DE202020004634U1

DE202020004634U1 - Vorrichtung zur Nachbearbeitung wenigstens eines mit einem additiven Fertigungsverfahren hergestellten Objekts

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Publication number: DE202020004634U1
Application number: DE202020004634.5U
Authority: DE
Original assignee: Solukon Ingenieure GbR
Current assignee: Solukon Ingenieure GbR
Priority date: 2020-11-04
Filing date: 2020-11-04
Publication date: 2020-11-25
Anticipated expiration: 2030-11-05

Abstract

Vorrichtung (100) zur Nachbearbeitung wenigstens eines mit einem additiven Fertigungsverfahren durch schichtweises Aufbringen und selektives Verfestigen eines pulverförmigen Aufbaumaterials hergestellten Objekts (9), umfassend eine Entpulverungskammer (4) zum wenigstens teilweise Entfernen von losem Aufbaumaterial von dem wenigstens einen Objekt (9), und eine Strahlkammer (6) zur Nachbehandlung des wenigstens einen Objekts mittels wenigstens eines Strahlguts, wobei
a) in der Entpulverungskammer (4) von einer Steuerung gesteuerte Mittel zum Entfernen von losem Aufbaumaterial von dem wenigstens einen Objekt (9) und in der Strahlkammer (6) von der Steuerung gesteuerte Mittel (8) zum Strahlen des wenigstens einen Objekts mittels eines Strahls (18) aus Strahlgut vorgesehen sind, und wobei
b) die Entpulverungskammer (4) und die Strahlkammer (6) durch eine Schottwand (34) voneinander getrennt sind, welche wenigstens eine Durchgangsöffnung (33) aufweist, gekennzeichnet durch
c) von einer Steuerung steuerbare Mittel (40) zum Erzeugen einer Strömung eines Strömungsmediums, welche eine Strömung (35) des Strömungsmediums von der Entpulverungskammer (4) durch die wenigstens eine Durchgangsöffnung (33) hindurch in die Strahlkammer (6) erzeugen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Nachbearbeitung wenigstens eines mit einem additiven Fertigungsverfahren durch schichtweises Aufbringen und selektives Verfestigen eines pulverförmigen Aufbaumaterials hergestellten Objekts, umfassend eine Entpulverungskammer zum wenigstens teilweise Entfernen von losem Aufbaumaterial von dem wenigstens einen Objekt, und eine Strahlkammer zur Nachbehandlung des wenigstens einen Objekts mittels wenigstens eines Strahlguts, gemäß dem Oberbegriff von Schutzanspruch 1.
Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist aus EP 3 718 692 A1 bekannt. Dort werden die Entpulverungskammer und die Strahlkammer durch eine Klappe hermetisch verschlossen, die in einer Schottwand zwischen der Entpulverungskammer und der Strahlkammer angeordnet ist. In der Druckschrift ausgeführt, dass unter „hermetisch verschlossen“ zu verstehen sei, dass keine „wesentlichen Mengen“ an Strahlmittel von der Strahlkammer in die Pulverkammer gelangen können. Folglich wird dann gemäß EP 3 718 692 A1 zwar der Öffnungsquerschnitt der Durchgangsöffnung von der geschlossenen Klappe vollständig verschlossen, d.h. es ist kein lichter Spalt mehr vorhanden oder sichtbar. Jedoch ist die Abdichtung zwischen der Durchgangsöffnung und der geschlossenen Klappe nicht „hermetisch“, so dass weiterhin Strahlmittel von der Strahlkammer in die Pulverkammer gelangen kann. Dies ist jedoch im Hinblick auf eine Verschmutzung der Entpulverungskammer durch Strahlmittel nachteilig, insbesondere dann, wenn in der Entpulverungskammer von dem Objekt abgereinigte loses Pulver gesammelt und für einen weiteren Bauprozess verwendet wird.
Die Aufgabe der Erfindung darin, eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, bei welcher ein möglichst geringer Grad an Verunreinigung entsteht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale von Schutzanspruch 1 gelöst.
Offenbarung der Erfindung
Das Herstellen des wenigstens einen dreidimensionalen Objekts, wie beispielsweise eines Bauteils oder Modells, welches dann in der erfindungsgemäßen Auspackvorrichtung ausgepackt wird, erfolgt in einem Schichtbauverfahren mit Hilfe von Computerdaten, indem wiederholt dünne Schichten aus losem pulverförmigen Aufbaumaterial auf eine Bauplattform aufgetragen werden und jede einzelne Schicht selektiv zu einem Bauteil- oder Modellquerschnitt verfestigt wird. Die Verfestigung erfolgt beispielsweise chemisch, indem mit Drucktechnologie Tröpfchen aus Kleber selektiv auf festgelegte Bereiche der Schichten aus losem pulverförmigen Aufbaumaterial aufgebracht werden. Alternativ besteht die Möglichkeit, loses pulverförmiges Aufbaumaterial selektiv mit energiereicher (Laser-)Strahlung zu verschmelzen oder zu versintern.
Unter einem Objekt soll daher im Sinne der Erfindung ein zusammen mit der Bauplattform hergestelltes Werkstück oder Bauteil verstanden werden, oder auch das Werkstück oder Bauteil alleine ohne eine Bauplattform.
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Nachbearbeitung wenigstens eines mit einem additiven Fertigungsverfahren durch schichtweises Aufbringen und selektives Verfestigen eines pulverförmigen Aufbaumaterials hergestellten Objekts, umfassend eine Entpulverungskammer zum wenigstens teilweise Entfernen von losem Aufbaumaterial von dem wenigstens einen Objekt, und eine Strahlkammer zur Nachbehandlung des wenigstens einen Objekts mittels wenigstens eines Strahlguts, wobei

a) in der Entpulverungskammer von einer Steuerung gesteuerte Mittel zum Entfernen von losem Aufbaumaterial von dem wenigstens einen Objekt und in der Strahlkammer von der Steuerung gesteuerte Mittel zum Strahlen des wenigstens einen Objekts mittels eines Strahls aus Strahlgut vorgesehen sind, und wobei
b) die Entpulverungskammer und die Strahlkammer durch eine Schottwand voneinander getrennt sind, welche eine Durchgangsöffnung aufweist, und wobei

Das Auspacken, Entpulvern oder Reinigen des wenigstens einen Objekts von losem, nicht verfestigtem pulverförmigem Aufbaumaterial in der Entpulverungskammer kann das komplette Auspacken des Objekts aus dem Kuchen losen Aufbaumaterials oder Pulvers beinhalten oder aber lediglich ein Abreinigen von Resten von losem Pulver oder Aufbaumaterial von dem wenigstens einen Objekt und optional von der auch Bauplattform und gegebenenfalls auch von Stützstrukturen, welche nach dem Auspacken noch an dem wenigstens einen Objekt vorhanden sind.
Die Erfindung ist gekennzeichnet durch

c) von einer Steuerung steuerbare Mittel zum Erzeugen einer Strömung eines Strömungsmediums, welche eine Strömung des Strömungsmediums von der Entpulverungskammer durch die wenigstens eine Durchgangsöffnung hindurch in die Strahlkammer erzeugen.

