DE202006010327U1

DE202006010327U1 - Wechselbehälter

Info

Publication number: DE202006010327U1
Application number: DE202006010327U
Authority: DE
Original assignee: ProMetal RCT GmbH
Current assignee: ProMetal RCT GmbH
Priority date: 2006-07-04
Filing date: 2006-07-04
Publication date: 2007-11-15
Anticipated expiration: 2016-07-05
Also published as: ATE481230T1; DE502007005023D1; EP1882580B1; US7874445B2; EP1882580A1; US20080053998A1

Abstract

Wechselbehälter (10) für eine Anlage zum Aufbauen eines Formkörpers durch Ausbilden übereinanderliegender Schichten aus körnigem Material, welches Schicht nach Schicht örtlich selektiv verfestigt wird, mit einer Bodenstruktur (14), die in einem Behälterinnenraum in Richtung parallel zu den Behälter-Seitenwänden verschiebbar ist, und mit wenigstens einem Spindeltrieb, der eine Schraubspindel (20), die in eine Behälterseite drehbar eingebaut ist, und eine Spindelmutter (22) aufweist, an welcher die Bodenstruktur (14) abgestützt ist, so dass die Bodenstruktur in dem Behälterinnenraum mittels des Spindeltriebs schrittweise absenkbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wechselbehälter für eine Anlage zum Aufbauen eines Formkörpers durch Ausbilden übereinanderliegender Schichten aus körnigem Material.
Im Stand der Technik sind im Gebiet des Rapid Prototyping und Lasersinterns Anlagen und Verfahren bekannt, bei denen ein körniges Material in einzelnen Schichten auf einer Plattform in einem Behälter abgelegt und Schicht nach Schicht örtlich selektiv verfestigt wird, um dadurch aus dem körnigen Material einen verfestigten Formkörper aufzubauen. Hierzu wird vor dem Auftragen einer neuen Schicht der von der Plattform gebildete, in seiner Höhenlage verstellbare Boden des Behälters um jeweils eine Schichtdicke abgesenkt. Nachdem alle erforderlichen Schichten aufgetragen und selektiv verfestigt sind, kann der auf diese Weise erzeugte Formkörper beispielsweise in einer Entfernungsstation durch Entfernen des nicht-verfestigten körnigen Materials entnommen werden.
Ein austauschbarer Behälter bzw. Wechselbehälter, in dem auf diese Art und Weise ein Formkörper aufgebaut werden kann, ist zum Beispiel aus der EP 1037739 B1 bekannt. Der dort offenbarte Wechselbehälter weist einen Behälterboden auf, der eine Werkstückplattform bildet, die innerhalb des Behälters höhenverfahrbar ist. In einer hinteren Seitenwand weist der Wechselbehälter Eingriffsausnehmungen auf, durch welche unterhalb der Werkstückplattform ein oder mehrere Tragarme hindurchgreifen, wobei die Tragarme höhenverstellbar an der Aufbaustation der Anlage montiert sind. Sobald ein Formkörper vollständig ausgebildet ist, wird die Werkstückplattform arretiert und der gesamte Wechselbehälter inklusive des Formkörpers kann aus der Aufbaustation der Anlage entfernt werden.
Alternativ kann in den Wechselbehälter gemäß dem genannten Stand der Technik eine Hubvorrichtung unter der Werkstückplattform zu deren Höhenverfahrbarkeit integriert sein.
Derart ausgebildete Wechselbehälter haben allerdings den Nachteil, dass sie, in der Ausführungsform ohne integrierte Hubvorrichtung, über ausreichend große und lange Eingriffsausnehmungen verfügen müssen, damit die Tragarme an der Aufbaustation der Anlage dort hindurch eingreifen können. Weiterhin sind Arretierungen notwendig, um zu gewährleisten, dass die Werkstückplattform in einer unveränderten Höhe bleibt, wenn der Wechselbehälter aus der Aufbaustation entfernt wird, wobei dann die Tragarme nicht mehr unterhalb der Werkstückplattform angeordnet sind. Der Wechselbehälter mit unter der Werkstückplattform integrierter Hubvorrichtung ist andererseits aufwendig, wodurch der Wechselbehälter groß und schwer und damit beim Austauschen bzw. beim Bewegen von einer Station zu einer anderen schwierig zu handhaben ist.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Wechselbehälter zu schaffen, der leicht zu handhaben ist und dessen höhenverstellbare Werkstückplattform zuverlässig und einfach betätigbar ist.
Dies wird durch einen Wechselbehälter mit den Merkmalen in Anspruch 1 erzielt. Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen zeigen:
1a eine aufgeschnittene Seitenansicht eines Wechselbehälters gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
