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WO2016113107A1 - Bauweise mit gestapelten bauplatten und vorgehensweise bei einer am-anlage - Google Patents

Bauweise mit gestapelten bauplatten und vorgehensweise bei einer am-anlage Download PDF

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Publication number
WO2016113107A1
WO2016113107A1 PCT/EP2015/081356 EP2015081356W WO2016113107A1 WO 2016113107 A1 WO2016113107 A1 WO 2016113107A1 EP 2015081356 W EP2015081356 W EP 2015081356W WO 2016113107 A1 WO2016113107 A1 WO 2016113107A1
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WO
WIPO (PCT)
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powder
component
components
powder bed
substrate
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2015/081356
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English (en)
French (fr)
Inventor
Olga Deiss
Julian Timmermann
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.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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 Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of WO2016113107A1 publication Critical patent/WO2016113107A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • B22F5/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
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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

  • the invention relates to a sandwich construction and Vorgehe way in an AM system.
  • the component similar to the 3D printing layer ⁇ wise generated from bottom to top.
  • Working chamber could accommodate more components. Before a new part can be manufactured, the chamber must additionally be completely cleaned of the granulate.
  • FIG. 2 is a plant according to the invention.
  • the description and the figures represent only embodiments of the invention.
  • extensible substrates building platforms
  • the floors are located in a cassette next to the installation space.
  • the substrates adjustably designed in their extension height ⁇ .
  • space for components of different sizes can be optimally used.
  • the new mobile substrates do not rest on the underlying components but can be supported externally (eg laterally).
  • FIG 1 shows an AM system 1 'according to the prior art.
  • Plant 1 'for AM includes a substrate 28 that can be moved to apply new layers of powders to the work area over and over again.
  • On the substrate 28 applied powder is selectively compressed to a component 22. Not verfestig ⁇ tes powder in the powder bed 25. The powder remains comes from a pre ⁇ rats region 4, wherein the loose powder 7 via a slider 13 on the component to be produced 22, which was selectively compressed in the powder bed 25, redistributed.
  • this powder is then recompressed again.
  • FIG. 2 shows a device 1 according to the invention.
  • the device 1 also has a substrate 28 'which can be displaced downwards. On this substrate 28 ', a component 22' or more components 22 ', 22' 'compressed side by side.
  • the compression is preferably carried out by means of a laser 16 which emits laser beams, the laser beams being moved by means of a mirror 19 over the first powder bed 26 'in order to densify the powder bed 26' selectively with respect to the components 22 ',.
  • the substrate may be a large-area compression of a powder layer.
  • the substrate is thus produced from the powder bed.
  • a further loose powder layer is preferably applied over the finished component 22 ', 22''and then by means of the magazine 50 for substrates, a further, second substrate 28''is applied to which, as in the prior art, powder is applied , which is selectively compacted and new components 22 ''', 22 IV can be made in the same or similar form or in very different forms.
  • the supply area for the powder is not explicitly illustrated, but is present and can be present on the same side as the magazine 50 or elsewhere and runs in the same manner as in FIG. 1.

Landscapes

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Abstract

Durch die Verwendung von mehreren Substraten in einer Aufbauvorrichtung einer Anlage für Additive Manufacturing werden Rüstzeiten eingespart.

