BEI DER GENERATIVEN FERTIGUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur laserbasierten generativen Fertigung und insbesondere eine Absaugung von Schutzgas während der generativen Fertigung. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Absaugung eines Fertigungsraums bei der generativen Fertigung eines Bauteils.

Die laserbasierte generative Fertigung von, insbesondere metallischen oder keramischen, Werkstücken basiert auf einem Verfestigen eines in Pulverform vorliegenden Ausgangsmaterials durch die Bestrahlung mit Laserlicht. Dieses Konzept - auch als selektives Laserschmelzen, Pulverbettfusion oder Laser Metal Fusion (LMF) bekannt - wird unter anderem in Maschinen für den (metallischen) 3D-Druck eingesetzt. Eine beispielhafte Maschine (hierin kurz LMF-Maschine) zur Herstellung von dreidimensionalen Produkten ist in der EP 2 732 890 AI offenbart. Die Vorteile der generativen Fertigung sind allgemein eine einfache Herstellung von komplexen und individuell erstellbaren Teilen. Dabei können insbesondere definierte Strukturen im Innenraum und/oder kraftflussoptimierte Strukturen realisiert werden.

Für eine reproduzierbare Wechselwirkung des Laserlichts mit dem Pulver ist unter anderem ein homogener Zustand der Bedingungen im Bereich der Fertigung von Bedeutung, da variierende Bedingungen z.B. zu unterschiedlich verfestigten Materialstrukturen führen können.

EP 3 023 228 AI offenbart eine Maschine zur generativen Fertigung von dreidimensionalen Produkten auf einer Plattform, die eine Gasströmung über die Plattform zur Entfernung von z.B. Rauch aus der Wechselwirkungszone bereitstellt. Weitere Gaskreislaufkonfigurationen sind z.B. aus DE 198 53 947 Cl, DE 10 2010 052 206 AI, DE 10 2006 014 835 AI,

WO 2010/007394 AI, EP 1 839 781 A2 und EP 3 147 047 AI bekannt. Beispielsweise wird in DE 198 53 947 Cl und EP 3 147 047 AI seitlich einströmendes Schutzgas in der Bearbeitungszone mit einem von oben nach unten gerichteten Schutzgasstrom zusammengeführt, um ein Ablenken des seitlich einströmenden Schutzgases nach oben zu verhindern und so u. a. ein Strahleinkoppelfenster vor Verschmutzung zu schützen.

Einem Aspekt dieser Offenbarung liegt die Aufgabe zugrunde, die Absaugcharakteristik im Fertigungsraum und insbesondere im Bereich einer Bauplattform zu verbessern. Ferner liegt dieser Offenbarung die Aufgabe zugrunde, die Absaugleistung während eines LMF-Prozesses zu erhöhen, insbesondere ohne Zunahme der Strömungsgeschwindigkeit im Bereich der Bauplattform.

Zumindest eine dieser Aufgaben wird gelöst durch eine Fertigungsvorrichtung zur generativen Fertigung eines dreidimensionalen Bauteils aus einem Pulver nach Anspruch 1 oder Anspruch 21 und durch ein Verfahren zur Absaugung eines Fertigungsraums für die generative Fertigung nach Anspruch 19. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

In einem Aspekt umfasst eine Fertigungsvorrichtung zur generativen Fertigung eines dreidi- mensionalen Bauteils aus einem Pulver ein Hauptgehäuse, das in einem Fertigungsraum eine Arbeitsfläche bereitstellt, auf der ein Bauplattformbereich vorgesehen ist, ein mit einer Strahlquelle verbindbares optisches System zur Bereitstellung eines Strahls für die Bestrahlung von Pulver im Bauplattformbereich zum schichtweisen Herstellen des Bauteils und ein Schutzgassystem zum Bereitstellen eines Schutzgasflächenstroms im Fertigungsraum. Das Schutzgas- System weist mindestens eine Auslassöffnungsstruktur und eine Absaugöffnungsstruktur, die zum Einströmen von Gas in den Fertigungsraum bzw. zum Absaugen von Gas aus dem Fertigungsraum ausgebildet sind, auf. Die Auslassöffnungsstruktur und die Absaugöffnungsstruktur sind auf gegenüberliegenden Seiten des Hauptgehäuses derart angeordnet, dass der Schutz- gasflächenstrom über die Arbeitsfläche zwischen den gegenüberliegenden Seiten des Haupt- gehäuses strömt. Ferner weist das Schutzgassystem mindestens eine sekundäre Auslassöff- nung zum Einströmen von Gas in Richtung des Schutzgasflächenstroms in den Fertigungsraum auf, welche zur Ausbildung mindestens eines sekundären Schutzgasstroms ausgebildet ist, der das Strömungsprofil des Schutzgasflächenstroms mitbestimmt. Dabei ist optional zum Mitbestimmen des Strömungsprofils des Schutzgasflächenstroms im Bereich vor der Absau- göffnungsstruktur die mindestens eine sekundäre Auslassöffnung an einer die gegenüberliegenden Seiten des Hauptgehäuses verbindenden Seitenwand mit einer entsprechenden auf den Schutzgasflächenstrom gerichteten Ausströmungsrichtung vorgesehen ist.

In einem weiteren Aspekt umfasst ein Verfahren zur Absaugung eines Fertigungsraums für die generative Fertigung den Schritt des Bereitstellens eines Schutzgasflächenstroms, der flächig und parallel zu einer im Fertigungsraum vorgesehenen Arbeitsfläche über ein Pulverbett im Bauplattformbereich strömt und den Schritt des Erhöhens der Absaugleistung unter Beibehaltung der Strömungsgeschwindigkeit des Schutzgases oberhalb des Pulverbetts (und/oder Homogenisieren der Strömungsgeschwindigkeit des Schutzgases oberhalb des Pulverbetts) durch mindestens einen ergänzenden Schutzgasstrom, der seitlich, von oben und/oder schräg von oben dem Schutzgasflächenstrom zugeführt wird.

