bouwplatform, waarbij de lengterichting van genoemde doseeropening 6 zich dwars op de verdeelrichting uitstrekt. De poederverdeler 2 is verplaatsbaar tot onder de hopper 1, waar de poederverdeler 2 zich in een vulpositie bevindt. Vanuit deze vulpositie is de poederverdeler verplaatsbaar naar een positie aan de aan hopper 1 tegenoverliggende zijde van het platform. Aldus kan de poederverdeler 2 vanuit de vulpositie naar de tegenoverliggende zijde van het bouwplatform verplaatst worden volgens de verdeelrichting zoals aangegeven door pijl 17 in figuur 5. De poederverdeler 2 kan vervolgens terug volgens genoemde verdeelrichting naar de vulpositie bewegen zoals is voorgesteld door pijl 18 in figuur 6.

De poederverdeler 2, volgens de uitvoeringsvorm van de uitvinding die is voorgesteld in de figuren 4 tot 6, heeft twee ingangsopeningen 19 en 20 voor

BE2017/5403 genoemd poeder waartussen zich een scheidingselement 21 uitstrekt. Elk van de ingangsopeningen 19 en 20 geeft uit op een bijhorend compartiment 22 en 23.

Het scheidingselement 21 strekt zich over nagenoeg de volledige lengte van de poederverdeler 2 en evenwijdig aan de lengterichting van de doseeropening 6 uit. Hierbij is de bovenzijde van het scheidingselement 21 spievormig, waarbij de punt van de spievorm naar boven is gericht. In genoemde vulpositie strekt het scheidingselement 21 zich nagenoeg centraal onder de doseeropening 6 uit zodat elk van de ingangsopeningen 19 en 20 zich aan een tegenoverliggende zijde ten opzichte van de doseeropening 6 bevindt. Dit laat toe dat, wanneer de doseerklep 8 wordt verplaatst naar een doseerpositie, poeder vanuit de doseerruimte 9 of 10 aan de zijde die ten opzichte van de doseeropening 6 tegenoverliggend is aan de zijde waamaartoe de doseerklep 8 wordt verplaatst, naar de onder deze doseerruimte 9 of 10 liggende ingangsopening 19 of 20 vloeit.

Een eerste compartiment 22 van de poederverdeler 2 mondt uit op het bouwvlak 16. Poeder dat aldus via de ingangsopening 19 naar dit eerste compartiment 19 vloeit, wordt op het bouwvlak 16 verzameld.

Het tweede compartiment 23 is onderaan afsluitbaar zodat in dit tweede compartiment 23 een hoeveelheid poeder 3 kan worden gestockeerd. Meer bepaald, vertoont de bodem van dit tweede compartiment 23 een afsluitmiddel 24 vertoont teneinde deze bodem te sluiten wanneer de poederverdeler 2 zich in de vulpositie bevindt.

In de uitvoeringsvorm die is voorgesteld in de figuren 4 tot 5, wordt dit afsluitmiddel 24 gevormd door een cilindrische buis waarvan over de volledige lengte deel van de buiswand is weggelaten. Deze buis is roteerbaar rond de centrale as ervan en vormt in gesloten positie een langwerpig recipiënt voor poeder dat aldus genoemde bodem vormt. Teneinde de bodem ban het tweede compartiment 23 te openen wordt de buis rond de as ervan geroteerd zodanig dat poeder uit de buis wordt gekiept en naar het bouwvlak 16 vloeit.

Om aldus met de poederverdeler 2 poeder over het bouwvlak 16 te verdelen teneinde hierop opeenvolgende poederlagen te vormen, brengt men de poederverdeler 2 naar genoemde vulpositie. Vervolgens laat men de doseerklep 8 een welbepaald aantal slingerbewegingen uitvoeren teneinde twee poederstromen 12 en 13 van een vooraf bepaalde hoeveelheid poeder te genereren. Poeder uit een eerste

BE2017/5403 poederstroom 12 wordt aldus verzameld in het eerste compartiment 22, terwijl poeder uit de tweede poederstroom 13 terechtkomt in het tweede compartiment 23, meer bepaald in genoemde buis. De hoeveelheid poeder die door elke poederstroom wordt overgebracht naar elk van de compartimenten 22 en 23 is minstens gelijk aan de hoeveelheid poeder die vereist is om een poederlaag aan te brengen op het bouwvlak 16 boven het bouwplatform.

