[发明专利]用于具有粉状起始材料的增材制造系统的刮刀单元

说明书

本发明有关于一种用于具有粉状起始材料的增材制造系统的刮刀单元。通过根据本发明的刮刀单元实现了刮刀的改善的线性度以及相对于建构水平的平行度。刮刀通过可调整的紧固组件悬吊在横梁上，并且进而横梁在一侧上借助于定位轴承且在另一侧上借助于浮动轴承被紧固至引导托架。

本发明有关于一种用于具有粉状起始材料的增材制造系统的刮刀单元。通过根据本发明的刮刀单元实现了刮刀的改善的线性度以及相对于建构水平的平行度。

用于工件的增材制造(也称为增材制造(additive manufacturing,AM))的装置以及方法在先前技术是已知的。“生成制造方法”或“3D打印”也被提及。在此，原料可为粉末形式、线材形式或液体。粉末方法包括例如选择性激光熔化(selective laser melting,SLM)、选择性激光烧结(selective laser sintering,SLS)或电子束熔化(electron beammelting,EBM)。在此的原料由塑料或金属组成。

在利用粉末形式的原料操作的方法的情况下，材料以层的形式施加到可降低的工作表面上，以便在那里分部熔化或烧结。随后，工作表面降低一个层厚。然后将另一层施加到此层，且此程序如第一层般进行。在此，待熔化或待烧结的部分是以三维工件为逐层建构的方式而选择。

为了组件的质量，各个层具有均匀(homogeneous)的厚度是重要的。特别是，此层必须在整个平面具有相等的厚度，且还平行于初始位于可降低的工作表面上、且随后位于分别的先前处理的层上的建构层。为了实现这一点，需要对应精确地施加粉末，而这首先需要高精度的刮刀以及刮刀引导。在此，有两个问题在先前技术的刮刀的情况下发生，当刮刀变得越大、建构空间中的温度变得越高时，问题越为严重。问题之一是刮刀的偏转，这会导致刮刀的线性度发生偏差，且因此一般在动作路径的中心造成较薄的粉末层，第二个问题是热膨胀。

如果增材制造方法初始为纯粹的快速原型化(rapid prototyping)方法，仅供应设计模型，且经常为缩尺(reduced scale)，那么技术同时已发展到可建构更大的功能组件的程度。特别是，除了初始仅由聚合物组成的粉末材料之外，现在还可使用由金属、玻璃以及陶瓷制成的材料。因此，对建构空间大小的需求也随之增加，且随之而来的是所需的刮刀大小，这带来了上述问题。

此外，金属或陶瓷的加工需要比塑料相对高的熔化或烧结温度。因此，除了更强的激光外，电子束枪(electron beam guns)也被用作这些方法的辐射单元，可将更多的能量输入到粉末中。以这种方式产生的温度也加热分配粉末的刮刀，此粉末已新施加到刚刚固化的最后一层，以形成新的层。在此过程中发生的刮刀的热膨胀在紧固点之间的刮刀中产生应力以及变形。

在聚合物粉末的情况下，仅在较小程度上固有地发生热问题，因为在那里预热的粉末床中一般仅出现高达大约180℃的温度，而在例如钛以及钛合金的金属的情况下，预热的粉末床表面需要高达1200℃以上的温度。因此，在本发明的主要应用领域的金属粉末的电子束方法的情况下出现了最大的问题。其中，例如在刮刀的刀片处，一般在刮刀的中心出现大约400℃的温度，且在其不位于粉末床上方的边缘区域中出现大约50℃的温度。因此，通过造成不同程度的热膨胀，在刀片的悬吊系统以及刀片本身中产生相当大的应力。这会导致线性度的偏差。

背景技术

例如，EP 2 010 370 B1描述了一种粉末施加装置，旨在能够产生简单的改变，且在此过程中维持相对于建构水平的平行度。在此，使用可插入框架形状接收装置中的可更换涂层模块。两个刀片经由涂层模块中的腹板在边缘定位。刀片相对于建构水平的设定经由框架形状接收装置进行，涂层模块可通过腹板钩入此接收装置中。因此有仅安装在外侧的刀片在尺寸较大的情况下会偏斜的问题。在发生热变形的情况下，双悬吊对刀片相对于建构水平的线性度以及平行度，具有特别负面的影响，首先是框架形状接收装置中的涂层模块中的刀片，然后是整体装置中的框架形状接收装置。

发明目的