In einem weiteren Aspekt umfasst eine Fertigungsvorrichtung zur generativen Fertigung eines dreidimensionalen Bauteils aus einem Pulver

- ein Hauptgehäuse, das in einem Fertigungsraum eine Arbeitsfläche bereitstellt, auf der ein Bauplattformbereich vorgesehen ist,

- ein mit einer Strahlquelle verbindbares optisches System zur Bereitstellung eines Strahls für die Bestrahlung von Pulver im Bauplattformbereich zum schichtweisen Herstellen des Bau- teils und

- ein Schutzgassystem zum Bereitstellen eines Schutzgasflächenstroms im Fertigungsraum. Das Schutzgassystem weist mindestens eine Auslassöffnungsstruktur und eine Absaugöff- nungsstruktur auf, die zum Einströmen von Gas in den Fertigungsraum bzw. zum Absaugen von Gas aus dem Fertigungsraum ausgebildet sind und die auf gegenüberliegenden Seiten des Hauptgehäuses derart angeordnet sind, dass der Schutzgasflächenstrom über die Arbeitsfläche zwischen den gegenüberliegenden Seiten des Hauptgehäuses strömt. Ferner weist das Schutzgassystem mindestens eine sekundäre Auslassöffnungsstruktur auf, die derart angeordnet und ausgebildet ist, dass ein sekundärer Schutzgasstrom unter einem Winkel zur Arbeitsfläche schräg von oben in den Fertigungsraum einströmt, um so insbesondere einer Rezirkulation des Schutzgasflächenstroms (insbesondere einem Ausmaß der Rezirkulation) entgegenzuwirken.

In einigen Ausführungsformen ist die mindestens eine sekundäre Auslassöffnung am Frontrahmen, der Tür oder der Decke derart angeordnet und ausgebildet, dass der sekundäre Schutzgasstrom schräg zum Schutzgasflächenstrom ausströmt und einer Auffächerung des

Schutzgasflächenstroms zur Seite und/oder nach oben entgegenwirkt. Dadurch kann das Strömungsprofil mit einer im Wesentlichen konstanten Geschwindigkeitsverteilung über den gesamten Bauplattformbereich, zumindest über eine im Bauplattformbereich angeordnete Bauplattform, ausgebildet werden. Beispielsweise kann die mindestens eine sekundäre Auslassöff- nung an einer die gegenüberliegenden Seiten des Hauptgehäuses verbindenden Seitenwand und/oder oberhalb, seitlich und/oder seitlich oberhalb der Auslassöffnungsstruktur mit einer entsprechenden auf den Schutzgasflächenstrom gerichteten Ausströmungsrichtung vorgesehen sein. In einigen Ausführungsformen kann die Auslassöffnungsstruktur einen länglichen, sich parallel zur Arbeitsfläche erstreckenden Ausströmbereich zum Erzeugen eines flächig und parallel zur Arbeitsfläche strömenden Schutzgasflächenstroms aufweisen. Ebenso kann die Absau- göffnungsstruktur einen länglichen, sich parallel zur Arbeitsfläche erstreckenden Absaugbe- reich zum Aufnehmen eines flächig und parallel zur Arbeitsfläche strömenden Schutzgasflächenstroms aufweisen, und/oder die mindestens eine sekundäre Auslassöffnung einen länglichen, sich parallel zur Arbeitsfläche erstreckenden Ausströmbereich aufweisen. Optional können die Auslassöffnungsstruktur, die Absaugöffnungsstruktur und optional die mindestens eine sekundäre Auslassöffnung in einem im Wesentlichen gleichen Abstand oberhalb der Ar- beitsfiäche angeordnet sein.

In einigen Ausführungsformen kann das Schutzgassystem derart ausgebildet sein, dass der Schutzgasflächenstrom durch Gas, welches aus der mindestens einen sekundären Auslassöff- nung in den Fertigungsraum einströmt, vor der Absaugöffnungsstruktur derart homogenisiert wird, dass sich eine nahezu konstante Strömungsgeschwindigkeit im Bauplattformbereich und/oder im Pulverreservoirbereich zwischen der Auslassöffnungsstruktur und der Absaugöffnungsstruktur ausbildet. Insbesondere kann die nahezu konstante Strömungsgeschwindigkeit unterhalb einer das Pulverbett aufwirbelnden Grenzgeschwindigkeit liegen. Die Orientierung des Schutzgasflächenstroms kann quer, schräg oder entlang zur Aufrei- hungsrichtung sein und er kann im Wesentlichen parallel zur Arbeitsfläche strömen. Die mindestens eine sekundäre Auslassöffnung kann eine Aufreihung von Auslassöffnungen umfassen. Beispielsweise kann die mindestens eine Auslassöffnungsstruktur im Bereich der Frontwand, insbesondere an oder in der Frontwand oder in einer Tür der Fertigungsvorrichtung, angeordnet sein und die Absaugöffnungsstruktur kann an oder in der Rückwand der Fertigungsvorrichtung angeordnet sein, oder umgekehrt. Ferner können die Auslassöffnungsstruktur und die Absaugöffnungsstruktur an gegenüberliegenden Seitenwänden der Fertigungsvorrichtung an- geordnet sein.

In einigen Ausführungsformen umfasst die Fertigungsvorrichtung ferner einen Bauzylinder, der einen absenkbaren, insbesondere für eine Bauplattform und zur Ausbildung eines Pulverbetts vorgesehenen, Stempel und einen durch die Ausmaße des Stempels begrenzten Bauteil- Pulver-Bereich aufweist, der durch eine Bestrahlungsöffhung in der Arbeitsfläche mit dem Bauplattformbereich verbunden ist, wobei das Schutzgassystem den Schutzgasflächenstrom im Wesentlich quer, schräg oder entlang zur Aufreihungsrichtung der Öffnungen in der Arbeitsfläche ausbildet.

Ferner kann das Schutzgassystem eine Auslassöffnungsstruktur, insbesondere angeordnet an oder in einer Frontwand oder einer Tür der Fertigungsvorrichtung, und eine Absaugöffnungs- struktur, insbesondere angeordnet an oder in einer Rückwand der Fertigungsvorrichtung, umfassen. Die Auslassöffnungsstruktur und die Absaugöffnungsstruktur können an gegenüberlie- genden Seiten der Bauplattform angeordnet sein. Die Auslassöffnungsstruktur und/oder die Absaugöffnungsstruktur können derart ausgebildet sein, dass sich ein in Richtung Bauplattform gerichteter, insbesondere laminarer, Strömungsverlauf des Schutzgasfiächenstroms ausbildet. Des Weiteren kann das Schutzgassystem als Gaskreislauf ausgebildet sein, das eine Filtereinheit mit einem Trocknungsmedium zum Feuchtigkeitsentziehen aus dem Gas umfasst. Das Trocknungsmedium kann insbesondere in einem austauschbaren, und beispielsweise über Ventile abtrennbaren Bauteil im Gaskreislauf angeordnet sein. Allgemein kann das Schutzgassystem ferner einen Schutzgastank und/oder einen Schutzgasanschluss, ein Pumpensystem, Ventile und/oder Leitungen zum Verbinden der einzelnen Komponenten des insbesondere Argon oder Stickstoff führenden Gaskreislaufs umfassen. Das Schutzgassystem kann in einen Hauptgehäuseabschnitt, der beispielsweise unterhalb und hinter dem Fertigungsraum angeordnet ist, und einen, beispielsweise in eine Tür integrierten, (Tür-) Abschnitt untergliedert sein. In einigen Ausführungsformen ist das Schutzgassystem zum Bereitstellen eines Schutzgasfiächenstroms ausgebildet, der einen Trocknungsgasstrom im Bereich des Pulvervorrats und einen Partikelabführgasstrom im Bereich der Bauplattform umfasst.