Vanuit de vulpositie wordt de poederverdeler 2 vervolgens verplaatst over het bouwvlak 16 naar de tegenoverliggende zijde van het bouwplatform volgens de zin van pijl 17 uit figuur 5. Ingevolge deze verplaatsing van de poederverdeler 2, wordt poeder uit genoemd eerste compartiment 22 dat op het bouwvlak 16 rust, verdeeld over dit laatste. Hiertoe bevat de poederverdeler 2 een verdeelelement 25 dat zich uitstrekt tot aan het bouwvlak 16 voor het gelijkmatig verdelen van poeder in een poederlaag op het bouwvlak 16. In de voorgestelde uitvoeringsvorm van de poederverdeler 2, wordt het verdeelelement 25 gevormd door een cilindrische rol 26 waarvan de as zich dwars uitstrekt ten opzichte van de verdeelrichting.

Deze cilindrische rol strekt zich uit tot op een afstand van het bouwvlak 16 uit die overeenstemt met de hoogte van een aan te brengen poederlaag. Bij de verplaatsing van de poederverdeler 2 over het bouwvlak 16 zorgt de rol 26 er aldus voor dat het poeder uit het eerste compartiment een gelijkmatige en homogene poederlaag vormt. Het gebruik van een dergelijke rol 26 als verdeelelement 25 voor poeder is door de vakman bekend. Eventueel kan deze rol gecombineerd worden met, of vervangen worden door, een schraper die boven het bouwvlak 16 wordt verplaatst op een voor de vakman bekende wijze.

Wanneer de poederverdeler 2 de aan de hopper 1 tegenoverliggende zijde van het bouwplatform heeft bereikt, is het poeder uit het eerste compartiment nagenoeg volledig verdeeld in de gevormde poederlaag.

Vervolgens wordt genoemd afsluitmiddel 24 geopend door de buis rondom de as ervan de roteren. Meer bepaald zijn aandrijfmiddelen voorzien, zoals bijvoorbeeld een elektrische motor, om genoemd afsluitmiddel 24 te openen wanneer de poederverdeler zich aan de ten opzichte van de hopper 1 tegenoverliggende zijde van het bouwplatform bevindt. Poeder uit genoemd tweede compartiment 23 wordt aldus op het bouwvlak 16 gekiept vanuit genoemde buis, zoals is weergegeven in figuur 6.

BE2017/5403

Vervolgens wordt de poederverdeler 2 terug naar de vulpositie verplaatst volgens de zin van pijl 18 uit figuur 6, terwijl het poeder afkomstig uit het tweede compartiment 23 met behulp van het verdeelelement 25 in een volgende poederlaag over het bouwvlak 16 wordt verdeeld.

Teneinde te vermijden dat bij het onder lage druk brengen van de bouwkamer met de zich hierin uitstrekkende hopper, het poeder in de hopper op een ongecontroleerde manier beweegt, is de hopper 1 voorzien van een ontluchtingskanaal 27. Dit ontluchtingskanaal 27 communiceert met de bouwkamer en strekt zich uit tot in de nabijheid van de doseeropening 6 aan de binnenzijde van de hopper 1. Lucht die zich tussen poeder 3 bevindt dat in de hopper 1 aanwezig is, wordt aldus geëvacueerd langs dit ontluchtingskanaal 27 bij het verlagen van luchtdruk in de bouwkamer en/of in de hopper 1.

Het ontluchtingskanaal 27 wordt gevormd door een ruimte die zich uitstrekt in een dubbele wand van de hopper 1 en welke open is in de nabijheid van de doseeropening 6. Het spreekt voor zich dat een ontluchtingskanaal ook op andere manieren kan voorzien worden, zoals bijvoorbeeld door een open buis die zich uitstrekt in de hopper van in de nabijheid van de doseeropening tot, bijvoorbeeld, in de bouwkamer.

