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EP4584037A1 - Method and device for producing micro parts and micro components by means of additive manufacturing using micro laser sintering - Google Patents

Method and device for producing micro parts and micro components by means of additive manufacturing using micro laser sintering

Info

Publication number
EP4584037A1
EP4584037A1 EP24702036.5A EP24702036A EP4584037A1 EP 4584037 A1 EP4584037 A1 EP 4584037A1 EP 24702036 A EP24702036 A EP 24702036A EP 4584037 A1 EP4584037 A1 EP 4584037A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
powder
substrate
powder reservoir
force
powdery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24702036.5A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Mario SCHNECK
Joachim Göbner
Thomas Starke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
3d Microprint GmbH
Original Assignee
3d Microprint GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 3d Microprint GmbH filed Critical 3d Microprint GmbH
Publication of EP4584037A1 publication Critical patent/EP4584037A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

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    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20Direct sintering or melting
    • B22F10/28Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/05Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles
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    • B22F10/30Process control
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    • B22F12/00Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/50Means for feeding of material, e.g. heads
    • B22F12/52Hoppers
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    • B29C64/20Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/205Means for applying layers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00Processes of additive manufacturing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency

Definitions

  • Micro Laser Sintering is a powder bed-based additive manufacturing technology often referred to as Selective Laser Sintering or Selective Laser Melting. Micro Laser Sintering is an industrial technology that provides micro metal parts for various industries.
  • Laser sintering is a process in which plastic or metal powder is completely melted layer by layer using a laser beam without the use of binders and, after the melt has solidified, a homogeneous material of high density is created.
  • the parts are used in all industries that require small metal parts with high accuracy, smooth surface finish, excellent detail resolution and complex shapes
  • Current main industries are medicine, semiconductors, mechanical engineering, aerospace, energy and chemicals as well as jewelry and watches.
  • CN 113458421 A discloses a plant system and a method for improving the quality of a powder bed in an additive manufacturing process.
  • the plant system comprises a spatially displaceable powder scattering device and an excitation unit, wherein the scattering device is arranged for applying one or more powder layers on a processing plane to a substrate platform or a powder bed processed with the plant system.
  • the excitation unit is arranged such that it breaks up clusters and/or adhesions between particles of the individual powder and/or between particles of the individual powder and a powder bed that has been treated with the plant system, so that the powder scattering device can apply a smooth powder layer to the substrate platform and/or the previous powder layer/bed.
  • Powder accumulations are broken down by introducing vibrations that can be generated pneumatically, electromagnetically or by introducing ultrasound.
  • the publication DE 10 2016 107 769 A1 concerns additive manufacturing and handling mechanisms for additive manufacturing.
  • the particle size is not discussed here and it is not disclosed that an agglomerating powder is used. This solution is intended to recover powder.
  • the publication DE 10 2017 124 047 A1 discloses a composition for use in additive manufacturing processes in which an anti-agglomeration agent is used to prevent agglomeration of the powder used.
  • an anti-agglomeration agent is used to prevent agglomeration of the powder used.
  • This requires increased effort and these agents can change the chemical composition of the materials used.
  • This can be an exclusion criterion, especially in the medical device sector.
  • Devices that remain in the body for a long time and, of course, implants are critical.
  • these additives can burn or evaporate completely or partially when the metal powder is melted during the additive process. This can lead to defects, cavities or blowholes in the material structure of the component. There is a risk of deterioration in the mechanical, chemical and electrical properties of the components.
  • the invention is therefore based on the object of providing microparts and microcomponents which have an improved quality compared to the prior art, in particular when using an agglomerating powder with a small particle size.
  • the object is solved by the features of independent patent claim 1 and by the features of independent patent claim 10. Further expedient embodiments of the invention are the subject of the dependent patent claims.
  • the force with which the powdered material is acted upon can, for example, be provided mechanically by means of spring force and/or by electric motor and/or by means of pneumatics and/or hydraulics.
  • the powdery material is kept in a second powder reservoir, from which it is conveyed and/or pressed into the first powder reservoir.
  • the powdery material is pre-compacted in the second powder reservoir and is then further compacted in the first powder reservoir.
  • a first force always acts, particularly vertically downwards in the direction of the substrate and the base plate.
  • This first force is constant.
  • the constant first force acts when driving over the base plate and the substrate and preferably also when filling the first reservoir.
  • the first force is intended to ensure that the agglomerating material behaves like a fluid, particularly when applied to the substrate and the other layers already melted and solidified above the substrate.
  • a counterforce is applied at the same time as the compaction force in order to ensure uniform compaction.
  • the counterforce can be provided, for example, by a horizontal base plate over which the first powder reservoir is moved before the first powder layer is applied.
  • the micro part or the micro component is separated from the substrate.
  • the separation is preferably carried out by wire erosion.
  • any component residues remaining on the substrate after wire erosion are ground off and the substrate surface is structured.
  • the substrate is structured before the powdered material is applied in such a way that the structure of the substrate surface is essentially adapted to the particle size of the powdered material. It can be provided that the structuring has depressions whose size corresponds to 0.5 to eight times the particle size of the powdered material. Advantageously, the individual particles of the powdered material remain in the depressions, which ensures that the powdered material adheres to the substrate surface.
  • a metallic material is preferably used as the powdered material.
  • a ceramic powder can be used.
  • stainless steel and/or titanium are used as powdered materials.
  • the particle size of the agglomerating powdered material is a maximum of 20 p.m.
  • the means for generating the axial force is preferably a piston, the dimensions of which completely or almost completely cover the cross-section of the interior of the first powder reservoir.
  • the force transmitted to the powdery material by the means for generating the axial force can be provided mechanically by means of a spring and/or electrically and/or pneumatically and/or hydraulically.
  • the first powder reservoir has a measuring device in its interior with which the amount of powdery material present in the first powder reservoir can be determined.
  • the device has a substrate arranged below the processing plane for receiving a first powder layer.
  • the substrate preferably has a substrate surface which acts, for example, like the surface of the agglomerating powdery material.
  • a substrate surface which acts, for example, like the surface of the agglomerating powdery material.
  • forces act between the substrate surface and the powdery material so that the applied powdery material remains fully on the substrate surface.
  • the structure of the substrate surface has depressions whose size corresponds to 0.5 times to eight times the particle size of the powdered material.
  • the individual particles of the powdered material advantageously remain in the depressions of the substrate surface, which ensures that the powdered material reliably adheres to the substrate surface as the first layer.
  • the device according to the invention further comprises a second powder reservoir arranged below the processing plane with an interior for receiving a powdery material, wherein the second powder reservoir is designed to be open in the direction of the processing plane and wherein the second powder reservoir has in its interior second means for generating an axial force acting in the direction of the processing plane on the powdery material located in the interior and is intended to fill the first powder reservoir.
  • the second powder reservoir is preferably designed in the form of a cartridge pre-filled with powder, the lower base of which can be displaced by motor in the direction of the first powder reservoir with the second force.
  • the base plate exerts a counterforce to the axial force exerted by the axial force generating means arranged in the first powder reservoir.
  • the base plate is at least partially interrupted in a process area above the substrate.
  • the interruption of the base plate above the substrate makes it possible for the powdered material to be applied from the first powder reservoir to the substrate surface.
  • the base plate is at least partially interrupted in a filling area above the second powder reservoir.
  • the interruption in a filling area makes it possible for the powdery material to be pressed from the second powder reservoir arranged below the filling area into the first powder reservoir located above the filling area.
  • the first and second powder reservoirs preferably have the same opening area, via which the respective interior of the first and second powder reservoirs is open to the interruption in the base plate in the filling area.
  • the device preferably has a laser for melting the first powder layer and/or further powder layers. It can also be provided that the surface of the substrate is structured by means of the laser.
  • the laser is preferably an infrared fiber laser. The laser beam is deflected in a known manner via one or more mirrors.
  • the invention advantageously makes use of the powder's inherent forces, which are also responsible for the generally undesirable agglomeration/clumping.
  • the otherwise disruptive powder-inherent forces are overcome by introducing energy into the powdery material.
  • Figure 5 Application of a further layer of powder with the substrate lowered
  • Figure 6 a device for unidirectional application of the powder with a one-sided recess in the base plate
  • Figure 9 shows a device for bidirectional application of the powder with barriers on two strips on the top of the base plate and on both sides of the substrate.
  • Figure 10 inclined first powder reservoir.
  • Figure 1 shows the process steps for producing a component according to the state of the art.
  • a three-dimensional CAD model M of the product was created, from which a component is then produced by additive manufacturing using micro laser sintering.
  • a powder reservoir 2' in which fine-grained powdery material T is located, moves in a first step according to illustration A over the surface of a substrate 3', to which a thin layer of powder adheres.
  • step B the powdery material T on the substrate is melted at the positions at which it is to solidify using a laser beam 4'.
  • step C the substrate 3' is lowered by the amount of the next layer thickness to be produced.
  • a further layer of the material T is applied to the first layer using the powder reservoir 2', which moves horizontally over the already solidified layer, and then this layer is also melted using the laser beam 4' and thereby solidified (not shown).
  • the substrate 3' is then lowered again ( Figure D) and coated again with the powdered material T, etc., until the component B is completed according to the CAD model M as shown in Figure E by micro laser sintering using the laser beam 4'. Any powder that has not melted is removed.
  • Figure F shows the finished component B, which has been separated from the substrate.
  • Figure 2 shows a schematic representation of a first step of the method according to the invention, carried out on a device according to the invention.
  • the device has a base plate 5 with a top side 5a, a first powder reservoir 2 arranged above the top side 5a and a second powder reservoir 7 arranged below the top side 5a.
  • both the first powder reservoir 2 and the second powder reservoir 7, which is preferably provided as a prefilled cartridge, are located in a filling area 200 of the device, in which the base plate 5 has an undesignated interruption.
  • first means 6 for generating an axial force F1, by means of which the powdery material 1 in the interior of the first powder reservoir 2 is subjected to an axial force F1 in the direction of the base plate 5.
  • a powdery material 1 which is subjected to a second axial force F2 acting in the direction of the first powder reservoir 2 by a second means 8 for generating it, indicated in the figures by an arrow.
  • the second means 8 for generating a second axial force F2 is in the embodiment shown a piston, which can also be the base of the cartridge (which forms the second reservoir 7), for example, which is axially adjustable within the peripheral wall (not designated) in the direction of the first reservoir 2.
  • the powdery material 1 is thus conveyed from the second reservoir 7 into the interior of the first powder reservoir 2 and compressed therein.
  • both the first powder reservoir 2 and the second powder reservoir 7 are open towards the base plate 5 in the filling area 200, the powdery material 1 is pressed into the interior of the first powder reservoir 2 if F2 is greater than F1.
  • the substrate upper side 3a preferably has a surface finish that ensures that the first powder layer S1 of the powdery material 1 remains in place over the entire surface.
  • the first powder layer S1 applied to the substrate 3 from the powdery material 1 is selectively melted by means of the laser beam 4 of the laser 4.1 and its deflection by means of the scanner 4.2 at the positions that are to be solidified, whereby after cooling, a solid laser-sintered metal layer 1.1 is formed at least in some regions (see Figure 4).
  • the substrate 3 is now lowered according to the required layer thickness of the next powder layer to be produced (see Figure 5) and a further powder layer, here a second powder layer S2 made of the powdery material 1, is applied to the first layer S1 by an axial movement (dashed arrow) of the first powder reservoir 2, whereby the force F1 also acts.
  • the top side 2a of the second powder layer S2 now forms the new processing level.
  • the second layer S2 is then partially melted so that a solid laser-sintered metal layer is formed at least in some areas.
  • the powdery material 1 located in the first powder reservoir 2 is preferably further compressed by the first means 6 for generating an axial force F1 and is subjected to the constant force F1 in the direction of the base plate 5 and the substrate 3 or the applied laser-sintered layer.
  • the base plate 5 is preferably designed in such a way that no or almost no powdery material 1 remains on the base plate 5 while the first powder reservoir 2 is moving over it.
  • the laser 4.1 is preferably a fiber laser.
  • an infrared laser or a laser with a different wavelength is used.
  • another energy source is also possible, for example electron beams or beams emitted by LEDs.
  • Figure 6 shows a variant of the device according to the invention, in which the base plate 5 has a recess 5.1 next to the substrate 3 in the application direction (arrow direction), through which a barrier B is formed. This prevents the powder from being applied beyond the upper side 5a of the base plate 5.
  • the upper side 1a is also preferably located 20 p.m to 200 p.m above the upper side 5a of the substrate 3.
  • the powder 1 is applied bidirectionally by means of the first reservoir 2, ie alternately moving back and forth in the direction of the dashed arrows.
  • the strips L When using, for example, strips L with barrier B as shown in Figures 8 and 9, it is possible to arrange the strips L so that they can be adjusted towards and away from the substrate 3, as indicated by the arrows.
  • This variable arrangement of the barrier(s) B makes it possible to adapt the distance of the barrier B from the substrate 3 to the coating properties of the powder 1 or the agglomerating properties of the powder 1.
  • the powdered material is applied in one direction with a greater height and then removed in the opposite direction to the desired height h.
  • the application of the powdered material 1 takes place unidirectionally, here from left to right, and the removal from right to left.
  • the powder reservoir 2 has a first doctor blade 9 with a lower edge 9.1 in the application direction and, opposite thereto in a withdrawal direction (arrow direction), a second doctor blade 10 with a lower edge 10.1, wherein the lower edge 9.1 of the first doctor blade 9 has a smaller distance to the upper side 5a of the base plate 5 than the lower edge 10.1 of the second doctor blade 10.
  • the layer thickness of the respective equalized layer S1, S2... etc. before laser processing is preferably one to four times the particle size of the powder 1.
  • Process area 200 Filling area B Barrier F1 first axial force F2 second axial force L Bar