Ein Vorteil der hierin beschriebenen Konzepte ist es, dass der Fertigungsraum durch die zu- sätzliche seitliche Zufuhr von Gas schneller abgesaugt werden kann und somit ein größerer

Partikelabführgasstrom bewirkt wird. Ferner kann durch die seitliche Anordnung der sekundären Zuströmöffnungen und die sekundäre Einströmung ein Auffächern des Schutzgasfiächenstroms zwischen dem Ort der Einströmung und dem Ort des Austritts unterdrückt werden. Insbesondere kann die sekundäre Einströmung eine Beschleunigung des Gasstroms über dem Baufeld im hinteren Bereich bewirken. Ohne sekundäre Einströmung könnte dagegen dort durch das Auffächern des Stroms eine Reduzierung der Geschwindigkeit eintreten, so dass sich die Fertigungsbedingungen im Bereich der Bauplattform (vorne - hinten) ändern. Entsprechend können es die hierin offenbarten Konzepte erlauben, aus dem gesamten Bereich der Fertigung unter vergleichbaren Bedingungen Partikel abzuführen und das 3D-Bauteil aufzubauen.

In einigen Ausführungsformen ist die sekundäre Auslassöffnungsstruktur derart ausgebildet, dass der sekundäre Gasstrom schräg in Richtung der Rückwand abgegeben wird. Die sekundäre Auslassöffnungsstruktur kann eine Anordnung von Schlitzen umfassen, die unter einem Winkel im Bereich von 10° bis 40° zur Normalenrichtung der Arbeitsfläche ausgerichtet sind und gemeinsam einen flächigen Eintrittsbereich des sekundären Gasstroms in den Fertigungsraum ausbilden. Ferner kann die sekundäre Auslassöffnungsstruktur insbesondere eine Aufreihung von Schlitzen quer zur langen Achse der Schlitze und optional ferner eine Aufreihung von Schlitzen entlang der langen Achse der Schlitze umfasst, und wobei optional die Schlitze oder Reihen von Schlitzen einen Abstand von 0,5 mm bis zu einige Millimetern aufweisen.

Die hierin offenbarten Konzepte wirken sich insbesondere bei größeren Bauplattformen aus, die anfälliger für ein nachteiliges Auffächern des Schutzgasflächenstroms sind. Allgemein können die hierin beschriebenen Konzepte somit eine Stabilisierung des Fertigungsprozesses ermöglichen.

Hierin werden Konzepte offenbart, die es erlauben, zumindest teilweise Aspekte aus dem Stand der Technik zu verbessern. Insbesondere ergeben sich weitere Merkmale und deren Zweckmäßigkeiten aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig.l eine schematische räumliche Darstellung einer beispielhaften generativen Fertigungsvorrichtung,

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht der generativen Fertigungsvorrichtung aus Fig. 1 parallel zur XY-Ebene durch den Fertigungsraum,

Fig. 3 eine schematische Schnittansicht der generativen Fertigungsvorrichtung aus Fig. 1 parallel zur XZ-Ebene durch den Fertigungsraum wie in Fig. 2 angedeutet, Fig. 4 schematische beispielhafte Schnittansichten der generativen Fertigungsvorrichtung aus Fig. 1 parallel zur YZ-Ebene durch den Fertigungsraum wie in Fig. 2 angedeutet (Figuren 4A und 4B) und speziell durch eine sekundäre Auslassöffnung (Figuren 4C und 4D),

Fig. 5 eine Skizze zur Verdeutlichung eines beispielhaften Gaskreislaufs einer generativen Fertigungsvorrichtung und

Fig. 6 eine Skizze zur Verdeutlichung der Strömungsbeeinflussung mit einer Anordnung von in der Decke angeordneten schräg-geschnittenen Schlitzen. Hierin beschriebene Aspekte basieren zum Teil auf der Erkenntnis, dass ein Strömungsverlauf im Fertigungsraum zu unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten und damit zu einer räumlich variierenden Auswirkung der Strömung auf den Fertigungsprozess führen kann. Ferner wurde erkannt, dass im Fertigungsraum durch gezieltes seitliches Zuströmen, insbesondere mit der gleichen oder einer im Vergleich zur Hauptströmung reduzierten Strömungsge- schwindigkeit, die Ausbildung der Strömung in einem relevanten Bereich/in relevanten Bereichen homogenisiert werden kann.

Ferner erlaubt der zusätzliche Zustrom eine vergrößerte Absaugung und damit einen schnelleren Austausch des Gases im Fertigungsraum, dies ohne dabei Strömungsgeschwindigkeiten nahe von Pulver zu erreichen, die das Pulver bewegen und insbesondere aufwirbeln würden.

Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 4A eine Ausführungsform einer LMF-Maschine erläutert, die zur Bereitstellung eines derartigen, in den Herstellungsprozess integrierten, Strömungsverlaufs ausgebildet ist. Die Figuren 4B bis 4D zeigen Weiterbildun- gen zur Auslassöffnung. Fig. 5 zeigt einen beispielhaften Gaskreislauf zum Einsatz in derartigen LMF-Maschinen. Fig. 6 verdeutlicht die Beeinflussung der Strömung mithilfe einer oberhalb eines Bauplattformbereichs angeordneten Schlitzanordnung.