Mittels der Strömung des Strömungsmediums, welche von der Entpulverungskammer durch die Durchgangsöffnung hindurch in die Strahlkammer gerichtet ist, wird daher verhindert, dass Strahlgut von der Strahlkammer in die Entpulverungskammer gelangt und diese verunreinigt.
Durch die von Schutzanspruch 1 abhängigen Unteransprüche sind bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung angegeben.
Besonders bevorzugt hängt der Öffnungsquerschnitt der Durchgangsöffnung von der Position wenigstens eines von der Steuerung gesteuerten Schotts in Bezug zur Durchgangsöffnung abhängt, wobei das Schott durch die Steuerung derart steuerbar ist, dass in einer ersten Stellung des Schotts der Öffnungsquerschnitt einen ersten Öffnungsquerschnitts-Wert einnimmt, in welchem ein Transport des wenigstens einen Objekts von der Entpulverungskammer durch die Durchgangsöffnung hindurch in die Strahlkammer ermöglicht wird, und in einer zweiten Stellung des Schotts der Öffnungsquerschnitt einen zweiten, gegenüber dem ersten Öffnungsquerschnitts-Wert kleineren Öffnungsquerschnitts-Wert einnimmt, in welcher (zwar) die Strömung des Strömungsmediums von der Entpulverungskammer in die Strahlkammer ermöglicht wird, aber insbesondere ein Transport des wenigstens einen Objekts von der Entpulverungskammer durch die Durchgangsöffnung hindurch in die Strahlkammer verhindert wird. Dadurch wird in der zweiten Stellung des Schotts eine gewisse Abschottung der Entpulverungskammer von der Strahlkammer gewährleistet, welche dann ebenfalls zur Verhinderung einer Verschmutzung der Entpulverungskammer durch Strahlgut aus der Strahlkammer beiträgt.
Bevorzugt bildet der zweite Öffnungsquerschnitts-Wert einen minimalen Öffnungsquerschnitt-Wert der Durchgangsöffnung. Dies bedeutet, dass kein noch kleinerer Öffnungsquerschnitt-Wert als der minimale Öffnungsquerschnitts-Wert durch die Steuerung eingestellt wird oder werden kann.
Insbesondere ist in der zweiten Stellung des Schotts wenigstens ein lichter Spalt zwischen einem Rand des Schotts und einem Rand der Durchgangsöffnung vorhanden, durch welchen die Strömung strömt.
Auch kann eine Transporteinrichtung vorgesehen sein, durch welche der Transport des wenigstens einen Objekts von der Entpulverungskammer durch die Durchgangsöffnung hindurch in die Strahlkammer erfolgt, wobei

a) das Schott von der Steuerung in die erste Stellung gesteuert wird, wenn der Transport des wenigstens einen Objekts von der Entpulverungskammer durch die Durchgangsöffnung hindurch in die Strahlkammer erfolgt oder erfolgen soll, und
b) das Schott ansonsten, insbesondere wenn kein Transport des wenigstens einen Objekts von der Entpulverungskammer durch die Durchgangsöffnung hindurch in die Strahlkammer erfolgt oder erfolgen soll, von der Steuerung in die zweite Stellung gesteuert wird.

Vorzugsweise kann auch die Strömung des Strömungsmediums eine Saugströmung darstellen, wobei die Entpulverungskammer eine Einlassöffnung für das Strömungsmedium und die Strahlkammer eine Auslassöffnung für das Strömungsmedium aufweist, welche mit den Mitteln zum Erzeugen der Strömung des Strömungsmediums in Verbindung steht.
Mit der Auslassöffnung zusammenwirkend kann insbesondere eine Filtereinrichtung vorgesehen sein, welche ausgebildet ist, um Partikel, insbesondere Strahlgutpartikel aus der Strömung zu filtern.
Auch können die Mittel zum Erzeugen der Strömung des Strömungsmediums derart ausgebildet sein, dass sie eine Saugströmung des Strömungsmediums zwischen der Einlassöffnung und der Auslassöffnung erzeugen.
Insbesondere kann das Strömungsmedium durch insbesondere angesaugte Luft gebildet werden.
Auch können die Mittel zum Entfernen von losem Aufbaumaterial von dem wenigstens einen Objekt und/oder die Mittel zum Strahlen des wenigstens einen Objekts mittels eines Strahls aus Strahlgut von der Steuerung derart gesteuert sein sind, dass sie lediglich dann aktiviert werden, wenn von der Steuerung ein Freigabesignal erzeugt worden ist.
Das Freigabesignal kann von der Steuerung erzeugt werden, wenn

a) von der Steuerung die Mittel zum Erzeugen der Strömung des Strömungsmedium aktiviert worden sind, und/oder
b) durch eine mit der Steuerung zusammenwirkende Sensoreinrichtung ein Strömungssignal in die Steuerung eingesteuert worden ist, welches signalisiert, dass die Strömung des Strömungsmediums präsent ist.

Gemäß einer Weiterbildung kann das wenigstens eine Objekt im Rahmen eines Bauprozesses innerhalb eines mit wenigstens einer Behälteröffnung versehenen topfförmigen Baubehälters entstanden sein.
Bevorzugt können in der Entpulverungskammer angeordnet sein:

a) eine Schwenkvorrichtung,
b) eine zur Aufnahme des Baubehälters vorgesehene und ausgebildete, wenigstens einen Siebdeckel mit einem Sieb aufweisende Aufnahmeeinrichtung, welche durch die Schwenkvorrichtung um wenigstens eine Achse schwenkbar ist, wobei
c) das Sieb ausgeführt ist, dass zwar unverfestigt verbliebenes Aufbaumaterial nicht aber das wenigstens eine Objekt das Sieb passieren kann, und wobei
d) der Siebdeckel an der Aufnahmeeinrichtung beweglich gelagert ist, und wobei
e) wenigstens die Schwenkvorrichtung und der Siebdeckel derart ausgebildet und durch die Steuerung gesteuert sind, dass
- e1) der Baubehälter mit dem wenigstens einen darin aufgenommenen Objekt, an welchem noch unverfestigt verbliebenes Aufbaumaterial anhaftet, in oder an der Aufnahmeeinrichtung in einer im Wesentlichen aufrechten Lage aufnehmbar ist, in welcher die Behälteröffnung im Wesentlichen nach oben weist, und dass
- e2) der Siebdeckel zwischen einer ersten Aufnahmestellung, in welcher der Baubehälter in oder an der Aufnahmeeinrichtung in der im Wesentlichen aufrechten Lage aufnehmbar und die Behälteröffnung wenigstens teilweise unverschlossen ist, und einer Arbeitsstellung steuerbar ist, in welcher der Siebdeckel die Behälteröffnung des in oder an der Aufnahmeeinrichtung aufgenommenen Baubehälters verschließt, und dass
- e3) der Baubehälter mit dem in Arbeitsstellung gebrachten Siebdeckel zwischen der im Wesentlichen aufrechten Lage und einer Kopflage wenigstens einmal um die wenigstens eine Achse schwenkbar ist, in welcher die Behälteröffnung des Baubehälters im Wesentlichen nach unten in Richtung Schwerkraft weist und in welcher das wenigstens eine Objekt auf dem Sieb aufliegt, wodurch das Sieb durch unverfestigt verbliebenes und von dem wenigstens einen Objekt abgelöstes Aufbaumaterial passierbar ist.