Landscapes

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Abstract

The invention relates to a method and a device for producing micro parts and micro components by means of additive manufacturing using micro laser sintering. A pulverulent agglomerating material (1) is applied in layers from a first powder reservoir (2), and the material is melted using laser light (4) after being applied. The invention is characterized in that the material (1) located in the first powder reservoir (2), which is open in the direction of a processing plane, is an agglomerating powder, the particle size (1) of which equals maximally 20 μm, and a force (F1) is applied to the agglomerating material (1) in the direction of a substrate (3) in a process region (100) at least during the application process, the agglomerating material (1) behaving as a fluid while being applied as a result of said force. For this purpose, the device has a horizontally aligned base (5) which is interrupted at least in some regions in a process region (100) above a substrate (3) and has a first powder reservoir (2) which is arranged above the base (5) in a horizontally movable manner over the base (5) and which comprises an interior for receiving a pulverulent agglomerating material (1), the particle size (1) of which equals maximally 20 μm, wherein the first powder reservoir (2) has a first means (6) in the interior thereof for applying a first axial force (F1), which acts in the direction of the base (5) and the substrate (3), to the pulverulent agglomerating material (1) located in the interior, the agglomerating material (1) behaving as a fluid in the process region (100) at least while being applied as a result of said force.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Mikrobauteilen und Mikrokomponenten durch additive Fertigung mittels Mikro Laser Sintern Method and device for the production of micro parts and micro components by additive manufacturing using micro laser sintering

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Mikrobauteilen und Mikrokomponenten durch additive Fertigung mittels 3D-Mikrodruck und Mikro Laser Sin- tern. Nach dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs. The present invention relates to a method for producing micro parts and micro components by additive manufacturing using 3D micro printing and micro laser sintering. According to the preamble of the first patent claim.

Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach dem Oberbegriff des 10. Patentanspruchs. Furthermore, the present invention relates to a device for carrying out the inventive method according to the preamble of the 10th patent claim.

Mikro Laser Sintern ist eine pulverbettbasierte additive Fertigungstechnologie, die oft als Selective Laser Sintering oder Selective Laser Melting bezeichnet wird. Mikro Laser Sintern ist eine industrielle Technologie, die Mikrometallteile für verschiedene Branchen bereitstellt. Micro Laser Sintering is a powder bed-based additive manufacturing technology often referred to as Selective Laser Sintering or Selective Laser Melting. Micro Laser Sintering is an industrial technology that provides micro metal parts for various industries.

Dabei wird als Laser Sintern ein Vorgang bezeichnet, bei dem Kunststoff- oder Metallpulver schichtweise vollständig und ohne Verwendung von Bindern mittels eines Laserstrahles aufgeschmolzen wird und nach der Erstarrung der Schmelze ein homogener Werkstoff ho- her Dichte entsteht. Laser sintering is a process in which plastic or metal powder is completely melted layer by layer using a laser beam without the use of binders and, after the melt has solidified, a homogeneous material of high density is created.

Ein dafür erzeugtes 3D-CAD-Modell der Zielgeometrie enthält alle Details des fertigen Bau- teils. Dieses CAD-Modell wird in mehrere Querschnitte, Schichten genannt, aufgeteilt. Wäh- rend der Herstellung wird eine dünne Pulverschicht auf ein Substrat aufgetragen. Das Pul- ver wird entsprechend jedem Querschnitt selektiv durch einen Laserstrahl aufgeschmolzen. Danach wird das Substrat abgesenkt, der Vorgang des Pulverbeschichtens, Schmelzens und Absenkens der Plattform wird Schicht für Schicht wiederholt, bis das Teil fertig ist. A 3D CAD model of the target geometry created for this purpose contains all the details of the finished component. This CAD model is divided into several cross-sections, called layers. During production, a thin layer of powder is applied to a substrate. The powder is melted selectively by a laser beam according to each cross-section. The substrate is then lowered, and the process of powder coating, melting and lowering the platform is repeated layer by layer until the part is finished.

Mikro Laser Sintern vereint die Vorteile der additiven Fertigung mit denen der Mikrobear- beitung. Auf diese Weise werden Mikrometallteile von hoher Genauigkeit, Detailauflösung und Oberflächenqualität hergestellt. Aus diesen Vorteilen ergibt sich die Möglichkeit, be- wegliche Teile und Baugruppen in einem Schritt herzustellen. Grundlage dieser herausra- genden Ergebnisse ist die Kombination aus sehr kleinem Laserstrahldurchmesser, speziel- lem Mikropulver und sehr dünnen Schichten. Micro laser sintering combines the advantages of additive manufacturing with those of micro machining. In this way, micro metal parts with high precision, detail resolution and surface quality are produced. These advantages result in the possibility of producing moving parts and assemblies in one step. The basis for these outstanding results is the combination of a very small laser beam diameter, special micro powder and very thin layers.

Die Teile werden in allen Branchen eingesetzt, die kleine Metallteile mit hoher Genauigkeit, glatter Oberflächenbeschaffenheit, hervorragender Detailauflösung und komplexen Formen erfordern. Aktuelle Hauptindustrien sind Medizin, Halbleiter, Maschinenbau, Luft- und Raum-fahrt, Energie und Chemie sowie Schmuck und Uhren. The parts are used in all industries that require small metal parts with high accuracy, smooth surface finish, excellent detail resolution and complex shapes Current main industries are medicine, semiconductors, mechanical engineering, aerospace, energy and chemicals as well as jewelry and watches.

Die WO 2018/063969 A1 beschreibt ein System, das folgendes umfasst: eine Abschei- dungsvorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie Pulverpartikel auf ein Substrat abscheidet; einen Laser, der so konfiguriert ist, dass er einen Laserstrahl zur Bestrahlung der abge- schiedenen Pulverteilchen erzeugt; und eine optisch transparente Presse, die so konfigu- riert ist, dass sie mechanischen Druck auf die abgeschiedenen Pulverteilchen während ih- rer Bestrahlung durch den Laserstrahl ausübt, wobei der Laserstrahl die abgeschiedenen Pulverteilchen durch die optisch transparente Presse hindurch bestrahlt. Nachteilig ist, dass durch die Druckausübung während der Laserbestrahlung die Erschaffung von Strukturen mit einer unregelmäßigen Oberfläche erschwert wird, weil die Form des hergestellten Bau- teils bereits durch die Struktur der Presse vorbestimmt wird. WO 2018/063969 A1 describes a system comprising: a deposition device configured to deposit powder particles onto a substrate; a laser configured to generate a laser beam for irradiating the deposited powder particles; and an optically transparent press configured to exert mechanical pressure on the deposited powder particles during their irradiation by the laser beam, wherein the laser beam irradiates the deposited powder particles through the optically transparent press. The disadvantage is that the application of pressure during laser irradiation makes it difficult to create structures with an irregular surface because the shape of the component produced is already predetermined by the structure of the press.

Die CN 113458421 A offenbart ein Anlagensystem und ein Verfahren zur Verbesserung der Qualität eines Pulverbettes in einem additiven Fertigungsverfahren. Das Anlagensystem umfasst eine räumlich verschiebbare Streuvorrichtung für Pulver und eine Anregungsein- heit, wobei die Streuvorrichtung zum Aufbringen einer oder mehrerer Pulverschichten auf einer Bearbeitungsebene auf eine Substratplattform oder ein mit dem Anlagensystem be- arbeitetes Pulverbett angeordnet ist. Die Anregungseinheit ist so angeordnet, dass sie Clus- ter und/oder Adhäsionen zwischen Partikeln des individuellen Pulvers und/oder zwischen Partikeln des individuellen Pulvers und einem Pulverbett, das mit dem Anlagensystem be- handelt wurde, aufbricht, so dass die Pulverstreuvorrichtung eine glatte Pulverschicht auf die Substratplattform und/oder die vorherige Pulverschicht / das vorherige Pulverbett auf- tragen kann. CN 113458421 A discloses a plant system and a method for improving the quality of a powder bed in an additive manufacturing process. The plant system comprises a spatially displaceable powder scattering device and an excitation unit, wherein the scattering device is arranged for applying one or more powder layers on a processing plane to a substrate platform or a powder bed processed with the plant system. The excitation unit is arranged such that it breaks up clusters and/or adhesions between particles of the individual powder and/or between particles of the individual powder and a powder bed that has been treated with the plant system, so that the powder scattering device can apply a smooth powder layer to the substrate platform and/or the previous powder layer/bed.

Dabei werden Pulveransammlungen durch das Einbringen von Schwingungen aufgelöst, die pneumatisch, elektromagnetisch oder durch Einbringen von Ultraschall erzeugt werden können. Powder accumulations are broken down by introducing vibrations that can be generated pneumatically, electromagnetically or by introducing ultrasound.

Weitere Druckschriften, die das Einbringen von Schwingungen vorschlagen sind beispiels- weise die DE 10 2016 202 696 B4 oder die EP 3 292 989 A1. Other publications that suggest the introduction of vibrations include DE 10 2016 202 696 B4 or EP 3 292 989 A1.

Die Druckschrift DE 11 2008 000 027 T5 offenbart eine „Laminier-Formgebungsvorrich- tung“ mit welcher ein hochpräziser Mehrschichtgegenstand mit einer kompakten Gestal- tung herstellbar sein soll. In dem darin genannten Stand der Technik wird offenbart, dass ein Hubtisch zum Anheben der Formgebungsplatte und ein Formgebungsrahmen der den Hubtisch umschließt, vorgesehen sind. Es erfolgt dabei ein Absenken einer Formplatte und ein Anheben eines Hubtisches in einem einzigen Schritt. Das Pulver weist eine mitt- lere Teilchengröße von 20 p.m auf, daher sind auch immer Teilchen mit einer Größe über 20 p.m vorhanden, was für einige Anwendungen nicht geeignet ist. The publication DE 11 2008 000 027 T5 discloses a “laminating forming device” with which a high-precision multi-layer object with a compact design can be produced. In the prior art cited therein, it is disclosed that a lifting table for lifting the molding plate and a molding frame that encloses the lifting table are provided. A molding plate is lowered and a lifting table is raised in a single step. The powder has an average particle size of 20 pm, so particles with a size of over 20 pm are always present, which is not suitable for some applications.

Die Druckschrift DE 10 2016 107 769 A1 betrifft die additive Herstellung und Handha- bungsmechanismen zur additiven Herstellung. Hier wird auf die Partikelgröße nicht einge- gangen und es ist nicht offenbart, dass ein agglomerierendes Pulver verwendet wird. Bei dieser Lösung soll Pulver zurückgewonnen werden. The publication DE 10 2016 107 769 A1 concerns additive manufacturing and handling mechanisms for additive manufacturing. The particle size is not discussed here and it is not disclosed that an agglomerating powder is used. This solution is intended to recover powder.