In Fig. 1 ist eine beispielhafte generative Fertigungsvorrichtung 1 zur Erzeugung eines 3D- Bauteils 3 aus einem Pulver 5 gezeigt. Zum Fertigungsvorgang wird auf die eingangs erwähnte EP 2 732 890 A2 verwiesen. Die Fertigungsvorrichtung 1 umfasst ein Hauptgehäuse 11, das einen Fertigungsraum 13 bereitstellt. Eine Frontwand 15 begrenzt den Fertigungsraum 13 auf der Vorderseite. Das Hauptgehäuse 11 weist ferner eine Rückwand 18, zwei Seitenwände 16A, 16B und eine Decke auf, die zusammen den Fertigungsraum 13 definieren. Die Frontwand 15 weist einen Frontrahmen 15A mit einer Öffnung 17 auf, durch die ein Zugang zum Fertigungsraum 13 der Fertigungsvorrichtung 1 ermöglicht wird. Die Öffnung 17 kann während des Herstellungsprozesses durch eine z.B. an der Frontwand 15 angebrachte Tür 31 (Griff 31 A, Verschluss 31B) geschlossen werden (siehe Fig. 2). Bei geöffneter Tür 31 besteht Zugang zum Fertigungsraum 13 der Fertigungsvorrichtung 1 (siehe Fig. 1) und ein Bediener kann z.B. die notwendigen Vorbereitungsschritte wie Reinigen des Fertigungsraums 13 und Wiederbefüllen eines Pulvervorratsbehälters vornehmen und das fertiggestellte Bauteil 3 entnehmen. Fig. 1 zeigt ferner einen Schieber 19 (auch Wischer genannt) zum Verteilen des Pulvers 5 während des Herstellungsprozesses. Der Herstellungsprozess findet auf einer Arbeitsfläche 21 statt, die den Boden des Fertigungsraums 13 bildet. Die Arbeitsfläche 21 weist einen Bauplattformbereich 23 A, einen Pulverreservoirbereich 23B und (optional) einen Pulversammelbereich 23 C auf. Der Bauplattformbereich 23 A kann zentral bezüglich der Öffnung 17 vorgese- hen werden. In ihm findet der Bestrahlungs Vorgang zur Herstellung des 3D-Bauteils 3 statt. Der Pulverreservoirbereich 23B dient der Bereitstellung von frischem Pulver 5A, das zur lagenweisen Herstellung des 3D-Bauteils 3 in den Bauplattformbereich 23A mit dem Schieber 19 übertragen wird. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist der Bauplattformbereich 23A in X-Richtung zwischen dem Pulverreservoirbereich 23B und dem Pulversammelbereich 23C angeordnet. Der Pulverreservoirbereich 23B weist einen z.B. zylinderförmigen Pulvervorratsbehälter 25 auf, dessen oberes Ende in einer (Pulver-) Bereitstellungsöffnung 21B der Arbeitsfläche 21 mündet. Mithilfe eines Stempels 25 A kann nach und nach beispielsweise metallisches oder keramisches Pulver 5 aus dem Pulvervorratsbehälter 25 bis über die Arbeitsfläche 21 angehoben werden (entlang Pfeil 26). Wird eine neue Lage zur Bestrahlung benötigt, kann mit dem Schieber 19 das über die Arbeitsfläche 21 hinausragende frische Pulver 5A seitlich in X-Richtung in den Bauplattformbereich 23 A verschoben werden. Entsprechend erstreckt sich der Schieber 19 in Fig. 2 in Y- Richtung, welche orthogonal zur Frontwand 15 und parallel zur Arbeitsfläche 21 verläuft.

Der Bauplattformbereich 23 A weist einen z.B. zylinderförmigen Bauzylinder 27 mit einem absenkbaren, eine Plattform zur Ausbildung eines Pulverbetts bereitstellenden Stempel 27A auf. Durch das Absenken bildet sich ein durch die Plattform begrenzter Bauteil-Pulver-Be- reich aus, der durch die Bestrahlungsöffnung 21 A in der Arbeitsfläche 21 mit dem Bauplattformbereich 23 A verbunden ist. Wurde eine Schicht des Bauteils 3 durch Verschmelzen von Pulver 5 gebildet, wird der Stempel 27A abgesenkt, so dass sich eine durch eine Bestrahlungsöffnung 21 A in der Arbeitsfläche 21 begrenzte Vertiefung ausbildet, in die frisches Pulver mit dem Schieber 19 verschoben werden kann, so dass sich eine neue obere Pulverlage im zu bestrahlenden Pulverbett ausbildet. Nicht zum Aufbau der neuen Lage benötigtes Pulver kann mit dem Schieber 19 durch eine Öffnung 21C der Arbeitsfläche 21 im Pulversammelbereich 23C z.B. zur Wiederverwertung in einen Sammelbehälter verschoben werden. Das Hauptgehäuse 11 weist ferner zumindest Teile eines Schutzgassystems 41 auf, wie z.B. einen Schutzgastank und/oder einen Schutzgasanschluss und ein Pumpensystem (nicht gezeigt) sowie eine Filtereinheit 71 (schematisch in Fig. 1 angedeutet). Das Schutzgassystem 41 erlaubt es, den Fertigungsraum 13 mit z.B. inertem Gas wie Argon oder Stickstoff während des Herstellungsprozesses zu fluten. Weitere Details des Schutzgassystems 41 werden nach- folgend insbesondere in Zusammenhang mit Fig. 5 erläutert.

Ein Bestrahlungssystem kann an ein auf dem Hauptgehäuse 11 z.B. über dem Bauplattformbereich 23 A angebrachtes optisches System 51 angeschlossen werden. Das Bestrahlungssystem ist zur Erzeugung von Strahlung, z.B. Laserlicht, welche das Pulver 5 zu Materialschichten ei- nes Bauteils 11 verschmelzen kann, ausgebildet. Es basiert beispielsweise auf einem Faseroder Scheibenlasersystem. Alternativ kann Laserlicht von einer derartigen Quelle zum optischen System 51 am Hauptgehäuse 11 geführt werden. Das optische System 11 weist ein Scanner-System auf, das die Strahlung in einem auf das Bauteil 3 abgestimmten Pfad im Bauplattformbereich 23A zum lokalen Aufschmelzen der obersten Pulverlage des Pulverbetts füh- ren kann.

Wie eingangs angesprochen findet während der Wechselwirkung der Strahlung/des Laserlichts mit dem Pulver ein Spülen des Fertigungsraums 13 statt, wodurch insbesondere Rauchgase mit Partikeln aus dem Fertigungsraum entfernt werden.