Da das wenigstens eine Objekt in der Kopflage des Baubehälters auf dem Sieb des Siebdeckel aufliegt, kann daher unverfestigt verbliebenes Aufbaumaterial von dem wenigstens einen Objekt infolge oder unter Zuhilfenahme der Schwerkraftwirkung von dem wenigstens einen Objekt durch das Sieb hindurch nach unten abfließen. Andererseits taumelt das wenigstens eine, insbesondere lose in dem Baubehälter aufgenommene Objekt innerhalb des Baubehälters, wenn dieser einmal oder mehrmals zwischen der aufrechten Lage und der Kopflage verschwenkt wird, was ein Ablösen des unverfestigt verbliebenen Aufbaumaterials von dem wenigstens einen Objekt fördert. Weil nicht zuletzt in der Kopflage das wenigstens eine Objekt auf dem Sieb bzw. dem Siebdeckel aufliegt, kann es von dort leicht aufgenommen werden, um beispielsweise für eine weitere Bearbeitung, insbesondere für eine weitere Reinigung weitertransportiert zu werden.
Insbesondere kann der Siebdeckel durch wenigstens einen Aktuator wie beispielsweise einen Elektromotor rotatorisch und/oder translatorisch antreibbar und dadurch relativ zum Baubehälter und/oder relativ zur Aufnahmeeinrichtung beweglich sein, welcher von der elektronischen Steuerung gesteuert sind. Die Steuerung kann insbesondere ein oder mehrere elektronische Steuergeräte beinhalten, welche mittels einer entsprechenden Software programmiert ist/sind.
Auch kann der Baubehälter mittels einer von der Steuerung koordiniert gesteuerten Spanneinrichtung in der Aufnahmeeinrichtung spann- und entspannbar sein. Eine Fixierung des Baubehälters in der Aufnahmeeinrichtung mittels der Spanneinrichtung findet beispielsweise vorzugsweise spätestens dann statt, wenn sich die Aufnahmeeinrichtung zusammen mit dem daran aufgenommenen Baubehälter in der Kopflage befindet und der Siebdeckel von dem Baubehälter abhoben wird. Dann verhindert die Einspannung des Baubehälters in der Aufnahmeeinrichtung, dass der Baubehälter aus dieser herausrutscht.
Für eine verbessertes Auspacken bzw. Reinigen des wenigstens einen Objekts kann (können) die die Schwenkvorrichtung, die Aufnahmeeinrichtung und/oder der Siebdeckel durch eine von der Steuerung gesteuerte Schwingungseinrichtung in Schwingungen versetzbar sein.
Die Entpulverungskammer ist insbesondere pulver- und/oder gasdicht ausgeführt, aber durch wenigstens eine beispielsweise durch ein Verschlusselement zu öffnende und verschließbare Öffnung der Entpulverungskammer können Baubehälter zu- und abgeführt werden.
Gemäß einer Weiterbildung kann die Entpulverungskammer einen trichterförmigen Boden aufweisen, welcher derart angeordnet ist, dass er das von dem wenigstens einen Objekt infolge der oder unter Zuhilfenahme der Schwerkraftwirkung durch das Sieb hindurch nach unten abfließende unverfestigt verbliebene Aufbaumaterial aufnehmen kann. Dieses dann in dem trichterförmigen Boden befindliche Aufbaumaterial kann dann beispielsweise durch eine im Trichterhals des Bodens angeordnete, verschließbare Öffnung aus der Entpulverungskammer herausgeführt und für einen weiteren Bauprozess wiederverwendet werden.
In besonders zu bevorzugender Weise kann eine Belüftungseinrichtung vorgesehen sein, durch welche die Entpulverungskammer durch eine Strömung von Gas, insbesondere von Außenluft durchströmbar ist, welche über eine Zufuhröffnung des Gehäuses von außen in die Entpulverungskammer zugeführt und mittels einer Ausfuhröffnung des Gehäuses aus der Entpulverungskammer ausführbar ist, wobei die Belüftungseinrichtung ausgebildet ist, dass das Gas um den in der Schwenkvorrichtung aufgenommenen Baubehälter herumströmt.
Hintergrund dieser Maßnahme ist, dass das wenigstens eine Objekt samt noch anhaftendem Aufbaumaterial zum Schutz vor einem Verzug des wenigstens einen Objekts möglichst langsam abkühlen soll. Ein Abkühlen des wenigstens einen Objekts alleine durch die von ihm verursachte Wärmestrahlung und/oder durch Konvektion dauert jedoch relativ lange. Mittels der oben beschriebenen Belüftungseinrichtung erfolgt demgegenüber eine Abkühlung des wenigstens einen Objekts gezielt. Insbesondere kann die Abkühlung durch eine geeignete Menge an zugeführtem Gas gesteuert werden.
Dabei kann die Ist-Temperatur im Inneren des Baubehälters durch eine Sensoreinrichtung erfasst und ein der Ist-Temperatur entsprechendes Signal in eine elektronische Steuerung zur Auswertung eingesteuert werden. Wenn dann durch die Steuerung festgestellt wird, dass die Ist- Temperatur ausgehend von höheren Temperaturen einen unteren Temperatur-Grenzwert erreicht hat, kann die Steuerung wenigstens einen der nachfolgend beschriebenen Schritte in Bezug auf das weitere Auspacken oder Reinigen des wenigstens einen Objekts von losem Aufbaumaterial veranlassen.
Der Siebdeckel und die Schwenkvorrichtung können derart ausgebildet und durch die Steuerung angesteuert sein, dass in der Kopflage, in welcher das wenigstens eine Objekt auf dem Sieb aufliegt, die Aufnahmeeinrichtung und der Siebdeckel relativ zueinander derart bewegbar sind, dass das wenigstens eine, auf dem Siebdeckel aufliegende Objekt frei zugänglich ist, insbesondere von außerhalb des Baubehälters.
Gemäß einer Weiterbildung kann der Siebdeckel wenigstens teilweise oder vollständig durch das Sieb gebildet werden, so dass unverfestigt verbliebenes, von dem wenigstens einen Objekt abgelöstes und das Sieb passierendes Aufbaumaterial direkt in die Entpulverungskammer oder in einen in der Entpulverungskammer angeordneten Behälter wenigstens schwerkraftbedingt abfließt.
Wenigstens schwerkraftbedingt Abfließen bedeutet, dass das Aufbaumaterial wenigstens durch den Einfluss der Schwerkraft abfließt. Unterstützt werden kann das Abfließen durch Schwingungen, in welche das Sieb oder die Aufnahmeeinrichtung versetzt wird (werden).
Auch kann zwischen dem Sieb und einem Deckelboden des Siebdeckels eine Kammer ausgebildet sein, in welche unverfestigt verbliebenes, von dem wenigstens einen Objekt abgelöstes und das Sieb passierendes Aufbaumaterial in der Kopflage des Baubehälters (zunächst) fließt.
Dabei kann der Deckelboden wenigstens eine Absaugöffnung aufweisen, an welcher eine Absaugvorrichtung zum Absaugen des unverfestigt verbliebenen und von dem wenigstens einen Objekt abgelösten Aufbaumaterials aus der Kammer angeschlossen ist.
Gemäß einer weiterbildenden Maßnahme kann die Entpulverungskammer, welche bevorzugt in einem Gehäuse ausgebildet sein, welches auch die Strahlkammer aufweist.
In der Strahlkammer kann eine wenigstens einen Strahlbehälter aufweisende Strahlvorrichtung angeordnet sein, durch welche wenigstens ein Strahl aus Strahlgut auf das Innere wenigstens eines Strahlbehälters gerichtet werden kann. Der Strahl aus Strahlgut dient insbesondere zum weiteren Auspacken/Reinigen des wenigstens einen Objekts, welches zuvor in den Strahlbehälter transportiert worden ist.
Besonders bevorzugt ist eine durch die Steuerung ansteuerbare Entladestellung des Siebdeckels zum Entladen des wenigstens einen, wenigstens teilweise von unverfestigt verbliebenem Aufbaumaterial befreiten Objekts aus dem Baubehälter vorgesehen, in welcher der Siebdeckel die Behälteröffnung des Baubehälters wenigstens teilweise freigibt und in welcher das wenigstens eine Objekt auf dem Sieb des Siebdeckels zumindest zeitweise aufliegt.
In der Entladestellung des Siebdeckels und in Gebrauchslage der Auspackvorrichtung gesehen kann dann der Siebdeckel eine horizontale oder geneigte Transportfläche derart ausbilden, dass das wenigstens eine auf dem Sieb aufliegende Objekt schwerkraftbedingt und/oder von infolge von wenigstens auf das Sieb aufgebrachter Schwingungen entlang des Siebs in einer Entladerichtung transportierbar ist, welche insbesondere von dem Baubehälter weg weist.
Dabei weist die Entladerichtung insbesondere in die Strahlkammer. Das Sieb kann dann in der ersten Entladestellung eine Transportfläche ausbilden, entlang welcher das wenigstens eine Objekt von der Entpulverungskammer in die Strahlkammer transportierbar ist.
Zwischen dem Sieb und der Strahlkammer kann aber optional noch wenigstens ein weitere Transporteinrichtung angeordnet sein, durch welche das wenigstens eine Objekt von dem Sieb in die Strahlkammer gelangen kann.
Auf das Sieb aufgebrachte Schwingungen können insbesondere derart ausgebildet sein, dass die Schwingungsamplituden (hauptsächlich) innerhalb der Ebene des Siebs wirken. Dadurch kann ein Transport des wenigstens einen Objekts entlang des Siebs vonstattengehen, auch wenn das Sieb in der ersten Entladestellung eine horizontale oder vom Baubehälter aus gesehen eine ansteigende Transportfläche ausbildet. Im Falle einer vom Baubehälter aus gesehen durch das Sieb gebildeten abfallenden Transportfläche trägt die Wirkung der Schwerkraft zum Transport des wenigstens einen Objekts bei.
Das Sieb hat dann eine vorteilhafte Doppelfunktion, indem es einerseits dafür sorgt, dass das wenigstens eine Objekt von dem Aufbaumaterial getrennt wird, und andererseits als Transportfläche für das wenigstens eine Objekt zum Weitertransport insbesondere in die Nachbearbeitungseinrichtung dient.
In der Strahlkammer ist bevorzugt eine wenigstens einen Strahlbehälter aufweisende Strahlvorrichtung angeordnet, durch welche wenigstens ein Strahl aus Strahlgut auf das Innere wenigstens eines Strahlbehälters gerichtet werden kann.
Der Strahlbehälter ist vorzugsweise in der Strahlkammer schwenkbar gelagert und kann von einer durch die Steuerung gesteuerten Schwenkeinrichtung um wenigstens eine Achse schwenkbar sein. Diese Achse ist bevorzugt eine horizontale Achse.
Der Strahlbehälter kann dann durch die Steuerung insbesondere in eine Aufnahmestellung des Strahlbehälters schwenkbar sein, in welcher er das wenigstens eine, entlang des Siebs (und optional durch die weitere Transporteinrichtung) transportierte Objekt aufnehmen kann.
Weiterhin kann der Strahlbehälter durch die Steuerung in eine Entladestellung Strahlbehälter schwenkbar sein, in welcher das wenigstens eine von ihm aufgenommene Objekt aus der Strahlkammer entladbar ist.
Generell kann (können) die Schwenkvorrichtung, die Aufnahmeeinrichtung, der Siebdeckel und/oder das Sieb durch eine von der Steuerung gesteuerte Schwingungseinrichtung in Schwingungen versetzbar sein. Diese Schwingungen tragen zum Ablösen oder Abfließen von unverfestigt verbliebenem Aufbaumaterial bei.
Auch kann der Siebdeckel insbesondere an der Aufnahmeeinrichtung schwenkbar und/oder translatorisch beweglich gelagert und von der Steuerung zur Ausführung einer Schwenk- und/oder Translationsbewegung insbesondere in Bezug zur Aufnahmeeinrichtung und/oder in Bezug zum Baubehälter gesteuert sein.
Insbesondere kann auch die Schwenkvorrichtung derart ausgebildet und durch die Steuerung gesteuert ist, dass die Aufnahmeeinrichtung alleine oder zusammen mit dem aufgenommenen Baubehälter wenigstens einmal eine volle Rotation um eine insbesondere horizontale Achse ausführen kann.
Insbesondere sind die oben beschriebenen Vorgänge und Bewegungen durch die elektronische Steuerung automatisch gesteuert.
Auch kann das Schott eine Türe, eine Klappe oder ein Rolltor umfassen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Weitere Merkmale sind den Zeichnungen - insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung - zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.
Figurenliste
Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