Beispielsweise in der Druckschrift DE 10 2017 124 047 A1 wird eine Zusammensetzung zur Verwendung in additiven Fertigungsprozessen offenbart, bei welcher zur Vermeidung der Agglomeration des verwendeten Pulvers ein Antiagglomerationsmittel eingesetzt wird. Dies erfordert einen erhöhten Aufwand und diese Mittel können die chemische Zusam- mensetzung der verwendeten Materialien verändern. Das kann speziell im Medizingerä- tebereich ein Ausschlusskriterium sein. Kritisch sind dabei Geräte, die längere Zeit im Körper verbleiben und natürlich Implantate. Weiterhin können diese Zusatzstoffe beim Aufschmelzen des Metallpulvers während des additiven Verfahrens ganz oder teilweise verbrennen oder verdampfen. Dies kann zu Fehlstellen, Hohlräumen oder Lunkern im Ma- terialgefüge des Bauteiles führen. Es besteht die Gefahr der Verschlechterung der me- chanischen, chemischen und elektrischen Eigenschaften der Bauteile. Besonders groß sind diese Risiken bei der Herstellung von kleinen Bauteilen mit geringen Wandstärken im Mikrometer-Bereich - wie es das beim Mikro Laser Sintern der Fall ist. Eine Fehlstelle von 3 Mikrometern stellt beispielsweise bei einer 100 Mikrometer dicken Wand eine Schwä- chung von 3 Prozent dar und ist damit wesentlich. For example, the publication DE 10 2017 124 047 A1 discloses a composition for use in additive manufacturing processes in which an anti-agglomeration agent is used to prevent agglomeration of the powder used. This requires increased effort and these agents can change the chemical composition of the materials used. This can be an exclusion criterion, especially in the medical device sector. Devices that remain in the body for a long time and, of course, implants are critical. Furthermore, these additives can burn or evaporate completely or partially when the metal powder is melted during the additive process. This can lead to defects, cavities or blowholes in the material structure of the component. There is a risk of deterioration in the mechanical, chemical and electrical properties of the components. These risks are particularly high when producing small components with low wall thicknesses in the micrometer range - as is the case with micro laser sintering. For example, a defect of 3 micrometers represents a weakening of 3 percent in a 100 micrometer thick wall and is therefore significant.

Nachteilig bei den bisherigen Verfahren und Vorrichtungen ist, dass der zuverlässige und gleichmäßige Auftrag des Pulvers aufgrund der sehr geringen Partikelgröße manchmal nicht gewährleistet ist, wodurch die Qualität der Bauteile negativ beeinflusst wird. A disadvantage of the previous processes and devices is that the reliable and uniform application of the powder is sometimes not guaranteed due to the very small particle size, which has a negative impact on the quality of the components.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, Mikrobauteile und Mikrokomponenten zur Verfügung zu stellen, welche eine verbesserte Qualität im Vergleich zum Stand der Technik aufweisen, insbesondere bei Verwendung eines agglomerierenden Pulvers mit geringer Partikelgröße. Die Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 und durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 10 gelöst. Weitere zweckmäßige Ausgestal- tungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. The invention is therefore based on the object of providing microparts and microcomponents which have an improved quality compared to the prior art, in particular when using an agglomerating powder with a small particle size. The object is solved by the features of independent patent claim 1 and by the features of independent patent claim 10. Further expedient embodiments of the invention are the subject of the dependent patent claims.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Mikro- bauteilen und Mikrokomponenten durch additive Fertigung mittels Mikro Laser Sintern ge- löst, wobei ein pulverförmiger agglomerierender Werkstoff (nachfolgend pulverförmiger Werkstoff genannt) aus einem ersten Pulverreservoir schichtweise aufgetragen und nach dem Aufträgen mittels Laserstrahl aufgeschmolzen wird, wobei erfindungsgemäß der in dem ersten Pulverreservoir befindliche pulverförmige Werkstoffmit einer Kraft beaufschlagt wird, wobei die Kraft sowohl bei einem Befüllen des ersten Pulverreservoirs als auch beim Überfahren einer Grundplatte und beim Aufträgen auf das Substrat wirkt. This object is achieved by a method and a device for producing micro parts and micro components by additive manufacturing using micro laser sintering, wherein a powdery agglomerating material (hereinafter referred to as powdery material) is applied layer by layer from a first powder reservoir and is melted after application by means of a laser beam, wherein according to the invention the powdery material located in the first powder reservoir is subjected to a force, wherein the force acts both when filling the first powder reservoir and when driving over a base plate and when applying to the substrate.

Die Kraft, mit welcher der pulverförmige Werkstoff beaufschlagt wird, kann dabei beispiels- weise mechanisch mittels Federkraft und/oder elektromotorisch und/oder mittels Pneumatik und/oder Hydraulik bereitgestellt werden. The force with which the powdered material is acted upon can, for example, be provided mechanically by means of spring force and/or by electric motor and/or by means of pneumatics and/or hydraulics.

Das Verfahren weist insbesondere die folgenden Schritte auf: a. Verdichten des pulverförmigen Werkstoffes in einem in Richtung einer Bear- beitungsebene offenen ersten Pulverreservoir durch eine axiale Druckaus- übung auf den pulverförmigen Werkstoff in Richtung des Substrats; b. Aufträgen und Ausbilden einer ersten Pulverschicht des pulverförmigen Werkstoffes auf eine Oberseite eines Substrats durch Verfahren des ersten Pulverreservoirs parallel zu der Oberseite des Substrats bei gleichzeitig wir- kender Kraftausübung auf den pulverförmigen Werkstoff in Richtung der Oberseite des Substrats; c. Selektives Aufschmelzen der ersten Pulverschicht durch einen Laserstrahl; d. Absenken des Substrats und e. Aufträgen des verdichteten pulverförmigen Werkstoffes aus dem ersten Pul- verreservoir bei gleichzeitig wirkender Kraftausübung auf den pulverförmi- gen Werkstoff auf der ersten selektiv aufgeschmolzenen Pulverschicht oder auf weiteren bereits ausgebildeten und selektiv aufgeschmolzenen Pulver- schichten und Ausbilden weiterer Pulverschichten die selektiv aufgeschmol- zen werden bis zur Fertigstellung des Mikrobauteils oder der Mikrokompo- nente, wobei vor dem Aufträgen jeder weiteren Pulverschicht ein Absenken des Substrats erfolgt. The method comprises in particular the following steps: a. Compacting the powdery material in a first powder reservoir open in the direction of a processing plane by exerting axial pressure on the powdery material in the direction of the substrate; b. Applying and forming a first powder layer of the powdery material on an upper side of a substrate by moving the first powder reservoir parallel to the upper side of the substrate while simultaneously exerting force on the powdery material in the direction of the upper side of the substrate; c. Selectively melting the first powder layer by a laser beam; d. Lowering the substrate and e. Applying the compacted powdery material from the first powder reservoir while simultaneously exerting force on the powdery material on the first selectively melted powder layer or on further powder layers that have already been formed and selectively melted and forming further powder layers that are selectively melted until the micro part or micro component is completed, whereby the substrate is lowered before each further powder layer is applied.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass der pulverförmige Werkstoff in einem zweiten Pulverreservoir vorgehalten wird, aus welchem es in das erste Pulverreservoir befördert und/oder gedrückt wird. Vorzugsweise erfolgt in dem zweiten Pulverreservoir bereits eine Vorverdichtung des pulverförmigen Werkstoffs, welcher in dem ersten Pulverreservoir ggf. noch weiter verdichtet wird. It can also be provided that the powdery material is kept in a second powder reservoir, from which it is conveyed and/or pressed into the first powder reservoir. Preferably, the powdery material is pre-compacted in the second powder reservoir and is then further compacted in the first powder reservoir.

Aus dem zweiten Pulverreservoir wird der agglomerierende Werkstoff bevorzugt mit einer zweiten Kraft in Höhe von 30N bis 50N motorisch in das erste Pulverreservoir gedrückt. The agglomerating material is pressed from the second powder reservoir into the first powder reservoir, preferably with a second force of 30N to 50N.

Durch die Krafteinwirkung während des Auftragens wird insbesondere bei agglomerieren- dem Pulver gewährleistet, dass dieses gleichmäßig aufgetragen wird und zuverlässig auf dem Untergrund haftet. The force applied during application ensures that agglomerating powder is applied evenly and adheres reliably to the substrate.

Dabei wirkt bevorzugt während des gesamten Auftragsvorganges immer eine erste Kraft insbesondere vertikal nach unten in Richtung des Substrats und zur Grundplatte. During the entire application process, a first force always acts, particularly vertically downwards in the direction of the substrate and the base plate.

Diese erste Kraft ist dabei konstant. This first force is constant.

Die konstante erste Kraft wirkt dabei beim Überfahren der Grundplatte und des Substrats und bevorzugt auch beim Befüllen des ersten Reservoirs. The constant first force acts when driving over the base plate and the substrate and preferably also when filling the first reservoir.

Durch die erste Kraft soll insbesondere beim Aufträgen auf das Substrat und die weiteren über dem Substrat bereits aufgeschmolzenen und verfestigten Schichten gewährleistet werden, dass sich der agglomerierende Werkstoff wie ein Fluid verhält. The first force is intended to ensure that the agglomerating material behaves like a fluid, particularly when applied to the substrate and the other layers already melted and solidified above the substrate.

Die bisher nach dem Stand der Technik eingesetzten Antiagglomerationsmittel werden mit der erfindungsgemäßen Lösung nicht benötigt. The anti-agglomeration agents previously used according to the state of the art are no longer required with the solution according to the invention.

Die dabei wirkende erste Kraft beträgt insbesondere im Prozessbereich 5 N bis 50 N. Versuche haben gezeigt, dass sich bei dieser Kraft das agglomerierende Pulver, welches eine maximale Partikelgröße von 20p.m aufweist, wie ein Fluid verhält, wodurch gewährleis- tet ist, dass es gleichmäßiger aufgetragen wird. The initial force acting is 5 N to 50 N, particularly in the process area. Tests have shown that at this force the agglomerating powder, which has a maximum particle size of 20p.m, behaves like a fluid, ensuring that it is applied more evenly.

Bevorzugt wird beim Verdichten des pulverförmigen Werkstoffs in dem ersten Pulverreser- voir gleichzeitig mit der Verdichtungskraft eine Gegenkraft ausgeübt, um ein gleichmäßiges Verdichten zu gewährleisten. Die Gegenkraft kann beispielsweise durch eine horizontale Grundplatte bereitgestellt werden, über welche das erste Pulverreservoir vor dem Aufträgen der ersten Pulverschicht bewegt wird. Preferably, when compacting the powdered material in the first powder reservoir, a counterforce is applied at the same time as the compaction force in order to ensure uniform compaction. The counterforce can be provided, for example, by a horizontal base plate over which the first powder reservoir is moved before the first powder layer is applied.

Vorzugsweise erfolgt das Absenken des Substrats entsprechend der geforderten Schicht- dicke der nächsten zu erzeugenden Pulverschicht. Preferably, the substrate is lowered according to the required layer thickness of the next powder layer to be produced.

Alternativ zum Absenken des Substrats können die Bearbeitungsebene und das erste Pul- verreservoir, sowie möglicherweise weitere Bestandteile, die zur Durchführung des Verfah- rens vorhanden sind derart angehoben werden, dass sich ihr Abstand zu einem ortsfest angeordneten Substrat entsprechend der geforderten Schichtdicke der nächsten zu erzeu- genden Pulverschicht erhöht. As an alternative to lowering the substrate, the processing plane and the first powder reservoir, as well as possibly other components that are present for carrying out the process, can be raised in such a way that their distance from a stationary substrate increases in accordance with the required layer thickness of the next powder layer to be produced.

Bevorzugt wird nach der Fertigstellung des Mikrobauteils oder der Mikrokomponente das Mikrobauteil oder die Mikrokomponente von dem Substrat getrennt. Die Trennung erfolgt vorzugsweise durch Drahterodieren. Zur Verwendung des Substrats für eine erneute Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die möglicherweise nach dem Drahterodieren am Substrat verbleibenden Bauteilreste abgeschliffen und die Substrat- oberfläche strukturiert. Preferably, after completion of the micro part or the micro component, the micro part or the micro component is separated from the substrate. The separation is preferably carried out by wire erosion. In order to use the substrate for a renewed implementation of the method according to the invention, any component residues remaining on the substrate after wire erosion are ground off and the substrate surface is structured.