1b eine schematische Teilansicht eines Wechselbehälters gemäß der ersten Ausführungsform,
2 eine perspektivische Ansicht eines Wechselbehälters gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
3 eine perspektivische Ansicht eines Wechselbehälters gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
Gemäß der ersten Ausführungsform, die in der aufgeschnittenen Seitenansicht der 1a und der Teilansicht der 1b dargestellt ist, weist ein Wechselbehälter 10 einen oben offenen Behälter mit vier Seitenwänden auf, der im Wesentlichen rechteckig ist. Eine der Seitenwände, in diesem Fall eine der kurzen Seitenwände, weist Eingriffsausnehmungen 16 auf, die die Form von senkrecht verlaufenden Schlitzen aufweisen. Durch die Eingriffsausnehmungen 16 greifen Tragansätze einer in ihrer Höhenlage in dem Behälter verstellbaren Bodenstruktur 14 hindurch, auf welcher eine den Boden des Behälters bildende Werkstückplattform 12 im Innern des Behälters abgestützt ist und welche ihrerseits auf einer Hubvorrichtung abgestützt ist, die an der Außenseite der kurzen Seitenwand des Behälters 10 vorgesehen ist. Die Bodenstruktur 14 kann z.B. in Form von Tragarmen oder in Form eines Tragrahmens oder dergleichen gestaltet sein. Die Hubvorrichtung weist eine Spindeltrieb bzw. einen Kugelumlauf-Spindeltrieb auf, bei welchem die Spindelmutter 22, die entlang der Schraubspindel 20 durch eine Drehung verstellt wird, als Kugelumlaufmutter ausgebildet ist. Die Spindel 20 ist senkrecht angeordnet und vorzugsweise oben und unten gelagert. Die Spindelmutter 22 ist mit der Bodenstruktur 14 verbunden, und durch eine Bewegung der Spindelmutter 22 entlang der Spindel 20 wird eine Höhenverstellbarkeit der Bodenstruktur 14 und damit der Werkstückplattform 12 bereitstellt. Ferner ist an einem Ende, vorzugsweise am unteren Ende der Spindel 20 eine Kupplung 24 zum Kuppeln mit einem Motor 30 vorgesehen. Der Motor 30 zum Antreiben der Spindel 20 ist vorzugsweise ein elektrischer Gleichstrom-Servomotor bzw. ein Schrittmotor, der bei dieser ersten Ausführungsform an der Aufbaustation der Rapid Prototyping Anlage vorgesehen ist. Sobald der Wechselbehälter in die Aufbaustation der Anlage eingesetzt wird, wird die Abtriebswelle des in der Aufbaustation angeordneten Motors 30 über ein Transmissionsglied mit der Kupplung 24 der Spindel 20 vorzugsweise selbsttätig in Eingriff gebracht, so dass in der Aufbaustation das schrittweise Absenken der Werkstückplattform zum Auftragen einzelner Schichten des körnigen Materials leicht gewährleistet werden kann.
Wie in 1b dargestellt, kann das Transmissionsglied eine Kupplungselement 34 auf der Abtriebswelle des Motors 30 sein, welches formschlüssig zu der Kupplung 24 an der Spindel 20 passt. Dieses Kupplungselement 34 ist auf der Abtriebswelle des Motors 30 axial verschiebbar gelagert und kann mittels einer Verschiebevorrichtung 32 in Eingriff bzw. außer Eingriff mit der Kupplung 24 an der Spindel 20 gebracht werden.
Das Transmissionsglied zur Übertragung der Motorkraft auf die Kupplung 24 und damit auf die Spindel 20 kann beispielsweise auch einen Riementrieb, insbesondere einen Zahnriementrieb aufweisen. Eine Übertragung der Motorkraft auf die Spindel ist auch mittels eines Zahnradgetriebes oder mittels Kupplungsscheiben möglich.
In einer Variante der ersten Ausführungsform der Erfindung weist der Wechselbehälter in beiden kurzen Seitenwänden jeweils eine Hubvorrichtung auf. Das heißt, auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Behälters 10 sind Eingriffsausnehmungen 16 vorgesehen, durch welche die Tragansätze der Bodenstruktur 14 hindurchgreifen, auf welcher die Werkstückplattform 12 abgestützt ist. An der Außenseite des Behälters 10 sind die Tragansätze der Bodenstruktur 14 an ihren jeweiligen Enden mit einer Spindelmutter 22 verbunden, die auf einer vertikal angeordneten Spindel 20 bewegbar angeordnet ist. Um eine gleichzeitige und synchrone Bewegung der Spindeln 20 und damit ein gleichförmiges Absenken der Werkstückplattform 12 beim Aufbauen des Formkörpers zu gewährleisten, können die beiden Spindeln unterhalb des Behälters z.B. über einen Zahnriemen miteinander gekuppelt sein, oder es ist ein zweiter Motor in der Aufbaustation vorhanden, der mit der zweiten Spindel gekoppelt wird, wobei die beiden Motoren miteinander synchronisiert sind.