De uitvinding is natuurlijk niet beperkt tot de hierboven beschreven inrichtingen en werkwijzen en de in bijgaande figuren voorgestelde uitvoeringsvormen. Zo kunnen de verschillende kenmerken van deze uitvoeringsvormen en varianten onderling worden gecombineerd.

Niettegenstaande de onderzijde 7 van de hopper 1 in de hierboven beschreven uitvoeringsvorm van de uitvinding een cilindrisch oppervlak vertoont, kan deze onderzijde eveneens andere vormen vertonen en kan deze bijvoorbeeld vlak zijn. Het tegenoverliggende oppervlak van de doseerklep 8 wordt dan, bijvoorbeeld, eveneens vlak uitgevoerd.

Ook kan de doseerklep 8 voor sommige toepassingen zich heen en weer verplaatsen tussen de tussenpositie en slechts één doseerpositie zodat slechts één gedoseerde poederstroom wordt gevormd.

De inrichting en de werkwijze, volgens de uitvinding, kunnen bij een groot aantal verschillende technieken voor het additief vervaardigen van een product worden toegepast.

BE2017/5403

Aldus kan de uitvinding aangewend worden bij, bijvoorbeeld, selectief laser smelten (“selective laser meting” of SLM), selectief laser sinteren (“selective laser sintering” of SLS), “Electron beam additive manufacturing (EBM)” en andere technieken waarbij opeenvolgende poederlagen worden bestreken door een energetische bundel, zoals een laserbundel, teneinde poeder in deze lagen volledig of gedeeltelijk te doen smelten en vervolgens te laten stollen of te sinteren om opeenvolgende met elkaar verbonden lagen van het product te vormen.

In dergelijke productiemethoden, wordt, na het aanbrengen van elke poederlaag, minstens een energetische stralenbundel, zoals een laserbundel, over de poederlaag verplaatst teneinde poeder uit deze poederlaag minstens gedeeltelijk te smelten en te laten stollen of sinteren zodat een laag van het product wordt gevormd. Het bouwplatform wordt vervolgens over een afstand die overeenstemt met de dikte van een poederlaag naar beneden verplaatst teneinde een volgende poederlaag te verdelen op het bouwvlak en aldus opeenvolgende met elkaar verbonden lagen van het product te vormen.

De uitvinding kan echter op eenzelfde manier eveneens toegepast worden bij additive vervaardigingstechnieken waarbij een binder of selectieve energieabsorbeerder of energie-reflecteerder wordt geprint op het poeder, al dan niet, in combinatie met het bestralen van de poederlaag door een stralingsbron. In het algemeen kan de uitvinding toegepast worden in elke productietechniek waar opeenvolgende poederlagen dienen te worden gedeponeerd.