Das Schutzgassystem 41 ist derart ausgelegt, dass sich ein Schutzgasfiächenstrom 40 im Fertigungsraum 13 ausbildet, der ein besonders günstiges Strömungsprofil aufweist und sich flächig über der Bestrahlungsöffnung 21 A in der Arbeitsfläche 21 zur Rauchgasentfernung ausbildet. Ergänzend oder alternativ zur Rauchgasentfernung aus der aktuellen Fertigungszone kann der Schutzgasflächenstrom 40 z.B. im Bereich der Öffnung 21B der Arbeitsfläche 21 als Oberflächentrocknungsstrom über die oberste Pulverlage des Pulvervorratsbehälters 25 strömen (in den Figuren 1 bis 3 durch gestrichelte Pfeile und Strukturen angedeutet). In der gezeigten Ausführungsform bildet sich der Schutzgasflächenstrom 40 im Wesentlichen quer zur Aufreihungsrichtung (hier der X-Richtung) der Öffnungen 21A, 21B parallel zur Arbeitsfläche 21 aus, d.h. er strömt entsprechend in Y-Richtung über die Öffnungen 21A, 21B in der Arbeitsfläche 21. Der Schutzgasflächenstrom 40 wird in seinem Strömungsprofil durch Gasströme 42A, die aus Öffnungen 46A in der an den Pulverreservoirbereich 23B angrenzen- den Seitenwand 16A seitlich in den Fertigungsraum 13 einströmen, mitgeformt. Alternativ o- der ergänzend können ferner Gasströme 42B aus sekundären Auslassöffnungen 46B (gestrichelt angedeutet) in der an den Pulversammelbereich 23C angrenzenden Seitenwand 16B vorgesehen werden. In der beispielhaft in den Figuren 1 bis 4 gezeigten Umsetzung des angestrebten Strömungsverlaufs im Fertigungsraum 13 wird der Strömungsverlauf beispielhaft in Kombination mit einem speziellen Strömungsverlauf zur Rußabfuhr umgesetzt. Dabei strömt der Schutzgasflächenstrom 40 von der Tür 31 aus zur Rückwand 18 (oder in entgegengesetzter Richtung) über den Bauplattformbereich 23A hinweg. Hierin steht Ruß stellvertretend für Kleinstpartikel, die bei der Wechselwirkung des z.B. Laserlichts mit dem Pulver entstehen können. Um eine Beeinflussung des Herstellungsprozesses (Ablagerung auf Optiken oder dem Bauteil selbst) zu verhindern, können diese Kleinstpartikel durch eine entsprechende Strömung aus dem Wechselwirkungsbereich geblasen und anschließend abgesaugt werden. Dabei soll der Schutzgas- flächenstrom 40 allerdings nicht die Qualität der Fertigung beeinflussen, d.h. z.B. nicht das Pulverbett aufwühlen.

Das Schutzgassystem 41 umfasst beispielhaft einen Hauptgehäuseabschnitt, der beispielsweise unterhalb und hinter dem Fertigungsraum 13 angeordnet ist, und einen in die Tür 31 integrierten Türabschnitt. Der Hauptgehäuseabschnitt umfasst z.B. den Schutzgastank und/oder den Schutzgasanschluss an eine externe Schutzgasquelle, ein Pumpensystem und die Filtereinheit 71.

Die Filtereinheit 71 ist mit einer oder mehreren Absaugöffnungsstrukturen 55 in der Rückwand 18 über eine Leitung fluidverbunden. Die Absaugöffnungsstruktur 55 ist im Bereich des Pulverreservoirbereichs 23B nahe der Arbeitsfläche 21 angeordnet und in Fig. 2 schematisch angedeutet.

Ferner ist die Filtereinheit 71 mit einer oder mehreren Auslassöffnungsstrukturen 45 in der Tür 31 fiuidverbunden. Dazu umfasst der Hauptgehäuseabschnitt des Schutzgassystems 41 eine Leitung zur Frontwand 15, die in einer (Gehäuse-) Anschlussöffnung 43 A in einem von der Tür 31 abgedeckten Bereich mündet. Die Anschlussöffnung 43 A steht bei geschlossener Tür 31 über eine (Tür-) Anschlussöffnung 43B und Verbindungsleitungen in Fluidverbindung mit dem Türabschnitt des Schutzgassystems 41.

Zum Erzeugen eines flächig und parallel zur Arbeitsfläche 21 strömenden Schutzgasfiächen- stroms 40 umfasst die Auslassöffnungsstruktur 45 beispielsweise einen länglichen, sich parallel zur Arbeitsfläche 21 erstreckenden Ausströmbereich. In Fig. 1 wird ein derartiger länglicher Ausströmbereich durch eine Mehrzahl von in einer Reihe angeordneten runden Öffnun- gen gebildet.

Entsprechend kann die Absaugöffnungsstruktur 55 einen länglichen, sich parallel zur Arbeitsfläche 21 erstreckenden Absaugbereich zum Aufnehmen des flächig und parallel zur Arbeitsfläche 21 strömenden Schutzgasfiächenstroms 40 umfassen. In Fig. 3 ist ein derartiger Ab- saugbereich schematisch durch ein längliches Rechteck, das sich parallel zur Arbeitsfläche 21 erstreckt, angedeutet.

Ferner bilden beispielhaft auch die vier sekundären Auslassöffnungen 46A in Fig. 4A einen länglichen, sich parallel zur Arbeitsfläche 21 erstreckenden Ausströmbereich aus. Das gleiche gilt für die nachfolgend in Zusammenhang mit den Figuren 4B bis 4D beschriebenen schlitzförmigen Ausgangsöffnungen 46A, 46A", die z. B. wie die Auslassöffnungsstrukturen 45 mit der Filtereinheit 71 fiuidverbunden.

In einigen Ausführungsformen können ferner z.B. schaltbare Ventile vorgesehen werden, um das Ausströmen des Schutzgases aus der Auslassöffnungsstruktur 45 und den sekundären Auslassöffnungen 46A, 46B, 46A', 46A" zu kontrollieren. Ferner können die Auslassöffnungsstruktur 45 und/oder die Absaugöffnungsstruktur 55 und/oder die sekundären Auslassöffnungen 46A, 46B, 46A', 46A" derart geformt sein, dass sich ein möglichst laminarer (in Richtung Bereitstellungsöffnung 21B) gerichteter Strömungsverlauf möglichst nah über der Arbeitsfläche 21 ausbildet. Ein Ausführungsbeispiel einer speziell hierfür konfigurierten schlitzförmigen Ausgangsöffnung ist beispielhaft in Zusammenhang mit Fig. 4D erläutert.

Wie in Fig. 1 angedeutet, können die sekundären Auslassöffnungen 46A als eine Aufreihung von Auslassöffnungen auf mindestens einer der Seitenwände 16A, 16B ausgebildet werden. Beispielhaft sind jeweils vier Bohrungen pro Seitenwand 16A, 16B umgesetzt. Diese haben jeweils beispielsweise einen Durchmesser von einigen 10 mm, z.B. 60 mm. In diese Aussparungen können geformte Blechdüsen eingeschraubt werden, die den sekundären Gasstrom aus entsprechend z.B. auf 50 mm verjüngte Öffnung z.B. seitlich (oder abwärts) gerichtet austre- ten lassen. So können z.B. Absätze vorgesehen werden, um Lochbleche oder Düsen in die

Bohrungen einsetzten zu können. Diese zusätzlichen Einströmöffnungen können ferner andere Positionen und Formen aufweisen, wobei auch die Ausbildung möglicher Einsätze variabel an unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten - bedingt z.B. durch unterschiedlich große Fertigungsräume - angepasst werden kann.