1 eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung;
2 eine Seitenansicht der Vorrichtung von 1 in einer Situation, in der ein Baubehälter mit darin aufgenommenen Objekten in eine Entpulverungskammer und dort in eine Aufnahmeeinrichtung in einer aufrechten Lage geladen wird, wobei sich ein Siebdeckel in einer hochgeklappten ersten Aufnahmestellung befindet;
3 eine Seitenansicht der Vorrichtung von 1 in einer Situation, in der der Siebdeckel in eine den Baubehälter verschließende Arbeitsstellung gebracht worden ist und die Aufnahmeeinrichtung mit dem darin aufgenommenen Baubehälter durch eine Schwenkvorrichtung von der aufrechten Lage in eine Kopflage verschwenkt wird;
4 eine Seitenansicht der der Vorrichtung von 1 in einer Situation, in der in einer ersten Entladestellung die Objekte auf einem Sieb des Siebdeckels aufliegen und entlang des Siebdeckels in eine Strahltrommel einer Strahlvorrichtung transportiert werden, die innerhalb einer Strahlkammer angeordnet und die in eine zweite Aufnahmestellung verschwenkt worden ist;
5 eine Seitenansicht der Vorrichtung von 1 in einer Situation, in der durch die Strahlvorrichtung nachbearbeitete Objekte aus der in eine zweite Entladestellung verschwenkten Strahltrommel entnommen werden;
6 eine Schnittdarstellung der Aufnahmeeinrichtung mit einem darin aufgenommenen und gespannten Baubehälter;
7 eine Seitenansicht der Vorrichtung von 1 in einer Situation, in der eine Strömung von Strömungsfluid von der Entpulverungskammer in die Strahlkammer erzeugt wird.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels
1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Auspackvorrichtung 100 zum Auspacken von dreidimensionalen, durch schichtweises Aufbringen und selektives Verfestigen eines pulverförmigen Aufbaumaterials im Rahmen eines Bauprozesses entstandener Objekte 9 von unverfestigt verbliebenem Aufbaumaterial 11 nach der Erfindung.
Die Objekte 9 sind in einer hier nicht gezeigten Bauvorrichtung, welche eine pulver- und gasdichte Baukammer beinhaltet durch schichtweises Aufbringen und selektives Verfestigen eines pulverförmigen Aufbaumaterials z.B. von Kunststoff- oder Metallpulver auf eine Bauplattform im Rahmen eines Bauprozesses entstanden, welcher in einer Atmosphäre innerhalb der Baukammer stattfindet, welche beispielsweise wenigstens ein inertes Schutzgas enthält. In der Baukammer wird dazu ein Baubehälter 1 angeordnet, in welchem der Bauprozess der Objekte 9 stattfindet und wie er auch dann nach Beendigung des Bauprozesses in der Auspackvorrichtung 100 angeordnet wird. Der Baubehälter 1 ist beispielsweise topfförmig und weist eine Behälteröffnung 15 auf, die im Laufe des Bauprozesses beispielsweise nach oben weist.
Durch Zufuhr von pulverförmigem Material in den Baubehälter 1 und selektive Verfestigung z.B. durch Schweißen, Sintern der jeweils aufgetragenen Schicht beispielsweise mittels Laserstrahl werden die Objekte 9 in dem Baubehälter 1 aufgebaut. Dabei können die Objekte 9 ohne Bauplattform oder mit einer Bauplattform aufgebaut werden und bilden dann mit der Bauplattform (zunächst) jeweils eine Einheit. Später werden dann die Objekte 9 von der Bauplattform getrennt.
Der Baubehälter wird auch als Wechselbehälter oder Job-Box bezeichnet. In 6 ist eine bevorzugte Ausführungsform des Baubehälters 1 gezeigt, welcher beispielsweise einen innerhalb einer Baubehälter-Seitenwandung 32 axial beweglichen Baubehälter-Boden 30 aufweist, welcher beim Bauprozess abhängig vom Baufortschritt ein bestimmtes vertikales Niveau innerhalb der Baubehälter-Seitenwandung 32 einnimmt. Zum Beginn des Bauprozesses befindet sich der Baubehälter-Boden 30 in einer oberen Position nahe der Behälteröffnung 15 und wird dann mit fortschreitendem Bauprozess immer weiter nach unten verschoben, bis er eine unterste Position einnimmt, in welcher er in etwa bündig mit den unteren Rändern der Baubehälter-Seitenwandung 32 ist. Der Baubehälter-Boden 30 kann auch als Bauplattform bezeichnet werden.
Die Vorrichtung 100 beinhaltet ein Gehäuse mit einer Entpulverungskammer 4, in welcher die Objekte 9 wenigstens teilweise von umgebendem und/oder von in Öffnungen oder Kanälen des Objekts oder der Objekte 9 verbliebenem, nicht verfestigtem pulverförmigem Aufbaumaterial 11 im Rahmen eines Auspackverfahrens oder Entpulverungsverfahrens ausgepackt, gereinigt oder entpulvert werden.
Weiterhin umfasst die Vorrichtung 100 eine Aufnahmeeinrichtung 16 mit einem Siebdeckel 3, welcher ein Sieb 10 aufweist, eine Schwenkvorrichtung 2, ein bewegliches, von einem Antrieb betriebenes Schott 5 in einer Durchgangsöffnung 33 in einer Schottwand 34 (7) zwischen der Entpulverungskammer 4 und einer Strahlkammer 6, die eine Strahltrommel 7, eine Strahlvorrichtung 8, einen Trichterausgang 12 sowie eine Entladetüre 13 in dem Gehäuse umfasst. Das Schott 5 ist hier beispielsweise als in einer Führung vertikal verfahrbarer Rollladen ausgeführt. Die Durchgangsöffnung 33 ist in einer Schottwand 34 zwischen der Entpulverungskammer 4 und der Strahlkammer 6 angeordnet.
Der Antrieb des Schotts 5 ist durch eine hier nicht gezeigte elektronische Steuerung derart steuerbar, dass in einer ersten Stellung des Schotts 5 der Öffnungsquerschnitt der Durchgangsöffnung 33 einen ersten Öffnungsquerschnitt-Wert einnimmt, in welchem ein Transport der Objekte 9 von der Entpulverungskammer 4 durch die Durchgangsöffnung 33 hindurch in die Strahlkammer 6 ermöglicht wird, was in 4 gezeigt ist. Andererseits ist das Schott 5 von der ersten Stellung in eine zweite Stellung steuerbar, in welcher der Öffnungsquerschnitts-Wert einen zweiten, gegenüber dem ersten Querschnitt kleineren Öffnungsquerschnitts-Wert einnimmt und in welcher eine in 7 gezeigte Luftströmung 35 von der Entpulverungskammer 4 durch die Durchgangsöffnung 33 hindurch in die Strahlkammer 6 ermöglicht wird. 7 zeigt das Schott 5 in der zweiten Stellung, in welcher ein lichter Spalt 42 zwischen einem Rand 36 des Schotts 5 und einem hier beispielsweise unteren Rand 37 der Durchgangsöffnung 33 vorhanden ist. Es ist dabei klar, dass das Schott 5 zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung vorzugsweise stufenlos verstellbar ist.
Die Strahltrommel 7 ist in der Strahlkammer 6 bevorzugt um eine erste horizontale Schwenkachse schwenkbar angetrieben angeordnet. Hierzu ist ein durch die elektronische Steuerung koordiniert gesteuerter erster Schwenkaktuator vorgesehen. Weiterhin ist die Strahltrommel 7 topfförmig und weist daher eine Strahltrommelöffnung 17 auf.
Die Aufnahmeeinrichtung 16 weist neben dem Siebdeckel 3 hier beispielsweise einen durch eine seitliche Korböffnung seitlich offenen und durch eine obere Korböffnung oben offenen Aufnahmekorb 24 auf, in welchem der Baubehälter 1 unter geringem Spiel in einer im Wesentlichen aufrechten Lage aufgenommen werden kann, wobei dann die Behälteröffnung 15 des Baubehälters 1 bevorzugt nach oben weist. Der Transport des Baubehälters 1 in die Entpulverungskammer 4 und dort in die Aufnahmeeinrichtung 16 erfolgt beispielsweise horizontal in der durch den Pfeil 23 in 2 symbolisierten horizontalen Richtung, beispielsweise durch einen Gabelstapler.