Vorteilhafter Weise wird das Substrat vor der Auftragung des pulverförmigen Werkstoffes derart strukturiert, dass die Struktur der Substratoberfläche im Wesentlichen an die Parti- kelgröße des pulverförmigen Werkstoffes angepasst ist. Dabei kann es vorgesehen sein, dass die Strukturierung Mulden aufweist, deren Größe dem 0,5-fachen bis Achtfachen der Partikelgröße des pulverförmigen Werkstoffs entspricht. Vorteilhafterweise verbleiben die einzelnen Partikel des pulverförmigen Werkstoffs in den Mulden, wodurch eine Anhaftung des pulverförmigen Werkstoffs an der Substratoberfläche gewährleistet wird. Advantageously, the substrate is structured before the powdered material is applied in such a way that the structure of the substrate surface is essentially adapted to the particle size of the powdered material. It can be provided that the structuring has depressions whose size corresponds to 0.5 to eight times the particle size of the powdered material. Advantageously, the individual particles of the powdered material remain in the depressions, which ensures that the powdered material adheres to the substrate surface.

Vorzugsweise wird zum Aufschmelzen der ersten und/oder weiterer Pulverschichten ein Infrarot-Faserlaser verwendet. Dabei kann vorgesehen sein, dass das Lasersintern unter Schutzgas erfolgt, welches bei- spielsweise Argon sein kann. Preferably, an infrared fiber laser is used to melt the first and/or further powder layers. It can be provided that the laser sintering takes place under protective gas, which can be argon, for example.

Bevorzugt wird als pulverförmiger Werkstoff ein metallischer Werkstoff verwendet. Alterna- tiv kann ein Keramikpulver verwendet werden. A metallic material is preferably used as the powdered material. Alternatively, a ceramic powder can be used.

Es ist auch möglich, verschiedene metallische Pulver und/oder Keramikpulver zu verarbei- ten. It is also possible to process various metallic powders and/or ceramic powders.

Insbesondere wird als pulverförmiger Werkstoff rostfreier Stahl und/oder Titan verwendet. In particular, stainless steel and/or titanium are used as powdered materials.

Vorzugsweise beträgt die Partikelgröße des agglomerierenden pulverförmigen Werkstoffes maximal 20 p.m. Preferably, the particle size of the agglomerating powdered material is a maximum of 20 p.m.

Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungs- gemäßen Verfahrens, aufweisend eine horizontal ausgerichtete Bearbeitungsebene und ein oberhalb der Bearbeitungsebene und auf der Bearbeitungsebene horizontal verfahrbar angeordnetes erstes Pulverreservoir mit einem Innenraum zur Aufnahme eines pulverför- migen Werkstoffes. Erfindungsgemäß ist das erste Pulverreservoir in Richtung der Bear- beitungsebene hin geöffnet ausgebildet und weist das erste Pulverreservoir in seinem In- nenraum ein Mittel zur Erzeugung einer in Richtung der Bearbeitungsebene wirkenden axi- alen Kraft auf den im Innenraum befindlichen pulverförmigen Werkstoff auf, durch welche der agglomerierende Werkstoff 1 sich zumindest beim Aufträgen im Prozessbereich 100 wie ein Fluid verhält. The object is further achieved by a device for carrying out the method according to the invention, having a horizontally aligned processing plane and a first powder reservoir arranged above the processing plane and horizontally movable on the processing plane with an interior for receiving a powdery material. According to the invention, the first powder reservoir is designed to be open in the direction of the processing plane and the first powder reservoir has in its interior a means for generating an axial force acting in the direction of the processing plane on the powdery material located in the interior, by means of which the agglomerating material 1 behaves like a fluid, at least when applied in the process area 100.

Das Mittel zur Erzeugung der axialen Kraft ist vorzugsweise ein Kolben, der in seinen Ab- messungen den Querschnitt des Innenraums des ersten Pulverreservoirs vollständig oder nahezu vollständig bedeckt. Die durch das Mittel zur Erzeugung der axialen Kraft auf den pulverförmigen Werkstoff übertragene Kraft kann mechanisch mittels Feder und/oder elektrisch und/oder pneumatisch und/oder hydraulisch bereitgestellt werden. The means for generating the axial force is preferably a piston, the dimensions of which completely or almost completely cover the cross-section of the interior of the first powder reservoir. The force transmitted to the powdery material by the means for generating the axial force can be provided mechanically by means of a spring and/or electrically and/or pneumatically and/or hydraulically.

Es kann vorgesehen sein, dass das erste Pulverreservoir in seinem Innenraum eine Mess- einrichtung aufweist, mit der die Menge an in dem ersten Pulverreservoir vorhandenen pul- verförmigen Werkstoff bestimmt werden kann. Insbesondere weist die Vorrichtung ein unterhalb der Bearbeitungsebene angeordnetes Substrat zur Aufnahme einer ersten Pulverschicht auf. It can be provided that the first powder reservoir has a measuring device in its interior with which the amount of powdery material present in the first powder reservoir can be determined. In particular, the device has a substrate arranged below the processing plane for receiving a first powder layer.

Das Substrat weist vorzugsweise eine Substratoberfläche auf, welche z.B. wie die Oberflä- che des agglomerierenden pulverförmigen Werkstoffes wirkt. Vorzugsweise wirken dadurch Kräfte zwischen der Substratoberfläche und dem pulverförmigen Werkstoff, sodass der auf- getragene pulverförmige Werkstoff vollflächig auf der Substratoberfläche liegen bleibt. The substrate preferably has a substrate surface which acts, for example, like the surface of the agglomerating powdery material. Preferably, forces act between the substrate surface and the powdery material so that the applied powdery material remains fully on the substrate surface.

Dabei kann es vorgesehen sein, dass die Strukturierung der Substratoberfläche Mulden aufweist, deren Größe dem 0,5-fachen bis Achtfachen der Partikelgröße des pulverförmi- gen Werkstoffs entspricht. Vorteilhafterweise verbleiben die einzelnen Partikel des pulver- förmigen Werkstoffs in den Mulden der Substratoberfläche, wodurch gewährleistet wird, dass der pulverförmige Werkstoff zuverlässig auf der Substratoberfläche als erste Schicht haften bleibt. It can be provided that the structure of the substrate surface has depressions whose size corresponds to 0.5 times to eight times the particle size of the powdered material. The individual particles of the powdered material advantageously remain in the depressions of the substrate surface, which ensures that the powdered material reliably adheres to the substrate surface as the first layer.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Vorrichtung weiterhin ein unterhalb der Bearbeitungsebene angeordnetes zweites Pulverreservoir mit einem In- nenraum zur Aufnahme eines pulverförmigen Werkstoffes auf, wobei das zweite Pulverre- servoir in Richtung der Bearbeitungsebene hin geöffnet ausgebildet ist und wobei das zweite Pulverreservoir in seinem Innenraum zweite Mittel zur Erzeugung einer in Richtung der Bearbeitungsebene wirkenden axialen Kraft auf den im Innenraum befindlichen pulver- förmigen Werkstoff aufweist und dazu vorgesehen ist, das erste Pulverreservoir zu befüllen. In a preferred embodiment, the device according to the invention further comprises a second powder reservoir arranged below the processing plane with an interior for receiving a powdery material, wherein the second powder reservoir is designed to be open in the direction of the processing plane and wherein the second powder reservoir has in its interior second means for generating an axial force acting in the direction of the processing plane on the powdery material located in the interior and is intended to fill the first powder reservoir.

Auch das zweite Mittel zur Erzeugung der axialen Kraft in dem zweiten Pulverreservoir kann ein Kolben sein, welcher in seinen Abmessungen den Querschnitt des Innenraums des zweiten Pulverreservoirs vollständig oder nahezu vollständig bedeckt. Die durch das zweite Mittel zur Erzeugung der axialen Kraft auf den pulverförmigen Werkstoff übertragene Kraft kann mechanisch mittels Feder und/oder elektrisch und/oder pneumatisch und/oder hyd- raulisch bereitgestellt werden. The second means for generating the axial force in the second powder reservoir can also be a piston, the dimensions of which completely or almost completely cover the cross-section of the interior of the second powder reservoir. The force transmitted to the powdery material by the second means for generating the axial force can be provided mechanically by means of a spring and/or electrically and/or pneumatically and/or hydraulically.

Das zweite Pulverreservoir ist bevorzugt in Form einer mit Pulver vorgefüllten Kartusche ausgebildet, deren unterer Boden in Richtung zum ersten Pulverreservoir mit der zweiten Kraft motorisch verschiebbar ist. Während das erste Pulverreservoir horizontal über die Grundplatte bewegt wird, übt die Grundplatte eine Gegenkraft zur Axialkraft aus, welche von dem/den in dem ersten Pulver- reservoir angeordneten Mittel/n zur Erzeugung der axialen Kraft ausgeübt wird. The second powder reservoir is preferably designed in the form of a cartridge pre-filled with powder, the lower base of which can be displaced by motor in the direction of the first powder reservoir with the second force. As the first powder reservoir is moved horizontally over the base plate, the base plate exerts a counterforce to the axial force exerted by the axial force generating means arranged in the first powder reservoir.

Vorteilhafterweise ist die Grundplatte in einem Prozessbereich oberhalb des Substrates zu- mindest bereichsweise unterbrochen. Durch die Unterbrechung der Grundplatte oberhalb des Substrates wird es ermöglicht, dass der pulverförmige Werkstoff aus dem ersten Pul- verreservoir auf die Substratoberfläche aufgetragen wird. Advantageously, the base plate is at least partially interrupted in a process area above the substrate. The interruption of the base plate above the substrate makes it possible for the powdered material to be applied from the first powder reservoir to the substrate surface.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Grundplatte in einem Befüllbereich oberhalb des zweiten Pulverreservoirs zumindest bereichsweise unterbrochen ist. Durch die Unter- brechung in einem Befüllbereich ist es möglich, dass der pulverförmige Werkstoff aus dem unterhalb des Befüllbereichs angeordneten zweiten Pulverreservoir in das oberhalb des Befüllbereichs befindliche erste Pulverreservoir gedrückt wird. Vorzugsweise weisen das erste und das zweite Pulverreservoir zu diesem Zweck die gleiche Öffnungsfläche auf, über welche der jeweilige Innenraum des ersten und des zweiten Pulverreservoirs zu der Unter- brechung der Grundplatte im Befüllbereich hin geöffnet ist. It can also be provided that the base plate is at least partially interrupted in a filling area above the second powder reservoir. The interruption in a filling area makes it possible for the powdery material to be pressed from the second powder reservoir arranged below the filling area into the first powder reservoir located above the filling area. For this purpose, the first and second powder reservoirs preferably have the same opening area, via which the respective interior of the first and second powder reservoirs is open to the interruption in the base plate in the filling area.

Bevorzugt weist die Vorrichtung einen Laser zum Aufschmelzen der ersten Pulverschicht und/oder weiterer Pulverschichten auf. Es kann auch vorgesehen sein, dass mittels des Lasers die Oberfläche des Substrats strukturiert wird. Der Laser ist vorzugsweise ein Infra- rot-Faserlaser. Die Ablenkung des Laserstrahls erfolgt bekannter Weise über einen oder mehrere Spiegel. The device preferably has a laser for melting the first powder layer and/or further powder layers. It can also be provided that the surface of the substrate is structured by means of the laser. The laser is preferably an infrared fiber laser. The laser beam is deflected in a known manner via one or more mirrors.

Die Erfindung macht sich vorteilhafterweise die pulverinhärenten Kräfte des Pulvers zunutze, die auch für das im Regelfall nicht gewünschte Agglomerieren/Verklumpen ver- antwortlich sind. Insbesondere werden durch das Einbringen von Energie auf den pulver- förmigen Werkstoff die sonst störend wirkenden pulverinhärenten Kräfte überwunden. The invention advantageously makes use of the powder's inherent forces, which are also responsible for the generally undesirable agglomeration/clumping. In particular, the otherwise disruptive powder-inherent forces are overcome by introducing energy into the powdery material.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Figu- ren näher erläutert, ohne dabei auf diese beschränkt zu sein. The invention is explained in more detail below using embodiments and associated figures, without being limited to these.