Claims

Conclusies

1. Inrichting voor het laagsgewijs vervaardigen van minstens een driedimensionaal product uitgaande van een poeder (3) door een additieve vervaardigingstechniek, met een bouwkamer met een verticaal verplaatsbaar bouwplatform waarop genoemd product wordt vervaardigd, een poederverdeler (2) voor het aanbrengen van opeenvolgende poederlagen boven het bouwplatform in een horizontaal bouwvlak (16), waarbij deze poederverdeler heen en weer verplaatsbaar is over het bouwvlak (16) volgens een horizontale verdeelrichting (17,18), een hopper (1) die genoemd poeder (3) dient te bevatten om poeder te voeden aan genoemde poederverdeler (2), waarbij deze hopper (1) een onderzijde (7) vertoont waarin een doseeropening (6) is voorzien die uitgeeft in genoemde bouwkamer en die samenwerkt met een doseerklep (8), daardoor gekenmerkt dat in een tussenpositie van de doseerklep (8) genoemde doseeropening (6) volledig is bedekt door de doseerklep (8) die zich langs weerszijden van de doseeropening (6) zijdelings uitstrekt over de onderzijde (7) van de hopper (1), waarbij langs weerszijden van de doseeropening (6) een doseerruimte (9,10) aanwezig is tussen deze onderzijde (7) en de doseerklep (8), waarbij de doseerklep (8) langs weerszijden van de tussenpositie een doseerpositie kan innemen, waarbij de doseerklep (8) volgens een heen- een weergaande beweging verplaatsbaar is tussen beide doseerposities, waarbij, in genoemde doseerposities van de doseerklep (8), het volume van de doseerruimte (9,10) aan een zijde van de doseeropening (6) kleiner is dan het volume van deze ruimte in de tussenpositie, terwijl aan de tegenoverliggende zijde van de doseeropening (6), het volume van de tegenoverliggende doseerruimte (9,10) groter is dan het volume van deze laatste in de tussenpositie.
2. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij, ingevolge de verplaatsing van de doseerklep (8) naar een doseerpositie, het volume van de doseerruimte (9,10) aan de zijde van de doseeropening (6) tegenoverliggend aan de zijde waamaartoe de doseerklep (8) wordt verplaatst verkleint, terwijl aan deze laatste zijde het volume van de doseerruimte (9,10) toeneemt.

BE2017/5403
3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, waarbij genoemde doseerruimte (9,10) verbonden is met de doseeropening (6).
4. Inrichting volgens een van de conclusies 1 tot 3, waarbij genoemde doseerruimte (9,10) gevormd wordt door een doseerspleet met een nagenoeg constante hoogte die overeenstemt met de afstand tussen genoemde doseerklep (8) en de onderzijde van genoemde hopper (1).
5. Inrichting volgens een van de conclusies 1 tot 4, waarbij genoemde onderzijde (7) een cilindrisch convex oppervlak vertoont, terwijl het tegenoverliggende oppervlak van de doseerklep (8) concaaf cilindrisch is.
6. Inrichting volgens een van de conclusies 1 tot 5, waarbij de doseerklep (8) in een eerste doseerpositie zich hoofdzakelijk bevindt aan een eerste zijde van de doseeropening (6) en in een tweede doseerpositie zich hoofdzakelijk bevindt aan een daar tegenoverliggende tweede zijde van de doseeropening (6).
7. Inrichting volgens een van de conclusies 1 tot 6, waarbij de doseerklep (8) beweegbaar is ten opzichte van de doseeropening (6) naar een open positie waarbij de doseerklep (8) zich minstens gedeeltelijk naast de doseeropening (6) uitstrekt zodanig dat deze laatste minstens gedeeltelijk vrij is en poeder (3) vanuit de hopper (1) doorheen de doseeropening (6) kan wegvloeien.
8. Inrichting volgens een van de conclusies 1 tot 7, waarbij genoemde doseerklep (8) roteerbaar gemonteerd is en aldus aan een slingerbeweging tussen genoemde doseerposities kan worden onderworpen.
9. Inrichting volgens een van de conclusies 1 tot 8, waarbij de doseeropening (6) een langwerpige uitsparing in de onderzijde (7) van de hopper (1) omvat, waarbij de doseerklep (8) beweegbaar is volgens een richting die zich dwars uitstrekt op de lengterichting van genoemde uitsparing of van de doseeropening (6).
10. Inrichting volgens een van de conclusies 1 tot 9, waarbij de doseerklep (8) roteerbaar is rond een rotatieas die evenwijdig is aan een lengterichting van de doseeropening (6).
11. Inrichting volgens een van de conclusies 1 tot 10, waarbij de hopper (1) aan de bovenzijde een inlaat (14) vertoont die uitgeeft op een zeefïnrichting met een zeef (15) om poeder te scheiden in, enerzijds, een productieffactie, die geschikt is voor het vervaardigen van het product en poeder bevat dat doorheen de