Der Siebdeckel 3 und der Aufnahmekorb 24 sind beispielsweise im Bereich der oberen Korböffnung des Aufnahmekorbs 24 um eine zweite horizontale Schwenkachse 26 relativ zueinander schwenkbar gelagert. Für diese Relativbewegung ist ein durch die elektronische Steuerung koordiniert gesteuerter zweiter Schwenkaktuator vorgesehen. Mit anderen Worten kann mittels des zweiten Schwenkaktuators nicht nur der Siebdeckel 3 gegenüber dem stationären Aufnahmekorb 24 sondern auch der Aufnahmekorb 24 gegenüber dem stationären Siebdeckel 3 um die zweite Schwenkachse 26 koordiniert verschwenkt werden.
Alternativ oder zusätzlich könnten der Siebdeckel 3 und der Aufnahmekorb 24 auch translatorische Bewegung relativ zueinander ausführen, um eine erste Aufnahmestellung einzunehmen, in welcher der Baubehälter 1 in den Aufnahmekorb 24 aufgenommen werden kann, sowie wie weiter unten beschrieben eine Arbeitsstellung und eine erste Entladestellung.
2 zeigt die erste Aufnahmestellung, in welcher der Siebdeckel 3 von dem Aufnahmekorb 24 beispielsweise nach oben geklappt ist.
Die Aufnahmeeinrichtung 16 ist insgesamt durch eine Schwenkvorrichtung 2 beispielsweise um eine dritte horizontale Schwenkachse 27 durch Antrieb eines durch die Steuerung koordiniert gesteuerten dritten Schwenkaktuators in beliebige Winkelstellungen zwischen 0 Grad und 360 Grad schwenkbar, wenigstens einmal und vorzugsweise mehrmals hintereinander.
Der Siebdeckel 3 weist hier beispielsweise einen hier beispielsweise pyramidenförmigen Deckelboden 19 und das Sieb 10 auf, wobei zwischen dem Deckelboden 19 und dem Sieb eine leere Kammer 20 ausgebildet wird. Wenn sich daher in der Kammer 22 pulverförmiges Aufbaumaterial befindet, so kann dieses, wenn das Sieb 10 nach unten weist, durch das Sieb 10 hindurch aus der Kammer 20 schwerkraftbedingt abfließen.
Der Deckelboden 19 weist weiterhin bevorzugt an seinem Scheitelpunkt eine Absaugöffnung 21 auf, an welche ein Saugschlauch 22 einer Absaugvorrichtung angeschlossen ist. Der Saugschlauch 22 ist hierzu beispielsweise mit einer Drehdurchführung im Bereich der zweiten Schwenkachse 26 der Schwenkvorrichtung 2 verbunden, wie 1 andeutet.
Folglich können hier einerseits der Siebdeckel 3 zusammen mit dem Sieb 10, dem Deckelboden 19, der Kammer 20 und dem Saugschlauch 22 und andererseits der Aufnahmekorb 24 relativ zueinander durch den zweiten Schwenkaktuator um die zweite horizontale Schwenkachse 26 zwischen der ersten Aufnahmestellung und einer Arbeitsstellung schwenkbar angetrieben werden, in welcher der Siebdeckel 3 die Behälteröffnung 15 des in dem Aufnahmekorb 24 aufgenommenen Baubehälters 1 insbesondere pulverdicht verschließt.
Die Begriffe „oben“ und „unten“ bzw. „aufrecht“ im Sinne der hier vorliegenden Beschreibung beziehen sich auf die Gebrauchslage der Auspackvorrichtung 100.
2 zeigt eine Seitenansicht der Auspackvorrichtung 100 von 1 in einer Situation, in welcher der Baubehälter 1 mit den darin aufgenommenen Objekten 9 in in die Entpulverungskammer 4 und dort in die sich in ihrer Ausgangslage befindliche Aufnahmeeinrichtung 16 z.B. über eine Beladetüre der Entpulverungskammer 4 geladen wird. An den Objekten 9 haftet dann noch bei dem oben beschriebenen Bauprozess unverfestigt verbliebenes Aufbaumaterial.
Hierzu wird der Siebdeckel 3, der an dem Aufnahmekorb 24 beispielsweise schwenkbar gelagert ist, relativ zum Aufnahmekorb 24 beispielsweise nach oben in die erste Aufnahmestellung geklappt. Dann wird der Baubehälter 1 wie durch den Pfeil 23 in 2 symbolisiert über die seitliche Aufnahmeöffnung des Aufnahmekorbs 24 in den Aufnahmekorb 24 beispielsweise horizontal eingesetzt und dort beispielsweise durch eine in 6 gezeigte Spanneinrichtung 29 der Aufnahmeeinrichtung 16 im Aufnahmekorb 24 gespannt. Die Spanneinrichtung 29 weist hierzu beispielsweise als Greifhaken ausgebildete Greifmittel 31 auf, welche insbesondere am Baubehälter-Boden form- und/oder reibschlüssig angreifen, um den Baubehälter im Aufnahmekorb 24 zu fixieren. Zum Entspannen des Baubehälters 1 aus dem Aufnahmekorb werden dann die Greifmittel 31 von dem Baubehälter-Boden 30 gelöst.
Der Baubehälter 1 befindet sich in dem Aufnahmekorb 16 dann in einer im Wesentlichen aufrechten Lage, in welcher die Behälteröffnung 15 im Wesentlichen nach oben, d.h. gegen die Richtung der Schwerkraft weist. Im Wesentlichen aufrechte Lage bedeutet, dass diese aufrechte Lage auch von einer rein vertikalen Lage um ein bestimmtes Maß abweichen kann.
Dann wird der Siebdeckel 3 derart nach unten in die Arbeitsstellung verschwenkt, dass er die Behälteröffnung 15 des Baubehälters 1 pulverdicht verschließt. Damit dies eintreten kann, weist beispielsweise ein Boden des Aufnahmekorbs 24 von dem in der Arbeitsstellung befindlichen Siebdeckel 3 einen vertikalen Abstand auf, welcher in etwa der Höhe des Baubehälters 1 entspricht. In der Arbeitsstellung des Siebdeckels 3 kann daher loses Aufbaumaterial lediglich von dem Baubehälter 1 durch das im Siebdeckel 3 integrierte Sieb 10 in die Kammer 20 fließen.
Das Verschwenken des Siebdeckels 3 von der ersten Aufnahmestellung in die Arbeitsstellung könnte anstatt durch den mittels der Steuerung gesteuerten zweiten Schwenkaktuator um die zweite Schwenkachse 26 auch händisch, z.B. über Handschuheingriffe an dem Gehäuse erfolgen.
Beim Beladen des Baubehälters 1 in die Entpulverungskammer 4 befindet sich das Schott 5 beispielsweise in der zweiten Stellung.
Dann wird beispielsweise die Entpulverungskammer 4 mit einem Gas, vorzugsweise mit Luft 14 durchströmt, so dass dem Baubehälter 1 bzw. den darin aufgenommen Objekten 9 Wärme entzogen wird, beispielsweise solange bis der Baubehälter 1 bzw. die darin aufgenommenen Objekte 9 eine vorbestimmte Temperatur aufweisen.
Hierzu wird beispielsweise die in dem Baubehälter 1 herrschende Temperatur durch wenigstens einen Temperatursensor erfasst und der Steuerung gemeldet.
Bevorzugt bevor loses Aufbaumaterial 11 von den Objekten 9 in der Pulverkammer 4 und in der Strahlkammer 6 entfernt wird, wird von der elektronischen Steuerung eine Saugeinrichtung 40 aktiviert, welche beispielsweise an einer hier beispielsweise in Gebrauchslage gesehen oberen Auslassöffnung 39 der Strahlkammer 6 angeordnet ist, und welche aus einem Inneren der Strahlkammer 6 ansaugt. Da die Entpulverungskammer 4 eine in Gebrauchslage gesehen oberen Einlassöffnung 38 aufweist, wird dann bedingt durch das von der Saugeinrichtung erzeugte Druckgefälle zwischen einem Äußeren und Inneren der Vorrichtung 100 bzw. der Entpulverungskammer 4 und der Strahlkammer 6 über die Einlassöffnung 38, welche mit der Atmosphäre in Verbindung steht, eine in das Innere der Entpulverungskammer 4 gerichtete Luftströmung 35 erzeugt, welche dann über den Spalt 42 in die Strahlkammer 6 und von dort über die Auslassöffnung 39 mittels der Saugeinrichtung 40 nach draußen in die Atmosphäre gelangt. Die Einlassöffnung 38 kann insbesondere einen Filter aufweisen, durch welchen die angesaugte Luft von Partikeln befreit wird.
Beispielsweise kann eine Präsenz der Luftströmung 35 von einer Sensoreinrichtung detektiert und ein entsprechendes Signal in die elektronische Steuerung eingesteuert werden, welche bevorzugt erst daraufhin mit die Entpulverung und Nachbearbeitung (Strahlen) der Objekte 9 in Gang setzt. Die Entpulverung und Nachbearbeitung (Strahlen) der Objekte 9 wird im Folgenden beschrieben.