Description

BAUWEISE MIT GESTAPELTEN BAUPLATTEN UND VORGEHENSWEISE BEI EINER AM-ANLAGE
Die Erfindung betrifft eine Sandwichbauweise und Vorgehe weise bei einer AM-Anlage.
Bauteile mit komplexer geometrischer Form lassen sich durch spanende Fertigungsverfahren nur sehr aufwändig oder gar nicht realisieren. Standardmäßig werden solche Teile dann über verschiedene Gießverfahren erzeugt. Allerdings ist das Anfertigen einer Gießform teuer und man hat mit enormen Wartezeiten zu rechnen. Für große Massenproduktionen und Serienfertigungen, wo man genügend Vorlaufzeit hat, ist dieses Ver¬ fahren rentabel und akzeptabel, aber nicht für die Fertigung geringer Stückzahlen oder erhöhter Dringlichkeit.
Lasersintern oder Laserschmelzen ist eine relativ neue Fertigungsmethode im Bereich des Rapid Prototypings (AM) . Geringe Stückzahlen und komplexe Geometrien lassen sich hiermit vergleichsweise günstig realisieren. Nur der Prozess an sich ist sehr teuer und dauert lange, da immer nur eine dünne Schicht eines Metallgranulats aufgeschmolzen oder lokal versintert werden kann.
So wird das Bauteil, ähnlich wie bei dem 3D-Druck, schicht¬ weise von unten nach oben erzeugt.
Es wird auf einen ebenen Untergrund eine Metallgranulat- Schicht aufgebracht und glattgestrichen. Anschließend fährt ein Laser definiert über diese Schicht und schmilzt das Gra¬ nulat dort auf, wo sich eine Kontur des späteren Bauteils be¬ findet. Anschließend wird eine neue Schicht Granulat über die alte gestreut, glattgestrichen und wieder fährt der Laser über die definierten Stellen und verbindet so die neue
Schicht mit der alten.
Nachdem das Bauteil fertig aufgeschmolzen wurde, muss es noch vom restlichen Pulver befreit werden. Dieses geschieht durch Absaugen unter einer sauberen Atmosphäre. Es können nur so viele Bauteile in einem Arbeitsvorgang gefertigt werden, wie auf eine Bauplattform passen, auch wenn das Volumen der
Arbeitskammer mehr Bauteile aufnehmen könnte. Bevor ein neues Teil gefertigt werden kann, muss die Kammer zusätzlich kom- plett vom Granulat gereinigt werden.
Diese beiden Vorgänge führen zu einer erhöhten Rüstzeit.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung oben genanntes Problem zu lösen.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und eine Vorgehensweise gemäß Anspruch 2. In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Maßnahmen aufgelistet, die beliebig miteinander kombiniert werden kön¬ nen, um weitere Vorteile zu erzielen.
Es zeigen:
Figur 1 eine Anlage nach dem Stand der Technik,
Figur 2 eine erfindungsgemäße Anlage. Die Beschreibung und die Figuren stellen nur Ausführungsbeispiele der Erfindung dar.
Damit die Kammer nicht nach jedem Bauteil gereinigt werden muss, bevor ein neues gefertigt werden kann, werden hiermit vorzugsweise ausfahrbare Substrate (Bauplattformen) vorge¬ schlagen. Näher erläutert bedeutet dies, dass, nachdem ein oder mehrere Bauteile auf der ersten Bauplattform fertig sind, ein neues Substrat über das Bauteil platziert wird. Auf diesem Boden kann dann ein neues Bauteil (oder mehrere Bauteile) gefertigt werden, ohne dass die Bauplattform mit dem ersten Bauteil entnommen werden muss. Die Böden befinden sich dabei in einer Kassette neben dem Bauraum. Vorzugsweise wer- den die Substrate verstellbar in ihrer Ausfahrhöhe konstru¬ iert. Somit können Bauräume für Bauteile verschiedener Größe optimal genutzt werden. Weiterhin ist zu erwähnen, dass die neuen fahrbaren Substrate nicht auf den darunterliegenden Bauteilen aufliegen, sondern extern (z.B. seitlich) gestützt werden können.
Durch diese Maßnahme kann bis zur nächsten Kammerreinigung ein Vielfaches an Bauteilen gefertigt werden und zwar so viele, wie das Volumen der Baukammer zulässt. Vor allem für die Serienfertigung der Kleinteile mit niedriger Bauhöhe verringert sich die Rüstzeit der Anlage enorm. Das führt zu einer effizienteren Ausnutzung der AM-Anlage. Bisher wurden AM-Teile in sehr kleinen Serien gefertigt und die Geräte werden in Formen geliefert, ähnlich einer größeren CNC-Fräse. Durch die Sandwichbauweise der neuen Böden des Arbeitsbereiches kann eine Maschine mehrere Bauteile produ¬ zieren, ohne dass ein menschliches Eingreifen nötig wäre. Dies führt zu einer erhöhten Produktivität.