Es zeigen: Show it:

Figur 1 die Verfahrensschritte des Mikro Laser Sinterns nach dem Stand der Tech- nik, Figur 2 eine schematische Darstellung des Befüllvorgangs des ersten Pulverreser- voirs, Figure 1 shows the process steps of micro laser sintering according to the state of the art, Figure 2 is a schematic representation of the filling process of the first powder reservoir,

Figur 3 Aufträgen der ersten Pulverschicht mittels des ersten Reservoirs,Figure 3 Application of the first powder layer using the first reservoir,

Figur 4 Aufschmelzen der erforderlichen Bereiche der ersten Schicht mittels Laser- strahl, Figure 4 Melting the required areas of the first layer using a laser beam,

Figur 5 Aufträgen einer weiteren Schicht des Pulvers bei abgesenktem Substrat, Figur 6 eine Vorrichtung zum unidirektionalen Aufträgen des Pulvers mit einer ein- seitigen Ausnehmung in der Grundplatte, Figure 5 Application of a further layer of powder with the substrate lowered, Figure 6 a device for unidirectional application of the powder with a one-sided recess in the base plate,

Figur 7 eine Vorrichtung zum bidirektionalen Aufträgen des Pulvers mit beidseitigen Ausnehmungen zum Substrat in der Grundplatte, Figure 7 shows a device for bidirectional application of the powder with recesses on both sides to the substrate in the base plate,

Figur 8 eine Vorrichtung zum bidirektionalen Aufträgen des Pulvers mit Barrieren an zwei Leisten in einer Ausnehmung der Grundplatte und beidseitig zum Sub- strat, Figure 8 shows a device for bidirectional application of the powder with barriers on two strips in a recess of the base plate and on both sides of the substrate,

Figur 9 eine Vorrichtung zum bidirektionalen Aufträgen des Pulvers mit Barrieren an zwei Leisten auf der Oberseite der Grundplatte und beidseitig zum Substrat.Figure 9 shows a device for bidirectional application of the powder with barriers on two strips on the top of the base plate and on both sides of the substrate.

Figur 10 geneigtes erstes Pulverreservoir. Figure 10 inclined first powder reservoir.

Figur 1 zeigt die Verfahrensschritte zur Herstellung eines Bauteils nach dem Stand der Technik. Es wurde ein dreidimensionales CAD-Modell M des Produktes erstellt, aus wel- chem anschließend durch additive Fertigung mittels Mikro Laser Sintern ein Bauteil erzeugt wird. Dazu bewegt sich ein Pulverreservoir 2‘ , in dem sich feinkörniger pulverförmiger Werk- stoff T befindet, gemäß Darstellung A in einem ersten Schritt über die Oberfläche eines Substrats 3‘, auf dem eine dünne Pulverschicht anhaftet. Anschließend wird gemäß Schritt B der sich auf dem Substrat befindliche pulverförmige Werkstoff T an den Positionen, an welchen er sich verfestigen soll, mittels eines Laserstrahls 4‘ aufgeschmolzen. In Schritt C wird das Substrat 3‘ um den Betrag der nächsten zu erzeugenden Schichtdicke abgesenkt. Es erfolgt das Aufträgen einer weiteren Schicht des Werkstoffs T auf die erste Schicht mit- tels des Pulverreservoirs 2‘, welches horizontal über die bereits verfestigte Schicht fährt und anschließend wird auch diese Schicht mittels des Laserstrahls 4‘ aufgeschmolzen und dadurch verfestigt (nicht dargestellt). Nun wird das Substrat 3‘ wieder nach unten abgesenkt (Figur D) und wieder mit dem pulverförmigen Werkstoff T beschichtet usw. bis das Bauteil B entsprechend des CAD-Modells M gemäß Darstellung E durch Mikro Laser Sintern mittels des Laserstrahls 4‘ fertiggestellt ist. Nicht aufgeschmolzenes Pulver wird entfernt. Darstel- lung F zeigt das fertige Bauteil B, welches von dem Substrat gelöst wurde. Figure 1 shows the process steps for producing a component according to the state of the art. A three-dimensional CAD model M of the product was created, from which a component is then produced by additive manufacturing using micro laser sintering. For this purpose, a powder reservoir 2', in which fine-grained powdery material T is located, moves in a first step according to illustration A over the surface of a substrate 3', to which a thin layer of powder adheres. Then, according to step B, the powdery material T on the substrate is melted at the positions at which it is to solidify using a laser beam 4'. In step C, the substrate 3' is lowered by the amount of the next layer thickness to be produced. A further layer of the material T is applied to the first layer using the powder reservoir 2', which moves horizontally over the already solidified layer, and then this layer is also melted using the laser beam 4' and thereby solidified (not shown). The substrate 3' is then lowered again (Figure D) and coated again with the powdered material T, etc., until the component B is completed according to the CAD model M as shown in Figure E by micro laser sintering using the laser beam 4'. Any powder that has not melted is removed. Figure F shows the finished component B, which has been separated from the substrate.

Nachteilig ist beim Stand der Technik, dass das Pulver beim Aufträgen nicht vollflächig haf- tet, wodurch es zu Fehlstellen kommen kann. In Figur 2 ist eine schematische Darstellung eines ersten Schrittes des erfindungsgemäßen Verfahrens, durchgeführt an einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, dargestellt. A disadvantage of the current technology is that the powder does not adhere to the entire surface when applied, which can lead to defects. Figure 2 shows a schematic representation of a first step of the method according to the invention, carried out on a device according to the invention.

Die Vorrichtung weist eine Grundplatte 5 mit einer Oberseite 5a, ein oberhalb der Oberseite 5a angeordnetes erstes Pulverreservoir 2 und ein unterhalb der Oberseite 5a angeordnetes zweites Pulverreservoir 7 auf. In Figur 2 befinden sich sowohl das erste Pulverreservoir 2, als auch das zweite Pulverreservoir 7, welches bevorzugt als eine vorgefüllte Kartusche bereitgestellt wird, in einem Befüllbereich 200 der Vorrichtung, in welchem die Grundplatte 5 eine nicht bezeichnete Unterbrechung aufweist. The device has a base plate 5 with a top side 5a, a first powder reservoir 2 arranged above the top side 5a and a second powder reservoir 7 arranged below the top side 5a. In Figure 2, both the first powder reservoir 2 and the second powder reservoir 7, which is preferably provided as a prefilled cartridge, are located in a filling area 200 of the device, in which the base plate 5 has an undesignated interruption.

In dem ersten Pulverreservoir 2 befindet sich ein erstes Mittel 6 zur Erzeugung einer axialen Kraft F1 , durch welches der pulverförmige Werkstoff 1 in dem Innenraum des ersten Pul- verreservoirs 2 mit einer axialen Kraft F1 in Richtung der Grundplatte 5 beaufschlagt wird. In the first powder reservoir 2 there is a first means 6 for generating an axial force F1, by means of which the powdery material 1 in the interior of the first powder reservoir 2 is subjected to an axial force F1 in the direction of the base plate 5.

In einem Innenraum des zweiten Pulverreservoirs 7 befindet sich ein pulverförmiger Werk- stoff 1 , welcher durch ein zweites Mittel 8 zur Erzeugung mit einer in Richtung des ersten Pulverreservoirs 2 wirkenden zweiten axialen Kraft F2 beaufschlagt wird, in den Figuren angedeutet durch einen Pfeil. Das zweite Mittel 8 zur Erzeugung einer zweiten axialen Kraft F2 ist in der dargestellten Ausführungsform ein Kolben, der beispielsweise auch gleichzeitig der Boden der Kartusche sein kann (die das zweite Reservoir 7 bildet), der innerhalb der Umfangswand (nicht bezeichnet) axial in Richtung zum ersten Reservoir 2 verstellbar ist. In an interior of the second powder reservoir 7 there is a powdery material 1, which is subjected to a second axial force F2 acting in the direction of the first powder reservoir 2 by a second means 8 for generating it, indicated in the figures by an arrow. The second means 8 for generating a second axial force F2 is in the embodiment shown a piston, which can also be the base of the cartridge (which forms the second reservoir 7), for example, which is axially adjustable within the peripheral wall (not designated) in the direction of the first reservoir 2.

Der pulverförmige Werkstoff 1 wird aus dem zweiten Reservoir 7 somit in den Innenraum des ersten Pulverreservoirs 2 gefördert und in diesem komprimiert. The powdery material 1 is thus conveyed from the second reservoir 7 into the interior of the first powder reservoir 2 and compressed therein.

Da sowohl das erste Pulverreservoir 2 als auch das zweite Pulverreservoir 7 zur Grund- platte 5 hin im Befüllbereich 200 geöffnet ausgebildet sind, wird der pulverförmige Werkstoff 1 in den Innenraum des ersten Pulverreservoirs 2 gedrückt, wenn F2 größer als F1 ist. Since both the first powder reservoir 2 and the second powder reservoir 7 are open towards the base plate 5 in the filling area 200, the powdery material 1 is pressed into the interior of the first powder reservoir 2 if F2 is greater than F1.

Ist das erste Pulverreservoir 2 gefüllt, wird das erste Pulverreservoir 2 in horizontaler Rich- tung über die Grundplatte 5 hin zu einem Prozessbereich 100 der Vorrichtung bewegt, an- gedeutet durch einen gestrichelten Pfeil, wobei im Prozessbereich 100 die Grundplatte 5 über einem Substrat 3 unterbrochen ist. Das Substrat 3 weist eine Oberseite 3a auf. Über dem Substrat ist ein Scanner mit Ablenkspiegeln 4.2 zum Ablenken eines gestrichelt ange- deuteten Laserstrahls 4 des Lasers 4.1 angeordnet, wobei der Laser 4.1 hier noch nicht arbeitet. Beim Überfahren der Grundplatte 5 und des Substrats 3 wirkt eine konstante Kraft F1 auf den im ersten Reservoir 1 befindlichen agglomerierenden Werkstoff 1. If the first powder reservoir 2 is filled, the first powder reservoir 2 is moved in a horizontal direction over the base plate 5 to a process area 100 of the device, indicated by a dashed arrow, wherein in the process area 100 the base plate 5 is interrupted above a substrate 3. The substrate 3 has an upper side 3a. A scanner with deflection mirrors 4.2 for deflecting a laser beam 4 of the laser 4.1, indicated by a dashed line, is arranged above the substrate, wherein the laser 4.1 is not yet working here. When moving over the base plate 5 and the substrate 3, a constant force F1 acts on the agglomerating material 1 located in the first reservoir 1.

Figur 3 zeigt schematisch den Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens beim Aufträgen einer ersten Pulverschicht S1 auf die Oberseite des Substrats 3a in welchem das erste Pulverreservoir 2 über die Oberseite 5a der Grundplatte 5 und die Oberseite 3a des Sub- strats 3 bewegt wird, hier in Pfeilrichtung nach rechts. Figure 3 shows schematically the step of the method according to the invention when applying a first powder layer S1 to the upper side of the substrate 3a in which the first powder reservoir 2 is moved over the upper side 5a of the base plate 5 and the upper side 3a of the substrate 3, here in the direction of the arrow to the right.

Dabei fährt das erste Pulverreservoir 2 über das Substrat 3, dessen Oberseite 3a etwas unter der Oberseite 5a der Grundplatte 5 liegt, vorzugsweise genau in der Schichtdicke der zu erzeugenden ersten Pulverschicht S1 oder in der Größenordnung der zu erzeugenden Schichtdicke. Unter weiterer nach unten gerichteter axialer Krafteinwirkung mittels des Kol- bens 6 auf den pulverförmigen agglomerierenden Werkstoff 1 wird dieser mit der Kraft F1 auf die Oberseite des Substrats 3 aufgetragen, wobei sich der agglomerierende Werkstoff 1 wie ein Fluid verhält. The first powder reservoir 2 moves over the substrate 3, the upper side 3a of which lies slightly below the upper side 5a of the base plate 5, preferably exactly in the layer thickness of the first powder layer S1 to be produced or in the order of magnitude of the layer thickness to be produced. With further downward axial force applied by means of the piston 6 to the powdery agglomerating material 1, the latter is applied to the upper side of the substrate 3 with the force F1, whereby the agglomerating material 1 behaves like a fluid.

Es bleibt auf der Oberseite 3a des Substrates 3 eine erste Pulverschicht S1 des Werkstoffes 1 liegen. Die Oberseite 1a der ersten Pulverschicht S1 bildet dabei die Bearbeitungsebene für das selektive Aufschmelzen der ersten Pulverschicht S1 mittels des hier angedeuteten Laserstrahls 4, nachdem das Substrat 3 vollflächig mit der ersten Pulverschicht S1 verse- hen wurde. A first powder layer S1 of the material 1 remains on the upper side 3a of the substrate 3. The upper side 1a of the first powder layer S1 forms the processing plane for the selective melting of the first powder layer S1 by means of the laser beam 4 indicated here, after the substrate 3 has been provided with the first powder layer S1 over its entire surface.