3 zeigt eine Seitenansicht der Vorrichtung 100 von 1 dann in einer Situation, in der der in dem Aufnahmekorb 24 aufgenommene und durch den in der Arbeitsstellung befindlichen Siebdeckel 3 an seiner Behälteröffnung 15 verschlossene Baubehälter 1 durch die Schwenkvorrichtung 2 um die zweite horizontale Schwenkachse 26 derart verschwenkt wird, dass die Behälteröffnung 15 im Wesentlichen nach unten, d.h. in Schwerkraftrichtung weist. Im Wesentlichen nach unten weisend bedeutet, dass von einer rein vertikalen Lage auch gewisse Abweichungen bestehen können, solange eine Schwerkraftkomponente auf das pulverförmige Aufbaumaterial wirken kann.
Beispielsweise schwenkt die Schwenkvorrichtung 2 die Aufnahmevorrichtung 16 mit dem darin aufgenommenen Baubehälter 1 aus der in 1 und 2 gezeigten aufrechten und insbesondere vertikalen Lage, in der die Behälteröffnung 15 des Baubehälters 1 im Wesentlichen nach oben weist, bevorzugt um 180° in eine Kopf- oder Entleerungslage, in welcher die Behälteröffnung 15 des Baubehälters 1 dann im Wesentlichen nach unten, d.h. in Richtung der Wirkung der Schwerkraft weist. Infolge des Schwenkens des Baubehälters 1 in die Kopflage löst sich wenigstens ein Teil des unverfestigt verbliebenen Aufbaumaterials 11 von den Objekten 9 und fließt dann durch das Sieb 10 hindurch in die Kammer 20, die dann nach unten weist. Weiterhin liegen dann die Objekte 9 auf dem nun nach unten weisenden Sieb 10 auf und bleiben dort liegen.
Parallel zum Verschwenken der Aufnahmeeinrichtung 16 oder davor oder auch danach kann (können) die Aufnahmeeinrichtung 16, der Siebdeckel 3, das Sieb 10 und/oder auch die Schwenkvorrichtung 2 in Schwingung versetzt werden, um das Ablösen von unverfestigt verbliebenem Aufbaumaterial 11 von den Objekten 9 zu erleichtern. Weiterhin wird das dann in die Kammer 20 geflossene unverfestigt verbliebene Aufbaumaterial 11 über den Saugschlauch 22 durch die Absaugeinrichtung aus der Kammer 20 beispielsweise in einen Vorratsbehälter abgesaugt.
Nach diesem wenigstens teilweisen Entpulvern oder Auspacken der Objekte 9 und bevorzugt ausgehend von der Situation, in welcher sich der Baubehälter 1 in der Kopflage befindet, werden die Objekte 9 aus dem Baubehälter entladen. Diese Situation zeigt 4. Dabei wird eine durch die elektronische Steuerung ansteuerbare erste Entladestellung zum Entladen der von unverfestigt verbliebenem Aufbaumaterial 11 wenigstens teilweise befreiten Objekte 9 aus dem Baubehälter eingenommen, in welcher der Siebdeckel 3 die Behälteröffnung 15 des Baubehälters 1 wenigstens teilweise freigibt und in welcher die Objekte 9 auf dem Sieb 10 des Siebdeckels 3 zumindest zeitweise aufliegen. Die erste Entladestellung kann beispielsweise dadurch eingenommen werden, dass der Aufnahmekorb 24 relativ zu dem sich im Wesentlichen in der Kopflage befindlichen Siebdeckel 3 durch den zweiten Schwenkaktuator um die zweite Schwenkachse 26 verschwenkt wird, bis der Siebdeckel 3 die Behälteröffnung 15 freigibt. Die Objekte 9 liegen dann frei auf dem Sieb 10 des Siebdeckels 3 auf. Zuvor, gleichzeitig oder danach wird das Schott 5 von der elektronischen Steuerung in die erste Stellung gesteuert, damit die auf dem Sieb 10 des Siebdeckels 3 aufliegenden Objekte 9 die Durchgangsöffnung 33 passieren und in die Strahlkammer 6 gelangen können.
Vorzugsweise werden der Siebdeckel 3 und der Aufnahmekorb 24 durch den zweiten Schwenkaktuator um die zweite Schwenkachse 26 relativ zueinander in eine Lage verschwenkt, in welcher der Siebdeckel 3 eine hier beispielsweise schiefe (hier abschüssige) Transportfläche für die auf ihm aufliegenden Objekte 9 ausbildet, welche dann schwerkraftbedingt und/oder durch den Einfluss von Schwingungen, unter welche beispielsweise das Sieb 10 gesetzt wird, sich entlang des Siebs 10 in einer Entladerichtung bewegen, welche von dem Baubehälter 1 weg und insbesondere in die Strahlkammer 6 weist. Das Sieb 10 dient dann als eine Art „Transportrutsche“ für die Objekte 9. Der Baubehälter 1 wird dann vorzugsweise durch die Spanneinrichtung 26 weiterhin in dem Aufnahmekorb 24 gehalten und dadurch an einem Herausrutschen aus dem Aufnahmekorb 24 gehindert.
In dieser Situation wird die Strahltrommel 7 durch die Steuerung bevorzugt um die erste horizontale Schwenkachse 25 in eine zweite Aufnahmestellung verschwenkt, in welcher die Strahltrommel-Öffnung 17 in Richtung des Siebs 10 weist. Alternativ weist Strahltrommel 7 bereits von Anfang an, d.h. bereits beim Laden des Baubehälters 1 in die Entpulverungskammer 4 die zweite Aufnahmestellung auf, wie aus 2 hervorgeht.
Wenn alle Objekte in die Strahltrommel 7 geladen worden sind, was beispielsweise durch eine Sensoreinrichtung festgestellt und durch ein entsprechendes Signal der elektronischen Steuerung mitgeteilt werden kann, stellt diese das Schott 5 wieder in die zweite Stellung, in welcher lediglich der Spalt 42 der Durchgangsöffnung 33 eine Verbindung zwischen der Entpulverungskammer 4 und der Strahlkammer 6 herstellt und durch welchen dann die Strömung 35 strömt, wie in 7 gezeigt ist.
5 zeigt eine Seitenansicht der Auspackvorrichtung 100 von 1 in einer Situation, in der die Objekte 9 durch die Strahlvorrichtung 8 in der Strahltrommel 7 mit Strahlpartikeln bestrahlt werden, wodurch eine weitere Reinigung der Objekte 9 von unverfestigt verbliebenem Aufbaumaterial erfolgt. Zum Bestrahlen der Objekte 9 in der Strahlkammer 6 wird beispielsweise die Strahltrommel 7 um die erste horizontale Schwenkachse 25 mittels des ersten Schwenkaktuators derart verschwenkt, dass die Strahltrommelöffnung 17 in Richtung der Strahlvorrichtung 8 weist. Die dann eingenommene zum Bestrahlen vorgesehene Stellung der Strahltrommel 7 entspricht dann beispielsweise einer zweiten Entladestellung, in welcher die bereits bestrahlten Objekte 9 der Strahltrommel 7 entnommen werden.
Die Strahlvorrichtung 8 bringt Strahlpartikel, insbesondere Glasperlen aus wenigstens einer Düse unter Druck in wenigstens einem Reinigungsstrahl 18 gebündelt aus und ist beispielsweise als Glasperlstrahlanlage ausgebildet ist. Die Strahlvorrichtung 8 kann beispielsweise in vertikaler Richtung bewegt werden, um beim Schwenken nicht mit der Strahltrommel 7 zu kollidieren.
Die Strahltrommel 7 wird dabei vorzugsweise durch eine Rotationseinrichtung um eine zur ersten horizontalen Schwenkachse 25 senkrechten Achse 28 rotiert, so dass die Bauteile 9 durchmischt werden und sich aneinander reiben, wodurch eine weitere Reinigung von anhaftendem Restpulver erfolgt. Zusätzlich reinigt die Strahlvorrichtung 8 Restpulver bzw. unverfestigt verbliebenes Aufbaumaterial, das noch an der Oberfläche der Objekte 9 haftet, durch den Reinigungsstrahl 18 ab. Die Strahlpartikel des Reinigungsstrahls 18 sammeln sich beispielsweise in einem Trichterausgang 12 der Strahlkammer 6 und werden z.B. mit einer Förderspirale in Richtung eines hier nicht gezeigten Siebs gefördert. Das Sieb trennt dann die Strahlpartikel von unverfestigt verbliebenem Aufbaumaterial (Pulverreste) 11 und führt die abgetrennten Strahlpartikel beispielsweise der Strahlvorrichtung 8 wieder zu. Nach dem Strahlprozess können die ausgepackten und gereinigten Objekte 9 der Strahltrommel 7 über eine Entladetüre 13 der Strahlkammer 6 entnommen werden. Hierzu verbleibt die Strahltrommel 7 beispielsweise in der zweiten Entladestellung, in welcher auch das Bestrahlen der Objekte 9 in der Strahltrommel 7 erfolgt.
Es ist klar, dass die elektronische Steuerung, welche den Entpulverungsprozess und alle davor notwendige, oben beschriebenen Aktuatoren steuert, eine Baueinheit oder eine verteilte Steuerung bilden kann.
Bezugszeichenliste