Ansätze zur Erzeugung eines sekundären Gasstroms 42A, dessen Strömungsverlauf möglichst laminar und optional möglichst nah über der Arbeitsfläche 21, insbesondere das Pulver 5, gerichtet ist, wird durch die Verwendung der schlitzförmigen Ausgangsöffnungen 46 A' möglich. Z. B. zeigt Fig. 4B eine Aufreihung von beispielhaft drei schlitzförmigen Ausgangsöffnungen 46A', die an der Seitenwand 16A vorgesehen sind und in einem Abstand im Bereich von z.B. 5 bis 50 mm über der Arbeitsfläche 21 vorgesehen sind.

Die schlitzförmigen Ausgangsöffnungen 46A', 46A" weisen eine sehr geringe (z.B. im sub- Millimeterbereich liegende) Schlitzdicke in Z-Richtung und eine erheblich größere (z.B. im Millimeter- bis Zentimeterbereich liegende) z.B. parallel zur Arbeitsfläche 21 verlaufende

Schlitzlänge (in Fig. 4B in Y-Richtung) auf. In Fig. C ist der Abstand D bezüglich eines Mittelpunkts in Z-Richtung der schlitzförmigen Ausgangsöffnung 46A' eingezeichnet (angedeutet durch eine strichpunktierte Mittellinie der Öffnung). Wie in den Figuren 4C und 4D gezeigt ist, können die schlitzförmigen Ausgangsöffnungen 46A, 46A" die auf der Seite des Fertigungsraums liegende Öffnung zugehöriger Ausströmungsschlitze 80', 80" in einem Blendenblech 81 vorgesehen sein. Der Schlitz 80', 80" ist z.B. mit einer Laserbearbeitung in das Blendenblech 81 eingearbeitet worden. Allgemein ist somit die Tiefe des Ausströmungsschlitzes 80', 80" (in Fig. 4C in X-Richtung) durch die Dicke des Blendenblechs 81 gegeben (nach unten begrenzt).

Das Blendenblech 81 deckt Öffnungen 83 in der Seitenwand 16A ab, die mit Gas vom Schutz- gassystem 41 versorgt werden. Die Gaszufuhr wird in den Figuren 4C und 4B mit einem Pfeil 85 verdeutlicht. Entsprechend wird ein flacher Gasstroms 42Α', 42A" aus der/den schlitzförmigen Ausgangsöffnung(en) 46A austreten und sich in Richtung des primären Gasstroms 40 fortsetzen und mit diesem als Schutzgasflächenstrom vereinen. Allgemein kann das seitliche Mitformen des Schutzgasflächenstroms durch insbesondere die schlitzförmigen Öffnungen 46A bewirken, dass sich der Gasstrom 40 über dem Pulverbett möglichst homogen ausbildet.

Bevorzugt können hierzu mehrere Schlitze oder Reihen von Schlitzen übereinander angeordnet werden. Die Schlitze oder Reihen können einen Abstand von 0,5 mm bis zu einige Millimetern aufweisen, wobei je nach Schlitzgröße bis zu 1000 Reihen und mehr vorgesehen wer- den können.

Die schlitzförmigen Ausgangsöffnungen 46 A', 46 A" weisen dabei eine Dicke auf, die meist schmaler ist als die Dicke des Blendenblechs 81 , um eine Formung des Strahls zu erreichen. In beispielhaften Ausführungen liegt die Dicke eines Ausströmungsschlitzes 80', 80", und so- mit insbesondere die Dicke der Ausgangsöffnungen 46A, 46A" im Bereich von 15 μιη bis 250 μιη, beispielsweise im Bereich von 20 μι Μβ 200 μιη. Z. B. weisen die Schlitze 80', 80" eine minimale Dicke von 150 μιη oder 50 μιη auf. Dabei kann der Schlitz 80', 80" z.B. einen sich zur Ausgangseite leicht verjüngenden oder aufweitenden Querschnitt aufweisen. Ein sich verjüngender Querschnitt ist mit gestrichelten Linien 87 in der Schnittansichten der Fig. 4C ange- deutet und kann zu einem zusätzlichen Düseneffekt führen.

Eine bevorzugte Schlitztiefe ist größer ist als die Schlitzdicke und eine Schlitzlänge kann in Abhängigkeit der Anzahl von Ausströmungsschlitzen 80', 80" derart gewählt werden, dass ein Sekundärstrom 42Α', 42A" aufgebaut wird. Beispielshafte Schlitzlängen liegen im Bereich von 2 mm bis 50 mm, bei einer Anzahl bis zu 10 oder mehr Schlitzen.

Die Figuren 4C und 4D verdeutlichen schematisch zwei beispielhafte Orientierung von Ausströmungsschlitzen 80', 80" im Blendenblech 81. Die Ausbildung des Ausströmungsschlitzes 80' in Fig. 4C ist parallel zur Arbeitsfläche 21 und bewirkt somit den parallel zum Boden verlaufenden Gasstroms 42A'.

Ausströmungsschlitz 80" in Fig. 4D wurde mittels Schrägschnitt unter einem Winkel α zur Normalen der Blechoberseite erstellt, wodurch der sekundäre Gasstrom schräg nach unten unter dem Winkel α auf die Arbeitsfläche 21 auftrifft. Der Winkel einer Schlitztiefenachse 89 - die die Ausrichtung des Schlitzes in Durchströmungsrichtung definierende Achse - bezüglich der Arbeitsfläche 21 (und damit dem primären Strömungsverlaufs) liegt im montierten Zustand des Blendeblechs 81 beispielsweise im Bereich von 0° (parallel zum Boden) bis 50°. Bei einer Schlitzdicke von 150 μιη kann beispielsweise ein Winkel im Bereich von 10° bis 40°, z.B. 20° oder 30°, zwischen Schlitztiefenachse 89 und Arbeitsfläche 21 zu einem quasi-lami- naren sekundären Gasstrom 42A" führen, der wie in Fig. 4D angedeutet auf der Arbeitsfläche 21 haftet und den primären Gasstrom insbesondere vom Auseinanderlaufen abhält. Wie erläutert kann ein mit Ausströmungsschlitze(n) 80', 80" versehenes Blendenblech für die Erzeugung von Seitengasströmungen eingesetzt werden, da dann der sekundäre Gasstrom schnell auf die Arbeitsfläche 21 trifft. Dort hat die Gasströmungen die Tendenz sich an der Bodenf äche entlang zu bewegen, so dass, wie es gerade für die Seitengasströmungen von Vorteil ist, ein gut kontrollierbarer Schutzgasstrom erhalten werden kann. Insbesondere bei einem Vorsehen der seitlichen (oder primären) Ausströmungsschlitze im prozessnahen Bereich kann so ein entsprechend wirksamer Schutzgasstrom ausgebildet werden.