BE2017/5403 zeef (15) vloeit en in de hopper (1) wordt verzameld, en, anderzijds, een verworpen fractie die via het oppervlak van genoemde zeef (15) uit de hopper wordt verwijderd.
12. Inrichting volgens een van de conclusies 1 tot 11, waarbij genoemde hopper (1) zich lateraal naast genoemd bouwplatform uitstrekt en waarbij genoemde poederverdeler (2) minstens twee ingangsopeningen (19,20) voor genoemd poeder (3) bevat waartussen zich een scheidingselement (21) uitstrekt, waarbij elke ingangsopening (19,20) uitgeeft op een bijhorend compartiment (22,23), terwijl de poederverdeler (2) verplaatsbaar is naar een vulpositie waarin het scheidingselement (21) zich nagenoeg centraal onder genoemde doseeropening (6) uitstrekt zodat elk van genoemde ingangsopeningen (20,21) zich aan een tegenoverliggende zijde ten opzichte van de doseeropening (6) uitstrekt teneinde toe te laten dat, wanneer de doseerklep (8) wordt verplaatst naar een doseerpositie, poeder (3) vanuit de doseerruimte (9,10) aan de zijde die ten opzichte van de doseeropening (6) tegenoverliggend is aan de zijde waamaartoe de doseerklep (8) wordt verplaatst, naar de onder deze doseerruimte (9,10) liggende ingangsopening (19,20) vloeit.
13. Inrichting volgens conclusie 12, waarbij een eerste compartiment (22) van de poederverdeler (2) uitmondt op genoemd bouwvlak (16), terwijl een tweede compartiment (23) onderaan afsluitbaar is, zodanig dat in dit tweede compartiment (23) een hoeveelheid poeder kan worden gestockeerd.
14. Inrichting volgens conclusie 12 of 13, waarbij een bodem van minstens genoemd tweede compartiment (23) een afsluitmiddel (24) vertoont teneinde genoemde bodem te sluiten wanneer de poederverdeler (2) zich in genoemde vulpositie bevindt.
15. Inrichting volgens conclusie 14, waarbij aandrijfmiddelen voorzien zijn om genoemd afsluitmiddel (24) te openen wanneer de poederverdeler zich aan de ten opzichte van de hopper (1) tegenoverliggende zijde van het bouwplatform bevindt teneinde toe te laten om poeder vanuit genoemd tweede compartiment (23) naar het bouwvlak (16) te laten vloeien.
16. Inrichting volgens een van de conclusies 12 tot 15, waarbij de poederverdeler (2) een verdeelelement (25) bevat dat zich uitstrekt tot aan genoemd bouwvlak (16) voor het gelijkmatig verdelen van poeder in een poederlaag op het bouwvlak (16) tijdens de verplaatsing van de poederverdeler (2) over het bouwvlak (16), waarbij dit verdeelelement (25) een cilindrische rol (26) en/of een schraper bevat.

BE2017/5403
17. Inrichting volgens conclusie 16, waarbij genoemd verdeelelement (2) zich uitstrekt tussen genoemde compartimenten (22,23) en waarbij genoemd eerste compartiment (22) zich tussen genoemd tweede compartiment (23) en het bouwplatform bevindt wanneer de poederverdeler (2) in genoemde vulpositie is geplaatst.
18. Inrichting volgens een van de conclusies 1 tot 17, waarbij genoemde hopper (1) een ontluchtingskanaal (27) bevat dat communiceert met genoemde bouwkamer en zich uitstrekt tot in de nabijheid van genoemde doseeropening (6) aan de binnenzijde van de hopper (1), waarbij dit ontluchtingskanaal (27) toelaat om lucht te evacueren die zich tussen poeder (3) bevindt dat in de hopper (1) aanwezig is bij het verlagen van luchtdruk in de bouwkamer en/of in de hopper (1).
19. Inrichting volgens conclusie 18, waarbij genoemd ontluchtingskanaal (27) een ruimte bevat die zich uitstrekt in een dubbele wand van de hopper (1).
20. Werkwijze voor het vervaardigen van minstens een driedimensionaal product door een additieve vervaardigingstechniek, waarbij opeenvolgende poederlagen worden verdeeld op een bouwvlak (16) boven een bouwplatform, waarbij men poeder (3) voor het vervaardigen van genoemd product aanvoert naar een hopper (1) en men het poeder (3) vanuit de hopper (1) naar een poederverdeler (2) laat stromen, waarbij men de poederverdeler (2) over genoemd bouwvlak (16) verplaatst om een poederlaag aan te brengen op het bouwvlak (16), daardoor gekenmerkt dat poeder vanuit de hopper (1) via een doseeropening (6), die zich uitstrekt aan de onderzijde (7) van de hopper (1), naar een doseerruimte (9,10) wordt geleid, welke doseerruimte (9,10) communiceert met genoemde doseeropening (6) en zich uitstrekt tussen de onderzijde (7) van de hopper (1) en het oppervlak van een doseerklep (8) die tegenover de onderzijde (7) van de hopper (1) is voorzien zodanig dat de doseerruimte (9,10) langs weerszijden van de doseeropening (6) een uiteinde vertoont, waarbij men minstens een poederstroom vanuit de hopper (1) vormt door de doseerklep (8) tezamen met genoemde doseerruimte (9,10) volgens een heen en weergaande beweging te verplaatsen zodat poeder (3) uit de doseerruimte (9,10)