100: Vorrichtung
1: Baubehälter
2: Schwenkvorrichtung
3: Siebdeckel
4: Entpulverungskammer
5: Schott
6: Strahlkammer
7: Strahltrommel
8: Strahlvorrichtung
9: Objekt
10: Sieb
11: unverfestigt verbliebenes Aufbaumaterial
12: Trichterausgang
13: Entladetüre
14: Gas
15: Behälteröffnung
16: Aufnahmeeinrichtung
17: Strahltrommelöffnung
18: Reinigungsstrahl
19: Deckelboden
20: Kammer
21: Absaugöffnung
22: Schlauch
23: Pfeil
24: Aufnahmekorb
25: erste Schwenkachse
26: zweite Schwenkachse
27: dritte Schwenkachse
28: Achse
29: Spanneinrichtung
30: Baubehälter-Boden
31: Greifmittel
32: Baubehälter-Seitenwandung
33: Durchgangsöffnung
34: Schottwand
35: Strömung
36: Rand von 5
37: Rand von 33
38: Einlassöffnung
39: Auslassöffnung
40: Saugeinrichtung
41: Sensoreinrichtung
42: Spalt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 3718692 A1 [0002]

Claims

Vorrichtung (100) zur Nachbearbeitung wenigstens eines mit einem additiven Fertigungsverfahren durch schichtweises Aufbringen und selektives Verfestigen eines pulverförmigen Aufbaumaterials hergestellten Objekts (9), umfassend eine Entpulverungskammer (4) zum wenigstens teilweise Entfernen von losem Aufbaumaterial von dem wenigstens einen Objekt (9), und eine Strahlkammer (6) zur Nachbehandlung des wenigstens einen Objekts mittels wenigstens eines Strahlguts, wobei a) in der Entpulverungskammer (4) von einer Steuerung gesteuerte Mittel zum Entfernen von losem Aufbaumaterial von dem wenigstens einen Objekt (9) und in der Strahlkammer (6) von der Steuerung gesteuerte Mittel (8) zum Strahlen des wenigstens einen Objekts mittels eines Strahls (18) aus Strahlgut vorgesehen sind, und wobei b) die Entpulverungskammer (4) und die Strahlkammer (6) durch eine Schottwand (34) voneinander getrennt sind, welche wenigstens eine Durchgangsöffnung (33) aufweist, gekennzeichnet durch c) von einer Steuerung steuerbare Mittel (40) zum Erzeugen einer Strömung eines Strömungsmediums, welche eine Strömung (35) des Strömungsmediums von der Entpulverungskammer (4) durch die wenigstens eine Durchgangsöffnung (33) hindurch in die Strahlkammer (6) erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass a) ein Öffnungsquerschnitt der Durchgangsöffnung (33) von der Position wenigstens eines von der Steuerung gesteuerten Schotts (5) in Bezug zur Durchgangsöffnung (33) abhängt, wobei b) das Schott (5) durch die Steuerung derart steuerbar ist, dass b1) in einer ersten Stellung des Schotts (5) der Öffnungsquerschnitt einen ersten Öffnungsquerschnitts-Wert aufweist, in welchem ein Transport des wenigstens einen Objekts (9) von der Entpulverungskammer (4) durch die Durchgangsöffnung (33) hindurch in die Strahlkammer (6) ermöglicht wird, und b2) in einer zweiten Stellung des Schotts (5) der Öffnungsquerschnitt einen zweiten, gegenüber dem ersten Öffnungsquerschnitt-Wert kleineren Öffnungsquerschnitt-Wert einnimmt, in welcher die Strömung (35) des Strömungsmediums von der Entpulverungskammer (4) in die Strahlkammer (6) ermöglicht wird.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Öffnungsquerschnitts-Wert einen minimalen Öffnungsquerschnitt-Wert der Durchgangsöffnung (33) bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Stellung des Schotts (5) wenigstens ein Spalt zwischen einem Rand (36) des Schotts (5) und einem Rand (37) der Durchgangsöffnung (33) vorhanden ist, durch welchen die Strömung (35) strömt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Transporteinrichtung (2, 3) vorgesehen ist, durch welche der Transport des wenigstens einen Objekts (9) von der Entpulverungskammer (4) durch die Durchgangsöffnung (33) hindurch in die Strahlkammer (6) erfolgt, wobei a) das Schott (5) von der Steuerung in die erste Stellung gesteuert wird, wenn der Transport des wenigstens einen Objekts (9) von der Entpulverungskammer (4) durch die Durchgangsöffnung (33) hindurch in die Strahlkammer (6) erfolgt oder erfolgen soll, und b) das Schott (5) ansonsten, insbesondere wenn kein Transport des wenigstens einen Objekts (9) von der Entpulverungskammer (4) durch die Durchgangsöffnung (33) hindurch in die Strahlkammer (6) erfolgt oder erfolgen soll, von der Steuerung in die zweite Stellung gesteuert wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömung (35) des Strömungsmediums eine Saugströmung darstellt, wobei die Entpulverungskammer (4) eine Einlassöffnung (38) für das Strömungsmedium und die Strahlkammer (6) eine Auslassöffnung (39) für das Strömungsmedium aufweist, welche mit den Mitteln (40) zum Erzeugen der Strömung des Strömungsmediums in Verbindung steht.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (40) zum Erzeugen der Strömung des Strömungsmediums derart ausgebildet sind, dass sie eine Saugströmung des Strömungsmediums zwischen der Einlassöffnung (38) und der Auslassöffnung (39) erzeugen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsmedium durch Luft gebildet wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Entfernen von losem Aufbaumaterial von dem wenigstens einen Objekt (9) und/oder die Mittel (8) zum Strahlen des wenigstens einen Objekts mittels eines Strahls (18) aus Strahlgut von der Steuerung derart gesteuert sind, dass sie lediglich dann aktiviert werden, wenn von der Steuerung ein Freigabesignal erzeugt worden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Freigabesignal von der Steuerung erzeugt wird, wenn f) von der Steuerung die Mittel (40) zum Erzeugen der Strömung (35) des Strömungsmedium aktiviert worden sind, und/oder g) durch eine mit der Steuerung zusammenwirkende Sensoreinrichtung (41) ein Strömungssignal in die Steuerung eingesteuert worden ist, welches signalisiert, dass die Strömung (35) des Strömungsmediums präsent ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Objekt (9) im Rahmen eines Bauprozesses innerhalb eines mit wenigstens einer Behälteröffnung (15) versehenen topfförmigen Baubehälters (1) entstanden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der Entpulverungskammer (4) angeordnet sind: h) eine Schwenkvorrichtung (2), i) eine