Wie angedeutet können auch die primären Öffnungen schlitzförmig und unter einem Winkel zum Boden verlaufend ausgebildet werden. Allgemein können primäre und sekundäre Aus- Strömungsschlitze in Lage, Anzahl und Winkelorientierung im Bereich der Einlassöffnungen (primär wie sekundär) variieren.

In technisch hochwertigen LMF Maschinen können so zusätzlich zur Hauptströmung Nebenströmungen bei der Prozessgasumwälzung erzeugt werden. Die Nebenströmungen werden da- bei unter Verwendung einer oder mehrerer lasergeschlitzer Wände (beispielhaft am Blendenblech erläutert) ausgebildet. Wie erwähnt können die Ausströmungsschlitze z.B. mit einem laserbasierten Schrägschnitt unter einem Winkel von z.B. 30° zur Flächennormale der Seitenwand (insbesondere bei einer senkrecht zur Bodenfläche angeordneten Seitenwand/Blenden- blech) erstellt werden. Die Ausströmungsschlitze und entsprechend erzeugten Nebenströmungen dienen entsprechend als Mittel zum gezielten Design des Strömungsverlaufs in der Prozesskammer. Unerwünschte Rückströmungen, Turbulenzen von, mit Prozessrückständen bela- denem Schutzgas können so vermieden oder zumindest reduziert werden, sodass insgesamt Prozessrückstände effizienter erfasst und der Filtereinheit zugeführt werden können.

Zur Ausbildung eines laminaren, sich parallel zur Arbeitsfläche 21 erstreckenden Strömungsprofils können die Auslassöffnungsstruktur 45, die Absaugöffnungsstruktur 55 und die eine oder mehreren sekundären Auslassöffnungen 46A, 46B, 46A, 46A" in einem im Wesentli- chen gleichen Abstand oberhalb der Arbeitsfläche 21 angeordnet sein.

Allgemein ist das Schutzgassystem 41 dazu ausgebildet, den Schutzgasflächenstrom 40 durch Gas, welches aus der einen oder den mehreren sekundären Auslassöffnungen 46A, 46B, 46A, 46 A" in den Fertigungsraum 13 einströmt, vor der Absaugöffnungsstruktur 55 derart zu ho- mogenisieren, dass sich eine nahezu konstante Strömungsgeschwindigkeit im Bauplattformbereich 23A und/oder im Pulverreservoirbereich 23B zwischen der Auslassöffnungsstruktur 45 und der Absaugöffnungsstruktur 55 ausbildet. In Fig. 5 sind beispielsweise Strömungsgeschwindigkeiten vi und v2 den (bzgl. der Zugänglichkeit des Fertigungsraums 13) vorderen bzw. hinteren Bereichen zugeordnet. Ziel der Einstellung des aus den sekundären Auslassöff- nungen 46A, 46B, 46A, 46A" tretenden Gasstroms ist es, die Strömungsgeschwindigkeiten vi und v2 in ihrer Größe anzupassen. Die Erhöhung der Absaugleistung bewirkt eine Beschleunigung des Primärstroms über der Bauplattform im hinteren Bereich, der andernfalls zu langsam überströmt werden könnte. Insbesondere soll dabei eine nahezu konstante Strömungsgeschwindigkeit bewirkt werden, die unterhalb einer das Pulverbett aufwirbelnden Grenzge- schwindigkeit liegt.

Dazu weist die generative Fertigungsvorrichtung 1 eine Steuerungseinheit zum Einstellen der Geschwindigkeit und/oder der Menge des aus der mindestens einen sekundären Auslassöff- nung 46A, 46B, 46A, 46A" austretenden Gases sowie zum Einstellen der Absaugleistung durch die Absaugöffnungsstruktur 55 auf. Letztere kann bei zusätzlichem seitlichen Einströmen von Gas durch die Auslassöffnungen 46A, 46B, 46A, 46A" erhöht werden, ohne dass nahe des Pulverbetts eine zu große Strömungsgeschwindigkeit vorliegt. Allgemein kann so viel Gas abgesaugt werden, wie auch eingeströmt wird. D.h., eine Erhöhung des Einströmvolumens durch zusätzliches seitliches Einströmen zieht eine Erhöhung der Absaugung nach sich. Ohne zusätzliches seitliches Einströmen von Gas durch die Auslassöffnungen 46A, 46B, 46A, 46A" kann der Querstrom auffächern, so dass die Strömungsgeschwindigkeit v2 (nahe dem Ausgang) kleiner als die Strömungsgeschwindigkeit vi (nahe dem Einlass) wird und somit räumlich variierende Bedingungen z.B. hinsichtlich der Rauchabfuhr oberhalb des Pulverbetts entstehen können, die den Fertigungsprozess insbesondere bei großen Bauplattformen beein- Aussen können.

Allgemein ist das Schutzgassystem 41 dazu ausgebildet, auf einer Seite des Hauptgehäuses 11 in Richtung der Arbeitsfläche 21 Schutzgas ausströmen zu lassen und auf einer gegenüberliegenden Seite das Schutzgas abzuführen.