BE2017/5403 stroomt langs minstens een uiteinde van de doseerruimte (9,10) onder invloed van de zwaartekracht en aldus een overeenkomstige poederstroom (12,13) wordt gegenereerd van een door de grootte van de doseerruimte (10,11) bepaalde hoeveelheid poeder, terwijl deze hoeveelheid poeder gelijktijdig vanuit de hopper (1) wordt aangevoerd naar de doseerruimte (10,11).
21. Werkwijze volgens conclusie 20, waarbij men twee gescheiden poederstromen (12,13) vanuit de hopper (1) vormt door de doseerklep (8) tezamen met genoemde doseerruimte (9,10) volgens een heen en weergaande beweging (11) te verplaatsen tussen twee doseerposities zodat poeder, onder invloed van de zwaartekracht, uit de doseerruimte (9,10) stroomt afwisselend via tegenover elkaar gelegen uiteinden van de doseerruimte (9,10) en aldus aan elk uiteinde een overeenkomstige poederstroom (12,13) wordt gegenereerd, terwijl poeder (3) vanuit de hopper (1) gelijktijdig wordt aangevoerd naar de doseerruimte (9,10).
22. Werkwijze volgens de conclusie 21, waarbij genoemde poederverdeler (2) minstens een eerste compartiment (22) en een tweede compartiment (23) met overeenkomstige ingangsopeningen (19,20) voor genoemd poeder (3) bevat, waarbij men genoemde poederverdeler (2) naar een vulpositie brengt onder de hopper (1) en men elk van de poederstromen (12,13) via een ingangsopening (19,20) naar het overeenkomstig compartiment (22,23) laat vloeien.
23. Werkwijze volgens conclusie 22, waarbij men poeder (3) uit genoemd eerste compartiment (22) naar genoemd bouwvlak (16) laat vloeien terwijl genoemde poederverdeler (2) zich in de vulpositie bevindt, terwijl men poeder in genoemd tweede compartiment (23) stockeert.
24. Werkwijze volgens conclusie 23, waarbij poeder uit genoemd eerste compartiment (22) op het bouwvlak (16) wordt verdeeld door genoemde poederverdeler (2) over dit bouwvlak (16) te verplaatsen tot een tegenoverliggende zijde van het bouwplatform, terwijl men in genoemd tweede compartiment (23) gestockeerd poeder met de poederverdeler (2) transporteert naar deze tegenoverliggende zijde.
25. Werkwijze volgens conclusie 24, waarbij aan genoemde tegenoverliggende zijde poeder uit het tweede compartiment (23) op het bouwvlak wordt aangebracht en over het bouwvlak (16) wordt verdeeld teneinde een volgende

BE2017/5403 poederlaag te vormen, terwijl genoemde poederverdeler (2) terug naar de vulpositie wordt verplaatst.