zur Aufnahme des Baubehälters (1) vorgesehene und ausgebildete, wenigstens einen Siebdeckel (3) mit einem Sieb (10) aufweisende Aufnahmeeinrichtung (16), welche durch die Schwenkvorrichtung (2) um wenigstens eine Achse schwenkbar ist, wobei j) das Sieb (10) ausgeführt ist, dass zwar unverfestigt verbliebenes Aufbaumaterial (11) nicht aber das wenigstens eine Objekt (9) das Sieb (10) passieren kann, und wobei k) der Siebdeckel (3) an der Aufnahmeeinrichtung (16) beweglich gelagert ist, und wobei I) wenigstens die Schwenkvorrichtung (2) und der Siebdeckel (3) derart ausgebildet und durch die Steuerung gesteuert sind, dass e1) der Baubehälter (1) mit dem wenigstens einen darin aufgenommenen Objekt (9), an welchem noch unverfestigt verbliebenes Aufbaumaterial (11) anhaftet, in oder an der Aufnahmeeinrichtung (16) in einer im Wesentlichen aufrechten Lage aufnehmbar ist, in welcher die Behälteröffnung (15) im Wesentlichen nach oben weist, und dass e2) der Siebdeckel (3) zwischen einer ersten Aufnahmestellung, in welcher der Baubehälter (1) in oder an der Aufnahmeeinrichtung (16) in der im Wesentlichen aufrechten Lage aufnehmbar und die Behälteröffnung wenigstens teilweise unverschlossen ist, und einer Arbeitsstellung steuerbar ist, in welcher der Siebdeckel (3) die Behälteröffnung (15) des in oder an der Aufnahmeeinrichtung (16) aufgenommenen Baubehälters (1) verschließt, und dass e3) der Baubehälter (1) mit dem in Arbeitsstellung gebrachten Siebdeckel (3) zwischen der im Wesentlichen aufrechten Lage und einer Kopflage wenigstens einmal um die wenigstens eine Achse schwenkbar ist, in welcher die Behälteröffnung (15) des Baubehälters (1) im Wesentlichen nach unten in Richtung Schwerkraft weist und in welcher das wenigstens eine Objekt (9) auf dem Sieb (10) aufliegt, wodurch das Sieb (10) durch unverfestigt verbliebenes und von dem wenigstens einen Objekt (9) abgelöstes Aufbaumaterial (11) passierbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Siebdeckel (3) wenigstens teilweise durch das Sieb (10) gebildet wird, so dass unverfestigt verbliebenes, von dem wenigstens einen Objekt (9) abgelöstes und das Sieb (10) passierendes Aufbaumaterial (11) direkt in die Entpulverungskammer (4) oder in einen in der Entpulverungskammer (4) angeordneten Behälter wenigstens schwerkraftbedingt abfließt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Sieb (10) und einem Deckelboden (19) des Siebdeckels (3) eine Kammer (20) ausgebildet ist, in welche unverfestigt verbliebenes, von dem wenigstens einen Objekt (9) abgelöstes und das Sieb (10) passierendes Aufbaumaterial (11) in der Kopflage des Baubehälters (1) fließt.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckelboden (19) wenigstens eine Absaugöffnung (21) aufweist, an welcher eine Absaugvorrichtung zum Absaugen des unverfestigt verbliebenen und von dem wenigstens einen Objekt (9) abgelösten Aufbaumaterials (11) aus der Kammer (20) angeschlossen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine durch die Steuerung ansteuerbare Entladestellung des Siebdeckels (3) zum Entladen des wenigstens einen, wenigstens teilweise von unverfestigt verbliebenem Aufbaumaterial (11) befreiten Objekts (9) aus dem Baubehälter (1) vorgesehen ist, in welcher der Siebdeckel (3) die Behälteröffnung (15) des Baubehälters (1) wenigstens teilweise freigibt und in welcher das wenigstens eine Objekt (9) auf dem Sieb (10) des Siebdeckels (3) zumindest zeitweise aufliegt.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass in der Entladestellung des Siebdeckels (3) und in Gebrauchslage der Vorrichtung gesehen der Siebdeckel (3) eine horizontale oder geneigte Transportfläche derart ausbildet, dass das wenigstens eine auf dem Sieb (10) aufliegende Objekt (9) schwerkraftbedingt und/oder von infolge von wenigstens auf das Sieb (10) aufgebrachter Schwingungen entlang des Siebs (10) in einer Entladerichtung transportierbar ist, welche insbesondere von dem Baubehälter (1) weg weist.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladerichtung in die Strahlkammer (6) weist.
Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Sieb (10) in der Entladestellung des Siebdeckels (3) eine Transportfläche ausbildet, entlang welcher das wenigstens eine Objekt (9) von der Entpulverungskammer (4) in die Strahlkammer (6) transportierbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass in der Strahlkammer (6) einen wenigstens einen Strahlbehälter (7) aufweisende Strahlvorrichtung (8) angeordnet ist, durch welche der wenigstens eine Strahl (18) aus Strahlgut auf das wenigstens eine Objekt (9) oder in das Innere wenigstens eines Strahlbehälters (7) gerichtet werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlbehälter (7) schwenkbar ausgebildet und durch die Steuerung in eine Aufnahmestellung des Strahlbehälters (7) schwenkbar ist, in welcher er das wenigstens eine, entlang des Siebs (10) transportierte Objekt (9) aufnehmen kann.
Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlbehälter (7) durch die Steuerung in eine Entladestellung des Strahlbehälters (7) schwenkbar ist, in welcher das wenigstens eine von ihm aufgenommene Objekt (9) entladbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Siebdeckel (3) an der Aufnahmeeinrichtung (16) schwenkbar und/oder translatorisch beweglich gelagert und von der Steuerung zur Ausführung einer Schwenk- und/oder Translationsbewegung gesteuert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkvorrichtung (2) derart ausgebildet und durch die Steuerung gesteuert ist, dass die Aufnahmeeinrichtung (16) zusammen wenigstens einmal eine volle Rotation um eine insbesondere horizontale Achse ausführen kann.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinrichtung (16) eine von der Steuerung gesteuerte Spanneinrichtung (19) aufweist, durch welche der Baubehälter (1) an oder in der Aufnahmeeinrichtung (16) spannbar und von dieser entspannbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schott (5) eine Türe, eine Klappe oder einen Rollladen umfasst.