Fakultativ können in den unteren Rändern der langen Seitenwände des Wechselbehälters Aussparungen 18 vorgesehen sein, durch welche zum Beispiel ein Gabelstapler mit seiner Gabel hindurchgreifen kann, um den Wechselbehälter in eine Station der Anlage oder aus dieser heraus zu bewegen.
Gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung, die in 2 dargestellt ist, weist der Wechselbehälter 10, der im Wesentlichen dem Wechselbehälter gemäß der ersten Ausführungsform gleicht, einen Schrittmotor 30 auf, der an derjenigen Seitenwand montiert ist, an welcher sich die Kugelumlaufspindel 20 befindet, so dass eine Hubvorrichtung inklusive eines Schrittmotors in wenigstens eine Seite des Wechselbehälters integriert ist. Die Übertragung der Motorkraft auf die Spindel ist in dieser Ausführungsform mittels eines Zahnriemens 32 gewährleistet. Die Energie für den Motor 30 kann über einen Akku direkt am Wechselbehälter 10 bereitgestellt sein oder es können Steckkontakte vorgesehen sein, die mit entsprechenden Steckkontakten an der Aufbaustation bzw. einer anderen Station der Anlage zusammenwirken, um den Motor 30 mit Strom bzw. Energie zu versorgen.
Sowohl bei der ersten als auch bei der zweiten Ausführungsform sind die Eingriffsausnehmungen mittels Bürstenabdichtungen, Bandabdichtungen oder dergleichen wenigstens über der Werkstückplattform in jeder von deren Höhenverstellpositionen geschlossen, um ein seitliches Austreten des körnigen Materials zu verhindern.
Gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung, die in 3 dargestellt ist, ist der Wechselbehälter 10, der im Übrigen im Wesentlichen der ersten bzw. zweiten Ausführungsform gleicht, an seiner die Spindel aufweisenden Seite ohne eine eingebaute Seitenwand gestaltet. Stattdessen ist ein Vorhang 40 vorgesehen. Der Vorhang 40 dient zur Abdichtung der offenen Behälterseite wenigstens oberhalb der Werkstückplattform, um zu verhindern, dass körniges bzw. pulverförmiges Material seitlich aus dem Behälter 10 herausfließt. Der Vorhang 40 erstreckt sich über die gesamte Breite der kurzen Seite des Behälters hinweg, so dass in dieser Ausführungsform die Seitenwand vollständig weggelassen werden kann. Der Vorhang 40 ist an dem seitlichen Rand der Werkstückplattform 12 befestigt und verläuft von diesem Rand aus an der Innenseite entlang bis zum oberen Rand des Behälters 10, wird über Umlenkrollen an dem oberen Rand nach außen umgelenkt und kann an der Außenseite des Wechselbehälters 10 wieder nach unten geführt sein. Alternativ kann der Vorhang aufgerollt werden. Um ein kontinuierliches Nachführen des Vorhangs 40 beim Absenken der Werkstückplattform 12 zu gewährleisten, kann der Vorhang an seinem Ende, welches außerhalb des Wechselbehälters 10 angeordnet ist, durch eine geeignete Vorrichtung unter Spannung gehalten und gleichzeitig nachgeführt werden. Eine derartige geeignete Vorrichtung kann Zugfedern aufweisen oder auch einen Draht oder ein Seil, welches unter Spannung aufgewickelt bzw. abgewickelt wird. Der Vorhang selbst besteht insbesondere aus einem Stahlband oder einem Band aus faserverstärktem Kunststoff, so dass er einerseits flexibel genug ist, um an der Oberkante des Wechselbehälters umgelenkt zu werden, und andererseits stabil genug ist, um der Last standzuhalten, die durch das körnige Material auf der Innenseite des Behälters auf den Vorhang seitlich einwirkt.
Es wird angemerkt, dass auch die zweite bzw. die dritte Ausführungsform zwei Spindeltriebe aufweisen kann, die wie zu der Variante der ersten Ausführungsform beschrieben angeordnet sind.
Obwohl in der Zeichnung nicht gezeigt, ist auch eine Ausführungsform des Wechselbehälters möglich, der an jeder eine Spindel 20 aufweisenden Seite offen ist, ohne dass der Vorhang 40 gemäß der dritten Ausführungsform vorgesehen ist. Bei einer derartigen Ausführungsform kann der in dem Wechselbehälter auf der Bauplattform aufgebaute Schichtungskörper mit einer künstlichen Wand, die durch selktives Verfestigen des körnigen Materials Schicht nach Schicht aufgebaut wird, entlang der offenen Seite des Behälters versehen werden.