Die Oberseite 1 a der ersten Pulverschicht S1 liegt nach dem Aufträgen insbesondere etwas über der Oberseite 5a der Grundplatte 5 und ist bevorzugt 20 bis 200pm höher als die Oberseite 5a der Grundplatte 5. After application, the upper side 1 a of the first powder layer S1 lies in particular slightly above the upper side 5a of the base plate 5 and is preferably 20 to 200 pm higher than the upper side 5a of the base plate 5.

Die Substratoberseite 3a weist bevorzugt eine Oberflächenbeschaffenheit auf, die gewähr- leistet, dass die erste Pulverschicht S1 des pulverförmigen Werkstoffs 1 vollflächig liegen bleibt. The substrate upper side 3a preferably has a surface finish that ensures that the first powder layer S1 of the powdery material 1 remains in place over the entire surface.

Oberhalb des Substrats 3 sind der Laser 4.1 und der Ablenkspiegel 4.2 des Scanners an- geordnet. The laser 4.1 and the deflection mirror 4.2 of the scanner are arranged above the substrate 3.

Nachdem das erste Pulverreservoir 2 vollständig über das Substrat 3 bewegt wurde, wird die auf dem Substrat 3 aufgebrachte erste Pulverschicht S1 aus dem pulverförmigen Werk- stoff 1 mittels des Laserstrahls 4 des Lasers 4.1 und dessen Ablenkung mittels des Scan- ners 4.2 an den Positionen, die verfestigt werden sollen, selektiv aufgeschmolzen wodurch nach dem Abkühlen zumindest bereichsweise eine solide lasergesinterte Metallschicht 1.1 gebildet wird (siehe Figur 4). After the first powder reservoir 2 has been completely moved over the substrate 3, the first powder layer S1 applied to the substrate 3 from the powdery material 1 is selectively melted by means of the laser beam 4 of the laser 4.1 and its deflection by means of the scanner 4.2 at the positions that are to be solidified, whereby after cooling, a solid laser-sintered metal layer 1.1 is formed at least in some regions (see Figure 4).

Das Substrat 3 wird nun entsprechend der geforderten Schichtdicke der nächsten zu er- zeugenden Pulverschicht abgesenkt (siehe Figur 5) und eine weitere Pulverschicht, hier eine zweite Pulverschicht S2 aus dem pulverförmigen Werkstoff 1 , durch eine axiale Bewe- gung (gestrichelter Pfeil) des ersten Pulverreservoirs 2 auf die erste Schicht S1 aufgetra- gen, wobei ebenfalls die Kraft F1 wirkt. Die Oberseite 2a der zweiten Pulverschicht S2 bildet nun die neue Bearbeitungsebene. Anschließend wird die zweite Schicht S2 partiell aufge- schmolzen, so dass zumindest bereichsweise eine solide lasergesinterte Metallschicht ge- bildet wird. The substrate 3 is now lowered according to the required layer thickness of the next powder layer to be produced (see Figure 5) and a further powder layer, here a second powder layer S2 made of the powdery material 1, is applied to the first layer S1 by an axial movement (dashed arrow) of the first powder reservoir 2, whereby the force F1 also acts. The top side 2a of the second powder layer S2 now forms the new processing level. The second layer S2 is then partially melted so that a solid laser-sintered metal layer is formed at least in some areas.

Während der horizontalen Bewegung des ersten Pulverreservoirs 2 über der Grundplatte 5 wird der in dem ersten Pulverreservoir 2 befindliche pulverförmige Werkstoff 1 vorzugs- weise weiter durch das erste Mittel 6 zur Erzeugung einer axialen Kraft F1 komprimiert und in Richtung zur Grundplatte 5 und zum Substrat 3 bzw. zur aufgetragenen lasergesinterten Schicht mit der konstanten Kraft F 1 beaufschlagt. Die Grundplatte 5 ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass während des Überfahrens mit dem ersten Pulverreservoir 2 kein oder fast kein pulverförmiger Werkstoff 1 auf der Grundplatte 5 liegen bleibt. During the horizontal movement of the first powder reservoir 2 over the base plate 5, the powdery material 1 located in the first powder reservoir 2 is preferably further compressed by the first means 6 for generating an axial force F1 and is subjected to the constant force F1 in the direction of the base plate 5 and the substrate 3 or the applied laser-sintered layer. The base plate 5 is preferably designed in such a way that no or almost no powdery material 1 remains on the base plate 5 while the first powder reservoir 2 is moving over it.

Der Laser 4.1 ist vorzugsweise ein Faserlaser. Es wird beispielsweise ein Infrarotlaser oder ein Laser mit anderer Wellenlänge eingesetzt. Ggf. ist auch die Verwendung einer anderen Energiequelle möglich, beispielsweise Elektronenstrahlen oder mittels LEDs ausgesendete Strahlen. The laser 4.1 is preferably a fiber laser. For example, an infrared laser or a laser with a different wavelength is used. If necessary, the use of another energy source is also possible, for example electron beams or beams emitted by LEDs.

In Figur 6 ist eine erfindungsgemäße Variante der Vorrichtung dargestellt, bei welcher die Grundplatte 5 neben dem Substrat 3 in Auftragsrichtung (Pfeilrichtung) eine Vertiefung 5.1 aufweist, durch welche eine Barriere B ausgebildet wird. Diese verhindert, dass das Pulver darüber hinaus auf die Oberseite 5a der Grundplatte 5 aufgetragen wird. Figure 6 shows a variant of the device according to the invention, in which the base plate 5 has a recess 5.1 next to the substrate 3 in the application direction (arrow direction), through which a barrier B is formed. This prevents the powder from being applied beyond the upper side 5a of the base plate 5.

Die Oberseite 1a der hier ersten Schicht S1 , die auf der Oberseite 3a des Substrates 3 aufgetragen ist, bildet ebenfalls die Bearbeitungsebene über dem Substrat 3. The upper side 1a of the first layer S1, which is applied to the upper side 3a of the substrate 3, also forms the processing plane above the substrate 3.

Die Oberseite 1a liegt ebenfalls bevorzugt 20 p.m bis 200 p.m über der Oberseite 5a des Substrats 3. The upper side 1a is also preferably located 20 p.m to 200 p.m above the upper side 5a of the substrate 3.

Bei der Variante nach Figur 6 wird das Pulver in Form des agglomerierenden Werkstoffs 1 unidirektional in Pfeilrichtung aufgetragen, wobei die erste Kraft F1 wirkt Danach wird das Lasersintern durchgeführt und dann die nächste Pulverschicht in Pfeilrich- tung aufgetragen. Die Rückbewegung des ersten Pulverreservoirs 2 erfolgt entgegen der Pfeilrichtung vor oder nach dem Lasersintern. Bei der Rückbewegung wird bei unidirektio- naler Arbeitsweise keine Pulverschicht aufgetragen. In the variant according to Figure 6, the powder in the form of the agglomerating material 1 is applied unidirectionally in the direction of the arrow, whereby the first force F1 acts Laser sintering is then carried out and the next powder layer is then applied in the direction of the arrow. The return movement of the first powder reservoir 2 takes place in the opposite direction to the arrow before or after laser sintering. During the return movement, no powder layer is applied when working unidirectionally.

In einer weiteren Variante wird beim Hin- und Herfahren des Pulverreservoirs 2 in jede Richtung das Pulver 1 aufgetragen und danach partiell aufgeschmolzen. Das Pulver 1 wird somit in einer ersten Richtung aufgetragen und partiell aufgeschmolzen und dann in die andere Richtung aufgetragen und anschließend partiell aufgeschmolzen. Bei diesem bidi- rektionalen Aufträgen, bei dem immer die erste Kraft F1 auf den agglomerierenden Werk- stoff 1 wirkt, weisen die an der Unterseite des Reservoirs vorhandenen Rakel 9 bevorzugt die gleiche Höhe an ihren Unterkanten 9.1 auf (siehe Figuren 7-9). Das Substrat 3 wird vor dem Aufträgen jeder Pulverschicht abgesenkt. In a further variant, the powder 1 is applied and then partially melted in each direction as the powder reservoir 2 moves back and forth. The powder 1 is thus applied in a first direction and partially melted and then applied in the other direction and then partially melted. In this bidirectional application, in which the first force F1 always acts on the agglomerating material 1, the doctor blades 9 on the underside of the reservoir preferably have the same height on their lower edges 9.1 (see Figures 7-9). The substrate 3 is lowered before each powder layer is applied.

Bei diesem bidirektionalen Aufträgen kann in jeder Auftragsrichtung eine Barriere B vorge- sehen sein. In these bidirectional applications, a barrier B can be provided in each application direction.

Figur 7 zeigt eine Variante zum bidirektionalen Aufträgen, bei welcher ebenfalls eine Ver- tiefung 5.1 in der Grundplatte 5 vorhanden ist, die sich hier beidseitig zum Substrat 3 er- streckt, wodurch in beide Bewegungsrichtungen des ersten Reservoirs 2 jeweils eine Bar- riere B in Form eines Absatzes gebildet wird. Figure 7 shows a variant for bidirectional application, in which a recess 5.1 is also present in the base plate 5, which here extends on both sides to the substrate 3, whereby a barrier B in the form of a shoulder is formed in both directions of movement of the first reservoir 2.

Gemäß Figur 8 wird eine Barriere B durch Leisten L gebildet, die in der Vertiefung 5.1 der Grundplatte 5 beidseitig zum Substrat 3 und quer zur Bewegungsrichtung ersten Pulverre- servoirs 2 des angeordnet sind. Die in Richtung zum zweiten Pulverreservoir 2 weisenden Seiten der Leisten L bilden dabei die Barriere B. According to Figure 8, a barrier B is formed by strips L which are arranged in the recess 5.1 of the base plate 5 on both sides of the substrate 3 and transversely to the direction of movement of the first powder reservoir 2. The sides of the strips L pointing in the direction of the second powder reservoir 2 form the barrier B.

Figur 9 zeigt eine Ausführungsvariante, bei der die Grundplatte 5 keine Vertiefung aufweist, wobei die Leisten L auf der Oberseite 5a der Grundplatte 5 ebenfalls beidseitig zum Sub- strat 3 positioniert sind und mit ihren zum zweiten Pulverreservoir 2 weisenden Seiten eben- falls eine Barriere B für die aufzutragende Pulverschicht aus Pulver 1 bilden. Figure 9 shows an embodiment variant in which the base plate 5 has no recess, wherein the strips L on the upper side 5a of the base plate 5 are also positioned on both sides of the substrate 3 and, with their sides facing the second powder reservoir 2, also form a barrier B for the powder layer of powder 1 to be applied.

In den drei vorgenannten Varianten wird das Pulver 1 mittels des ersten Reservoirs 2 bidi- rektional, d.h. in Richtung der gestrichelten Pfeile hin- und hergehend abwechselnd aufge- tragen. Es ist bei einer Verwendung von beispielsweise Leisten L mit Barriere B wie in den Figuren 8 und 9 dargestellt möglich, die Leisten L in Richtung zum Substrat 3 und davon weg ver- stellbar anzuordnen, was durch die Pfeile angedeutet ist. Durch diese ortsveränderliche Anordnung der Barriere/n B ist es möglich den Abstand der Barriere B zum Substrat 3 an die Beschichtungseigenschaften des Pulvers 1 bzw. die agglomerierenden Eigenschaften des Pulvers 1 anzupassen. In the three variants mentioned above, the powder 1 is applied bidirectionally by means of the first reservoir 2, ie alternately moving back and forth in the direction of the dashed arrows. When using, for example, strips L with barrier B as shown in Figures 8 and 9, it is possible to arrange the strips L so that they can be adjusted towards and away from the substrate 3, as indicated by the arrows. This variable arrangement of the barrier(s) B makes it possible to adapt the distance of the barrier B from the substrate 3 to the coating properties of the powder 1 or the agglomerating properties of the powder 1.

Gemäß nicht dargestellter Ausführungsvarianten kann die Verwendung der ortsveränderli- chen Barriere auch für das unidirektionale Aufträgen gemäß Figur 6 angewendet werden. According to embodiments not shown, the use of the portable barrier can also be applied for unidirectional applications as shown in Figure 6.

