[发明专利]粉末施加装置、用于操作粉末施加装置的方法、以及用于生产三维工件的系统

说明书

本发明涉及一种在通过逐层增材方法来生产三维工件的系统(100)中使用的粉末施加装置(10)，粉末施加装置包括散布元件(12)。散布元件(12)能够在承载器(116)的表面上移动，以将原料粉末施加到承载器(116)的表面上，以通过逐层增材方法来生产工件。粉末施加装置(10)进一步包括粉末夹带器(16)，该粉末夹带器能够在承载器平面(E)上移动并且在面向承载器平面(E)的表面(20)的区域中设置有表面轮廓(22)。表面轮廓(20)包括夹带元件(24a，24b，24c)和通道(26a，26b，26c)。夹带元件(24a，24b，24c)和通道(26a，26b，26c)被成形和布置成使得当粉末夹带器(16)沿第一移动方向(R1)在承载器平面(E)上移动时，由夹带元件(24a，24b，24c)对相对于粉末夹带器(16)在承载器平面(E)上的移动而在粉末夹带器(16)的前方沉积在承载器平面(E)上的粉末状材料进行夹带，并且当粉末夹带器(16)沿与第一移动方向(R1)相反的第二移动方向(R2)在承载器平面(E)上移动时引导所述粉末状材料通过通道(26a，26b，26c)。

技术领域

本发明涉及一种粉末施加装置，该粉末施加装置在使用逐层生成工艺来生产三维工件的系统中使用。此外，本发明涉及一种操作这种粉末施加装置的方法。最后，本发明涉及一种配备有这种粉末施加装置的系统，该系统用于使用逐层生成工艺来生产三维工件。

背景技术

在用于生产三维工件的生成工艺(特别是逐层生成工艺)中，已知的是将原料粉末逐层施加到承载器上，并且通过特定位置的辐照(例如通过熔化熔融或烧结)对该原料粉末进行固化，以便最终获得具有期望形状的工件。可以借助于电磁辐射(特别是激光辐射)或粒子辐射来进行辐照。一旦工件层已经被固化，就将新一层的未处理的原料粉末施加到已经生产的工件层上。为此，可以使用已知的涂布器结构或粉末施加装置。随后，对此时位于最上面且仍未处理的原料粉末层进行辐照。因此，工件是依次地逐层构建的，每一层均限定了工件的横截面区域和/或轮廓。在本文中，也已知的是利用CAD或类似的工件数据，以基本上自动地制造工件。

例如在EP 2 961 549 A1和EP 2 878 402 A1中可以找到已知的用于生产三维工件的装置。在这些文献中描述的装置各自包括承载器，该承载器可以竖直地逐层向下降低。每当一层原料粉末被完全辐照并在施加下一个粉末层之前，始终在这些已知的装置中进行承载器的相应的竖直移动。因此，可以确保辐照单元的焦平面始终位于原料粉末的待固化层(即，最上层)中。此外，这些装置包括连接到气体回路的处理室。气体(特别是惰性气体)可以经由气体入口被供应到处理室。在流过处理室之后，气体经由气体出口从处理室中排出。

粉末施加装置通常用于将原料粉末施加到承载器上。粉末施加装置包括可跨过承载器的表面移动的铺展构件，该铺展构件跨过承载器的表面或已经被施加到承载器的表面上并已经被至少部分地固化的粉末层移动，从而施加新的粉末层。铺展构件可以包括辊子、推动器或适于将原料粉末施加和铺展到承载器上的其它部件。待施加的粉末可以从与粉末施加装置的铺展构件一体形成的粉末储存器中取出，该铺展构件可以跨过承载器的表面移动。然而，可替代地，粉末施加装置可以包括固定的粉末储存器，该粉末储存器例如被定位成与承载器相邻，可跨过承载器移动的铺展构件从该粉末储存器中取出粉末并将粉末散布在承载器的表面上。例如，在EP 2 818 305 B1或WO 2018/029059 A1中描述了一种适合在使用逐层生成工艺来生产三维工件的系统中使用的粉末施加装置。

CN 107 303 608 A公开了一种用于逐层生成工艺的粉末施加装置。通过使粉末铺展器沿平行于待创建的新粉末层的方向移动并对积聚在新粉末层的网中的粉末进行散布，来创建新的平面粉末层。为此，粉末铺展器在类似于梳子的前侧上形成有叉齿，该叉齿分割具有积聚粉末的网的上部部分，使得用于新一层的粉末在网之间的沟槽中移位，从而创建平坦的粉末层。在粉末铺展器的上侧上运走不能在沟槽中收集的具有积聚粉末的网的多余材料。

发明内容