Vorteile :
• Schnellere Durchlaufzeiten
· Höherer Automatisierungsgrad
• Kostenreduzierung
• Serientauglichkeit
• Absicherung gegenüber Wettbewerbern Figur 1 zeigt eine AM-Anlage 1' nach dem Stand der Technik. Die Anlage 1' für AM (Additive Manufacturing) beinhaltet ein Substrat 28, das verfahren werden kann, um immer wieder neue Schichten von Pulvern auf den Arbeitsbereich aufzutragen. Auf dem Substrat 28 wird aufgetragenes Pulver selektiv zu einem Bauteil 22 verdichtet. Dabei verbleibt nicht verfestig¬ tes Pulver im Pulverbett 25. Das Pulver kommt aus einem Vor¬ ratsbereich 4, bei dem loses Pulver 7 über einen Schieber 13 auf das herzustellende Bauteil 22, das in dem Pulverbett 25 selektiv verdichtet wurde, neu verteilt wird.
Mittels eines Lasers 16' und ggf. einem Spiegel 19' wird dann dieses Pulver wieder neu verdichtet.
Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1.
Die Vorrichtung 1 weist auch ein Substrat 28' auf, das nach unten verschoben werden kann. Auf dieses Substrat 28' werden ein Bauteil 22' oder mehrere Bauteile 22', 22'' nebeneinander verdichtet .
Die Verdichtung erfolgt vorzugsweise mittels eines Lasers 16, der Laserstrahlen aussendet, wobei die Laserstrahlen mittels eines Spiegels 19 über das erste Pulverbett 26' verfahren werden, um das Pulverbett 26' selektiv zu den Bauteilen 22', ... zu verdichten.
Zusätzlich zu dem Stand der Technik ist ein Magazin 50 vorhanden, das neue Substrate 28'', 28''', ... einfügen kann, nachdem ein erstes Bauteil 22' oder Bauteile 22', 22'' im ersten Pulverbett 26' hergestellt wurden.
Ebenso kann das Substrat eine großflächige Verdichtung einer Pulverschicht sein. Das Substrat wird also aus dem Pulverbett hergestellt .
Dabei wird vorzugsweise noch eine weitere lose Pulverschicht über das fertige Bauteil 22', 22'' aufgebracht und dann wird mittels des Magazins 50 für Substrate ein weiteres, zweites Substrat 28'' aufgebracht, auf das, wie im Stand der Technik, Pulver aufgebracht wird, welches selektiv verdichtet wird und neue Bauteile 22''', 22IV in gleicher oder ähnlicher Form oder in ganz verschiedenen Formen hergestellt werden können.
In Figur 2 ist der Vorratsbereich für das Pulver nicht expli- zit dargestellt, ist aber vorhanden und kann auf der gleichen Seite wie das Magazin 50 oder an anderer Stelle vorhanden sein und läuft in der gleichen Art und Weise ab wie in Figur 1.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (1) zum selektiven Verdichten von Pulver aus mehreren Pulverbetten (26', 26'') zur Herstellung mehrerer Bauteile (22', 22VI) ,
bei dem zumindest ein Bauteil (22', 22'') in einem ersten Pulverbett (26') verdichtet werden kann und
danach ein weiteres Substrat (28'') aus einem Magazin (50) auf das Pulverbett (26', 26'', 26''') gebracht werden kann, auf dem dann zumindest ein neues Bauteil (22''', 22IV) in einem zweiten Pulverbett (26'') aufgebaut werden kann.
2. Verfahren zur Herstellung von Bauteilen (22'', 22VI) insbesondere hergestellt mit einer Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 1,
bei dem aus einem ersten Pulverbett (26') zumindest ein Bauteil (22', 22'') hergestellt wird und
nach Fertigstellung des zumindest ersten Bauteils (22'', 22''') ein weiteres Substrat (28'') über das erste Pulver¬ bett (26') eingebracht wird,
auf dem zumindest ein weiteres Bauteil (22''', 22IV) in einem zweiten Pulverbett (26'') erzeugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
bei dem zwischen dem fertigen Bauteil (22', 22'') und dem Substrat (28'') zumindest eine weitere Lage Pulver aufge¬ bracht wird,
so dass das weitere, zweite Substrat (28'') nur auf einem Pulverbett (26') aufliegt.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3,
bei dem zumindest zwei Bauteile (22', 22''; 22''', 22IV; 22", 22VI) in einem Pulverbett (26', 26", 26"') her¬ gestellt werden.
PCT/EP2015/081356 2015-01-16 2015-12-29 Bauweise mit gestapelten bauplatten und vorgehensweise bei einer am-anlage Ceased WO2016113107A1 (de)

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DE102015200634.4A DE102015200634A1 (de) 2015-01-16 2015-01-16 Sandwichbauweise und Vorgehensweise bei einer AM-Anlage

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