Bei der Variante gemäß Figur 10 wird der pulverförmige Werkstoff in einer Richtung mit größerer Höhe aufgetragen und danach in der entgegengesetzten Richtung auf die ge- wünschte Höhe h abgezogen. Das Aufträgen des pulverförmigen Werkstoffs 1 erfolgt dabei unidirektional hier von links nach rechts und das Abziehen von rechts nach links. In the variant according to Figure 10, the powdered material is applied in one direction with a greater height and then removed in the opposite direction to the desired height h. The application of the powdered material 1 takes place unidirectionally, here from left to right, and the removal from right to left.

Dazu weist das Pulverreservoir 2 in Auftragsrichtung unten eine erste Rakel 9 mit einer unteren Kante 9.1 und dazu entgegengesetzt in einer Abzugsrichtung (Pfeilrichtung) eine zweite Rakel 10, mit einer Unterkante 10.1 , wobei die untere Kante 9.1 der ersten Rakel 9 einen geringeren Abstand zur Oberseite 5a der Grundplatte 5 aufweist als die untere Kante 10.1 der zweiten Rakel 10. For this purpose, the powder reservoir 2 has a first doctor blade 9 with a lower edge 9.1 in the application direction and, opposite thereto in a withdrawal direction (arrow direction), a second doctor blade 10 with a lower edge 10.1, wherein the lower edge 9.1 of the first doctor blade 9 has a smaller distance to the upper side 5a of the base plate 5 than the lower edge 10.1 of the second doctor blade 10.

Beim Überfahren des Substrats 3 in Auftragsrichtung - hier nach rechts, wird eine höhere erste Schicht S1 mit einer höheren Oberseite 1a‘ auf dem Substrat 3 aufgebracht, entspre- chend der Höhe der zweiten Rakel 10. Beim nachfolgenden Abziehen in die Gegenrichtung - hier nach links, wird das Pulver auf die Höhe der Bearbeitungsebene 1a mittels der ersten Rakel 9 abgezogen und dann aufgeschmolzen. When moving over the substrate 3 in the application direction - here to the right - a higher first layer S1 with a higher top side 1a' is applied to the substrate 3, corresponding to the height of the second doctor blade 10. During the subsequent removal in the opposite direction - here to the left, the powder is removed to the height of the processing plane 1a by means of the first doctor blade 9 and then melted.

Das Einstellen der unterschiedlichen Höhen der Rakel 9, 10 kann beispielsweise durch eine Schrägstellung des Pulverreservoirs 2 um einen Winkel a zwischen einer Längsachse A des Reservoirs 2 und der Oberseite 5a der Grundplatte 5 in Auftragsrichtung realisiert wer- den. The adjustment of the different heights of the doctor blades 9, 10 can be realized, for example, by an inclination of the powder reservoir 2 by an angle a between a longitudinal axis A of the reservoir 2 and the upper side 5a of the base plate 5 in the application direction.

Beim Zurückfahren des ersten Reservoirs 2 in Abzugsrichtung wird somit der Pulverüber- schuss mittels der ersten Rakel 9 auf die richtige Höhe h egalisiert/abgezogen. When the first reservoir 2 is moved back in the withdrawal direction, the excess powder is equalized/removed to the correct height h by means of the first doctor blade 9.

Anschließend kann in der sich über dem Substrat 3 befindlichen Bearbeitungsebene der- Oberseite 1a der ersten Schicht S1 das Aufschmelzen des Pulvers 1 erfolgen. Die Höhe H des aufgetragenen Pulvers 1 beträgt bei dem vorgenannt zu Figur 10 beschrie- benen unidirektionalen Aufträgen in etwa das 2 bis 10-fache der Höhe h der abgezogenen Schicht S1... S2 usw. Subsequently, the powder 1 can be melted in the processing plane of the upper side 1a of the first layer S1 located above the substrate 3. The height H of the applied powder 1 in the unidirectional application described above in relation to Figure 10 is approximately 2 to 10 times the height h of the removed layer S1... S2 etc.

Die Schichtdicke der jeweils egalisierten Schicht S1 , S2... usw. vor der Laserbearbeitung beträgt bevorzugt das Ein- bis Vierfache der Partikelgröße des Pulvers 1 . The layer thickness of the respective equalized layer S1, S2... etc. before laser processing is preferably one to four times the particle size of the powder 1.

Nach der Fertigstellung des Mikrobauteils oder der Mikrokomponente wird das Mikrobauteil oder die Mikrokomponente von dem Substrat 3 getrennt, beispielsweise durch Drahterodie- ren. After completion of the micro part or micro component, the micro part or micro component is separated from the substrate 3, for example by wire erosion.

Das Substrat besteht bevorzugt aus einem metallischen Material, z,B, rostfreiem Stahl oder Titan oder Keramik. Nach dem Abtrennen eines Bauteils vom Substrat kann die Oberfläche des Substrats so bearbeitet werden, dass diese wieder in einem weiteren Verfahren zur Herstellung von Mikrobauteilen als Substrat verwendet werden kann. Dazu wird dessen Oberfläche beispielsweise überschliffen und danach beispielsweise mittels Laser struktu- riert. The substrate preferably consists of a metallic material, e.g. stainless steel or titanium or ceramic. After a component has been separated from the substrate, the surface of the substrate can be processed so that it can be used again as a substrate in another process for producing microcomponents. For this purpose, its surface is ground, for example, and then structured, for example using a laser.

Bezugszeichenliste List of reference symbols

Bezugszeichen zu Figur 1 - Stand der Technik Reference numerals for Figure 1 - State of the art

T pulverförmiger Werkstoff T powdered material

2‘ Pulverreservoir 2‘ powder reservoir

3‘ Substrat 3‘ Substrat

4‘ Laserstrahl 4‘ laser beam

B Bauteil B Component

M dreidimensionales CAD-Modell M three-dimensional CAD model

Bezugszeichen zu den Figuren 2 bis 7 Reference numbers for Figures 2 to 7

1 pulverförmiger Werkstoff 1 powdered material

1a Oberseite der ersten Pulverschicht S1 / Bearbeitungsebene 1a' Oberseite der in Auftragsrichtung aufgetragenen Schicht S11a Top side of the first powder layer S1 / processing level 1a' Top side of the layer S1 applied in the application direction

1.1 solide lasergesinterte Metallschicht 1.1 solid laser sintered metal layer

2 erstes Pulverreservoir 2 first powder reservoir

2a Oberseite der zweiten Pulverschicht S2 / Bearbeitungsebene2a Top of the second powder layer S2 / processing level

3 Substrat 3 Substrat

3a Oberseite des Substrats 3a Top of the substrate

4 Laserstrahl 4 Laser beam

4.1 Laser 4.1 Laser

4.2 Ablenkspiegel des Scanners 4.2 Scanner deflection mirror

5 Grundplatte 5 Base plate

5.1 Vertiefung 5.1 Deepening

5a Oberseite der Grundplatte 5a Top of the base plate

6 erstes Mittel zur Erzeugung einer axialen Kraft 6 first means for generating an axial force

7 zweites Pulverreservoir 7 second powder reservoir

8 zweites Mittel zur Erzeugung einer axialen Kraft 8 second means for generating an axial force

9 erste Rakel 9 first squeegee

9.1 Unterkante der ersten Rakel 9.1 Lower edge of the first squeegee

10 zweite Rakel 10 second squeegees

10.1 Unterkante der zweiten Rakel 10.1 Lower edge of the second squeegee

100 Prozessbereich 200 Befüllbereich B Barriere F1 erste axiale Kraft F2 zweite axiale Kraft L Leiste 100 Process area 200 Filling area B Barrier F1 first axial force F2 second axial force L Bar

S1 erste Schicht S2 zweite Schicht α Neigungswinkel S1 first layer S2 second layer α inclination angle