Claims

Wechselbehälter (10) für eine Anlage zum Aufbauen eines Formkörpers durch Ausbilden übereinanderliegender Schichten aus körnigem Material, welches Schicht nach Schicht örtlich selektiv verfestigt wird, mit einer Bodenstruktur (14), die in einem Behälterinnenraum in Richtung parallel zu den Behälter-Seitenwänden verschiebbar ist, und mit wenigstens einem Spindeltrieb, der eine Schraubspindel (20), die in eine Behälterseite drehbar eingebaut ist, und eine Spindelmutter (22) aufweist, an welcher die Bodenstruktur (14) abgestützt ist, so dass die Bodenstruktur in dem Behälterinnenraum mittels des Spindeltriebs schrittweise absenkbar ist.
Wechselbehälter nach Anspruch 1, wobei die Schraubspindel (20) eine Antriebskupplung (24) zum lösbaren Ankuppeln an einen stationären Schrittmotor aufweist.
Wechselbehälter nach Anspruch 1, wobei an dem unteren Behälterbereich, vorzugsweise an der die Schraubspindel (20) aufweisenden Behälterseite, ein Schrittmotor (30) angebaut angeordnet ist, der mittels eines Transmissionsgliedes (32) mit der Schraubspindel (20) gekuppelt ist.
Wechselbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei an der Bodenstruktur (14) entlang der Behälterseite, an der die Schraubspindel (20) angeordnet ist, ein Vorhang (40) befestigt ist, der mittels Rollen an der Behälteroberseite entsprechend der Absenkbewegung der Bodenstruktur (14) nachziehbar umgelenkt wird.