Claims

Patentansprüche Patent claims 1. Verfahren zur Herstellung von Mikrobauteilen und Mikrokomponenten durch additive Fertigung mittels Mikro Laser Sintern, wobei ein pulverförmiger agglomerierender Werkstoff (1) aus einem ersten Pulverreservoir (2) schichtweise aufgetragen und nach dem Aufträgen mittels Laserstrahl (4) aufgeschmolzen wird, dadurch gekenn- zeichnet, dass der in dem in Richtung einer Bearbeitungsebene geöffneten ersten Pulverreservoir (2) befindliche Werkstoff (1) agglomerierendes Pulver ist, dessen Par- tikelgröße (1) maximal 20 p.m beträgt und dass der agglomerierende Werkstoff (1) zu- mindest während des Auftragens in einem Prozessbereich (100) mit einer Kraft (F1) in Richtung eines Substrats (3) beaufschlagt wird, durch welche der agglomerieren- der Werkstoff (1) sich beim Aufträgen wie ein Fluid verhält. 1. Method for producing micro parts and micro components by additive manufacturing using micro laser sintering, wherein a powdery agglomerating material (1) is applied layer by layer from a first powder reservoir (2) and is melted after application by means of a laser beam (4), characterized in that the material (1) located in the first powder reservoir (2) open in the direction of a processing plane is agglomerating powder whose particle size (1) is a maximum of 20 p.m and that the agglomerating material (1) is subjected to a force (F1) in the direction of a substrate (3) at least during application in a process area (100), by means of which the agglomerating material (1) behaves like a fluid during application. 2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft (F1) zumindest beim Aufträgen des agglomerierenden Werkstoffs (1) im Prozessbereich (100) 5 N bis 50 N beträgt. 2. Method according to claim 1, characterized in that the force (F1) is 5 N to 50 N at least when applying the agglomerating material (1) in the process area (100). 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft (F1) sowohl bei einem Befüllen des ersten Pulverreservoirs (2) als auch beim Überfahren einer Grundplatte (5) und des Substrats (3) in dem Prozessbereich (100) wirkt, wobei das erste Pulverreservoir (2) aus einem unterhalb der Bearbei- tungsebene angeordneten und in Richtung der Bearbeitungsebene hin geöffnet aus- gebildet zweiten Pulverreservoir (7) in einem Befüllbereich (200) befüllt wird, wobei in dem zweiten Pulverreservoir (7) eine in Richtung der Bearbeitungsebene wirkende axiale Kraft (F2) auf den im Innenraum befindlichen pulverförmigen Werkstoff (1) wirkt und durch eine Unterbrechung der Grundplatte (5) in dem Befüllbereich (200) der pul- verförmige Werkstoff (1) aus dem unterhalb des Befüllbereichs (200) angeordneten zweiten Pulverreservoir (7) in das oberhalb des Befüllbereichs (200 befindliche erste Pulverreservoir (2) gedrückt wird, wenn die Kraft (F2) im zweiten Pulverreservoir (7) größer ist als die Kraft (F1) im ersten Pulverreservoir (2). 3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the force (F1) acts both when filling the first powder reservoir (2) and when moving over a base plate (5) and the substrate (3) in the process area (100), wherein the first powder reservoir (2) is filled from a second powder reservoir (7) arranged below the processing plane and open in the direction of the processing plane in a filling area (200), wherein in the second powder reservoir (7) an axial force (F2) acting in the direction of the processing plane acts on the powdery material (1) located in the interior and by interrupting the base plate (5) in the filling area (200) the powdery material (1) is drawn from the second powder reservoir (7) arranged below the filling area (200) into the first powder reservoir (2) located above the filling area (200). is pressed when the force (F2) in the second powder reservoir (7) is greater than the force (F1) in the first powder reservoir (2). 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, aufweisend die Schritte: a. Verdichten des pulverförmigen Werkstoffes (1) in einem in Richtung einer Bearbeitungsebene offenen ersten Pulverreservoir (2) durch eine axiale Druckausübung mit der ersten Kraft (F1) auf den pulverförmigen agglome- rierenden Werkstoff (1) in Richtung des Substrats (3) im Prozessbereich (100), b. Aufträgen und Ausbilden einer ersten Pulverschicht des pulverförmigen ag- glomerierenden Werkstoffes (1) auf die strukturierte Oberseite (3a) des Sub- strats (3) durch Verfahren des ersten Pulverreservoirs (2) parallel zu der Oberseite des Substrats (3a) bei gleichzeitig wirkender Kraftausübung auf den pulverförmigen agglomerierenden Werkstoff (1) in Richtung der Ober- seite (3a) des Substrats (3); c. Selektives Aufschmelzen der ersten Pulverschicht (S1) durch einen Laser- strahl (4); d. Absenken des Substrats (3) und e. Aufträgen des verdichteten pulverförmigen agglomerierenden Werkstoffes (1) aus dem ersten Pulverreservoir (2) bei gleichzeitig wirkender Kraftaus- übung auf den pulverförmigen Werkstoff (1) auf der ersten selektiv aufge- schmolzenen Pulverschicht oder auf weiteren bereits ausgebildeten und se- lektiv aufgeschmolzenen Pulverschichten und Ausbilden weiterer Pulver- schichten die selektiv aufgeschmolzen werden bis zur Fertigstellung des Mikrobauteils oder der Mikrokomponente, wobei vor dem Aufträgen jeder weiteren Pulverschicht ein Absenken des Substrats (3) erfolgt. 4. Method according to claim 1 or 2, comprising the steps of: a. Compacting the powdery material (1) in a first powder reservoir (2) open in the direction of a processing plane by an axial Exerting pressure with the first force (F1) on the powdery agglomerating material (1) in the direction of the substrate (3) in the process area (100), b. Applying and forming a first powder layer of the powdery agglomerating material (1) on the structured upper side (3a) of the substrate (3) by moving the first powder reservoir (2) parallel to the upper side of the substrate (3a) while simultaneously exerting force on the powdery agglomerating material (1) in the direction of the upper side (3a) of the substrate (3); c. Selectively melting the first powder layer (S1) using a laser beam (4); d. Lowering the substrate (3) and e. Applying the compacted powdery agglomerating material (1) from the first powder reservoir (2) while simultaneously exerting force on the powdery material (1) on the first selectively melted powder layer or on further already formed and selectively melted powder layers and forming further powder layers which are selectively melted until the micro part or the micro component is completed, wherein the substrate (3) is lowered before each further powder layer is applied. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Pulverreservoir (2) nach dem Befüllen mit dem pulverförmigen agglomerierenden Werkstoff (1) und dem Verdichten des pulverförmigen Werkstoffes (1) über eine Grund- platte (5) und das Substrat (3) horizontal bewegt wird, wobei eine konstante erste Kraft (F1) wirkt und der agglomerierende Werkstoff (1) sich durch die Kraft (F1) zumindest beim Aufträgen des agglomerierenden Werkstoffes (1) im Prozessbereich (100) wie ein Fluid verhält. 5. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the first powder reservoir (2) is moved horizontally over a base plate (5) and the substrate (3) after filling with the powdery agglomerating material (1) and compacting the powdery material (1), a constant first force (F1) acting and the agglomerating material (1) behaving like a fluid due to the force (F1), at least when applying the agglomerating material (1) in the process area (100). 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass beim Be- füllen des ersten Pulverreservoirs (1) die zweite Kraft (F2) 30 N bis 50 N beträgt. 6. Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that when filling the first powder reservoir (1) the second force (F2) is 30 N to 50 N. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei nach der Fertigstellung des Mik- robauteils oder der Mikrokomponente das Mikrobauteil oder die Mikrokomponente von dem Substrat (3) getrennt wird, wobei das Trennen bevorzugt mittels Drahterodieren erfolgt. 7. Method according to one of claims 1 to 6, wherein after completion of the micro-component or the micro-part, the micro-component or the micro-part is separated from the substrate (3), wherein the separation is preferably carried out by means of wire erosion. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei zum Aufschmelzen der ersten und/oder weiterer Pulverschichten des agglomerierenden Werkstoffs (1) ein Infrarot- Faserlaser verwendet wird. 8. Method according to one of claims 1 to 7, wherein an infrared fiber laser is used to melt the first and/or further powder layers of the agglomerating material (1). 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei als pulverförmiger agglomerieren- der agglomerierende Werkstoff (1) ein metallischer oder keramischer Werkstoff ver- wendet wird. 9. Method according to one of claims 1 to 8, wherein a metallic or ceramic material is used as the powdery agglomerating material (1). 10. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Vorrichtung eine horizontal ausgerichtete Grundplatte (5) aufweist, die in ei- nem Prozessbereich (100) oberhalb eines Substrates (3) zumindest bereichsweise un- terbrochen ist und mit einem oberhalb der Grundplatte (5) und über der Grundplatte (5) horizontal verfahrbar angeordnetem ersten Pulverreservoir (2) mit einem Innenraum zur Aufnahme eines pulverförmigen agglomerierenden Werkstoffes (1) dadurch ge- kennzeichnet, dass das erste Pulverreservoir (2) in Richtung der Grundplatte (5) und eines innerhalb der Grundplatte (5) angeordneten Substrats (3) hin geöffnet ausgebil- det ist und wobei das erste Pulverreservoir (2) in seinem Innenraum erste Mittel (6) zur Erzeugung einer in Richtung der Grundplatte (5) und des Substrats (3) wirkenden axi- alen ersten Kraft (F1) auf den im Innenraum befindlichen pulverförmigen agglomerie- renden Werkstoff (1) aufweist, durch welche der agglomerierende Werkstoff (1) sich zumindest beim Aufträgen im Prozessbereich (100) wie ein Fluid verhält, wobei der agglomerierende Werkstoff (1) eine Partikelgröße von maximal 20 p.m aufweist. 10. Device for carrying out a method according to one of claims 1 to 9, wherein the device has a horizontally aligned base plate (5) which is at least partially interrupted in a process area (100) above a substrate (3) and with a first powder reservoir (2) arranged horizontally above the base plate (5) and above the base plate (5) with an interior for receiving a powdery agglomerating material (1), characterized in that the first powder reservoir (2) is designed to be open in the direction of the base plate (5) and a substrate (3) arranged within the base plate (5), and wherein the first powder reservoir (2) has in its interior first means (6) for generating an axial first force (F1) acting in the direction of the base plate (5) and the substrate (3) on the powdery agglomerating material (1) located in the interior, by means of which the agglomerating material (1) behaves like a fluid at least when applied in the process area (100), wherein the agglomerating material (1) has a particle size of maximum 20 p.m. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Pulverreser- voir (2) in seinem Innenraum erste Mittel (6) zur Erzeugung der in Richtung der Grund- platte (5) und des Substrats (3) wirkenden axialen Kraft (F1) auf den im Innenraum befindlichen pulverförmigen agglomerierenden Werkstoff (1) aufweist, die auch beim Befüllen des ersten Pulverreservoirs (2) in einem Befüllbereich (200) wirkt und dass die Vorrichtung ein zweites Pulverreservoir (7) mit einem Innenraum zur Aufnahme eines pulverförmigen agglomerierenden Werkstoffes (1) aufweist, wobei das zweite Pulver- reservoir (7) zweite Mittel (8) zur Erzeugung einer in Richtung zum ersten Pulverreser- voir (2) wirkenden zweiten Kraft (F2) auf den im Innenraum befindlichen pulverförmigen Werkstoff (1) aufweist, wobei die Grundplatte (5) eine Unterbrechung in dem Befüllbe- reich (200) aufweist und sowohl das erste Pulverreservoir (2) als auch das zweite Pul- verreservoir (7) zur Grundplatte (5) hin geöffnet ausgebildet sind und der pulverförmige agglomerierende Werkstoff (1) aus dem unterhalb des Befüllbereichs (200) angeord- neten zweiten Pulverreservoir (7) in das oberhalb des Befüllbereichs (200) befindliche erste Pulverreservoir (2) drückbar ist, wenn die zweite Kraft (F2) im zweiten Pulverre- servoir (7) größer ist als die erste Kraft (F1) im ersten Pulverreservoir (2). 11. Device according to claim 10, characterized in that the first powder reservoir (2) has in its interior first means (6) for generating the axial force (F1) acting in the direction of the base plate (5) and the substrate (3) on the powdery agglomerating material (1) located in the interior, which also acts when filling the first powder reservoir (2) in a filling area (200) and that the device has a second powder reservoir (7) with an interior for receiving a powdery agglomerating material (1), wherein the second powder reservoir (7) has second means (8) for generating a second force (F2) acting in the direction of the first powder reservoir (2) on the powdery material (1) located in the interior, wherein the base plate (5) has an interruption in the filling area (200) and both the first powder reservoir (2) and the second powder reservoir (7) are open towards the base plate (5) and the powdery agglomerating material (1) can be pressed from the second powder reservoir (7) arranged below the filling area (200) into the first powder reservoir (2) located above the filling area (200) when the second force (F2) in the second powder reservoir (7) is greater than the first force (F1) in the first powder reservoir (2). 12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung im Prozessbereich (100) ein unterhalb einer Bearbeitungsebene angeordnetes Sub- strat (3) mit einer strukturierten Oberseite (3a) zur Aufnahme einer ersten Pulverschicht (S1) aufweist, wobei die Bearbeitungsebene durch die Oberseite (1a) des im Bereich des Substrats (3) aufgetragenen pulverförmigen Werkstoffs (1) gebildet wird. 12. Device according to claim 10 or 11, characterized in that the device in the process area (100) has a substrate (3) arranged below a processing plane with a structured upper side (3a) for receiving a first powder layer (S1), wherein the processing plane is formed by the upper side (1a) of the powdery material (1) applied in the region of the substrate (3). 13. Vorrichtung nacheinem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberseite (3a) des Substrates (3) derart strukturiert ist, dass die Struktur der Substrat- oberfläche an die Partikelgröße des pulverförmigen agglomerierenden Werkstoffes (1) angepasst ist. 13. Device according to one of claims 10 to 12, characterized in that an upper side (3a) of the substrate (3) is structured such that the structure of the substrate surface is adapted to the particle size of the powdery agglomerating material (1). 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine unterhalb der Bearbeitungsebene angeordnete Grundplatte (5) aufweist. 14. Device according to one of claims 10 to 13, characterized in that it has a base plate (5) arranged below the processing plane. 15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (5) in Auftragsrichtung neben dem Substrat (3) eine Vertiefung (5.1) auf- weist, durch welche eine, das darüber hinaus Schieben des Pulvers verhindernde, Bar- riere (5.2) gebildet wird. 15. Device according to one of claims 10 to 14, characterized in that the base plate (5) has a recess (5.1) next to the substrate (3) in the application direction, through which a barrier (5.2) preventing the powder from being pushed beyond is formed. 16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Pulverreservoir (2) bei einem bidirektionalen Pulverauftrag quer zur Bewegungs- richtung beidseitig zum/am ersten Pulverreservoir (2) Rakel (9) aufweist, deren Unter- kanten (9.1) den gleichen Abstand zur Oberseite (5a) der Grundplatte (5) aufweisen. 16. Device according to one of claims 10 to 15, characterized in that the first powder reservoir (2) has doctor blades (9) on both sides of/on the first powder reservoir (2) in the case of bidirectional powder application transversely to the direction of movement, the lower edges (9.1) of which are at the same distance from the upper side (5a) of the base plate (5). 17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem unidirektionalen Pulverauftrag das erste Pulverreservoir (2) in einer Auftrags- richtung eine erste Rakel (9) und in einer entgegengesetzte Abzugsrichtung eine zweite Rakel (10) aufweist, wobei die untere Kante (9.1) der ersten Rakel (9) einen geringeren Abstand zur Oberseite (5a) der Grundplatte (5) aufweist als die untere Kante (10.1) der zweiten Rakel (10). 17. Device according to one of claims 10 to 16, characterized in that in a unidirectional powder application the first powder reservoir (2) has a first doctor blade (9) in an application direction and a second doctor blade (10) in an opposite withdrawal direction, wherein the lower edge (9.1) of the first doctor blade (9) has a smaller distance to the upper side (5a) of the base plate (5) than the lower edge (10.1) of the second doctor blade (10). 18. Vorrichtung nach Anspruch 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Pul- verreservoir (7) in Form einer mit Pulver vorgefüllten Kartusche ausgebildet ist, deren Boden in Richtung zum ersten Pulverreservoir mit der zweiten Kraft (F2) motorisch verschiebbar ist. 18. Device according to claims 10 to 17, characterized in that the second powder reservoir (7) is designed in the form of a cartridge prefilled with powder, the bottom of which can be displaced by motor in the direction of the first powder reservoir with the second force (F2). 19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 18, weiterhin aufweisend einen Laser und Scanner (4.1) zum Aufschmelzen der ersten Pulverschicht und/oder weiterer Pul- verschichten und zur Strukturierung des Substrates (3). 19. Device according to one of claims 10 to 18, further comprising a laser and scanner (4.1) for melting the first powder layer and/or further powder layers and for structuring the substrate (3).
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