Ferner kann der Schieber 19 derart geformt sein oder während der Fertigung derart positioniert werden, dass sich ein möglichst gleichförmiger Strömungsverlauf ergibt. Beispielsweise kann während der Bestrahlung der Schieber 19 in einer Warteposition zwischen dem Pulverreservoirbereich 23B und dem Bauplattformbereich 23A positioniert werden (siehe Fig. 2), da- mit sich die unterschiedlichen Ströme zur Trocknung und zur Rußabfuhr nur wenig beeinflussen. Dabei wird das Strömungsprofil über die Gasströme 42 A, 42B beeinflusst. Ferner können die jeweiligen Ströme in Abhängigkeit vom aktuellen Verfahrensschritt aktiviert, reduziert o- der ganz unterbunden werden. In einigen Ausführungsformen umfasst der Schieber 19 einen Vorrat an mittransportiertem Pulver, so dass auch Fertigungsvorrichtungen zur generativen Fertigung mit einer Arbeitsfläche ohne Pulverreservoirbereich 23B, und damit kompakter, umgesetzt werden können. Dabei wird der Vorrat an mittransportiertem Pulver z.B. außerhalb der Arbeitsfläche aufgefüllt. Wie zuvor beispielhaft erläutert wurde, kann die Umsetzung der hierin offenbarten Konzepte in die Schutzgasspülung des Gesamtsystems, insbesondere die Schutzgasspülung zumindest eines Großteils des Fertigungsraums, während des gesamten Fertigungsprozesses integriert werden. Ferner kann das Schutzgas in einem Gaskreislauf zirkulieren, in dem der Gasstrom mit einem Trockenmittel getrocknet wird und evtl. zusätzlich mit einem Filter zur Abschei- dung von Kleinstpartikeln/Schwebstoffen wie z.B. Ruß gereinigt wird. Alternativ kann der Gasstrom Teil eines übergeordneten Gastrocknungs- und Reinigungsprozesses sein, d.h., trockenes Gas wird zugeführt und das angefeuchtete Gas wird einer zentralen Aufbereitung zu- geführt.

In Fig. 5 ist ein Gaskreislauf schematisch gezeigt. Man erkennt den Schutzgasflächenstrom 40, der quer zur längeren Ausdehnung der rechteckig ausgebildeten Arbeitsfläche 21 strömt. Ferner erkennt man die seitlich einfließenden Gasströme 42A, 42B, 42A', 42A", die gemein- sam an der Rückwand abgesaugt werden. Über Gasleitungen 52 wird das feuchte und/oder Ruß aufweisende Schutzgas der Filtereinheit 71 zugeführt.

Die Filtereinheit 71 weist ein Feinstfüter 73 zur Entfernung von Partikeln aus dem Gas auf. Eine anschließende Trocknung des Gasstroms erfolgt durch Überleitung über ein Trocknungs- medium in einem bevorzugt leicht austauschbaren Bauteil, beispielsweise einem Rohr 75. Das Rohr 75 kann beispielsweise durch Ventile 77 an beiden Enden vom Gaskreislauf abgetrennt werden, so dass das verwendete Trocknungsmedium leicht und schnell ausgetauscht werden kann. Allgemein können Verunreinigungen z.B. mit einem weiteren Filter (nicht gezeigt) oder mit entsprechend feinporiger Verpackung des Trocknungsmediums vermieden werden.

Der gereinigte und getrocknete Gasstrom wird anschließend über Leitungen 52 und evtl. Ventile 79 in den Fertigungsraum 13 zurückgeführt. Dabei kann der Gasstrom unterschiedlichen Auslassöffhungen zugeführt werden, wobei die Ventile 79 zur Einstellung der Strömungswege und der Durchflussraten mit einer Steuerungseinheit (nicht gezeigt) angesteuert werden kön- nen.

In der beispielhaft in den Figuren gezeigten Ausführungsform sind die Auslassöffnungsstruk- tur 45 und die Absaugöfmungsstruktur 55 auf der Seite der Frontwand 15, insbesondere in der Tür 31 der Fertigungsvorrichtung 1 und an oder in der Rückwand 18 der Fertigungsvorrich- tung 1 angeordnet. Die hierin offenbarten Konzepte zur Vermeidung des Auseinanderlauf ens und/oder zum Ausgleichen der Geschwindigkeiten ist allerdings ebenso auf eine invertierte Strömungsrichtung (z.B. von hinten / von der Rückwand nach vorne / zur Frontwand) bzw. auf Strömungsrichtungen von links nach rechts bzw. von rechts nach links (z.B. zwischen den Seitenwänden) anwendbar. Allgemein kann mindestens eine sekundäre Auslassöffnung derart am Frontrahmen, der Tür oder der Decke angeordnet und ausgebildet sein, dass von ihr ein sekundärer Schutzgasstrom schräg zum Schutzgasflächenstrom ausgeströmt werden kann, der einer Auffächerung des Schutzgasflächenstroms zur Seite und/oder nach oben entgegenwirkt, und diese bevorzugt kompensiert bzw. verhindert. Dadurch kann insbesondere das Strömungsprofil mit einer im Wesentlichen konstanten Geschwindigkeitsverteilung über den gesamten Bauplattformbereich, zumindest über eine im Bauplattformbereich angeordnete Bauplattform ausgebildet werden.

Allgemein kann dem Auseinanderfächern des Schutzgasflächenstroms 40 sowohl von der Seite als auch von oben entgegengewirkt werden, um die Strömung möglichst umfassend in Richtung der Absaugöffnungsstruktur zu zwingen. In einigen Ausführungsformen kann schon ein allein seitlich, bevorzugt von beiden Seiten seitlich, oder allein von oben wirkender ergän- zender Schutzgasstrom genügen. So kann ein aus der Decke und/oder der Tür (bzw. je nach Strömungsrichtung aus der Rückwand) strömender ergänzender Schutzgasstrom von oben auf den sich auffächernden Schutzgasflächenstrom 40 einwirken. Dadurch kann der ergänzende Schutzgasstrom den sich durch die Auffächerung verlangsamenden Schutzgasflächenstrom 40 auf im Wesentlichen konstanter Geschwindigkeit in einer laminaren Strömung nahe des Pul- verbetts halten, auch wenn es zu einer seitlichen Auffächerung des Schutzgasflächenstroms 40 (in Fig. 2 entlang der X-Achse) kommen sollte. Beispielhaft ist in Fig. 4 eine oberhalb der Auslassöffnungsstruktur 45 angeordnete sekundäre Auslassöffnung 46C mit zur Horizontalen schrägverlaufenden Wänden schematisch angedeutet. Ferner kann der in vertikaler Richtung wirkende ergänzende Schutzgasstrom einen oder mehrere seitlich wirkende ergänzende Schutzgasströme aus seitlichen sekundären Auslassöffnun- gen unterstützen. Ferner können seitlich wirkende Schutzgasströme auch mit neben der Auslassöffnungsstruktur vorgesehenen Auslassöffnungen, die beispielsweise eine, durch z.B. eine entsprechende Wandung, seitlich auf den Schutzgasflächenstrom 40 gerichtete Ausströmungs- richtung aufweisen, erzeugt werden.

Allgemein kann ein seitlicher Schutzgasstrom den vom Schutzgasflächenstrom 40 transportierten Schmauch/die Partikel direkt in Richtung der in der parallel zur Arbeitsfläche 21 (meist horizontal) länglich ausgebildeten Absaugöffnungsstruktur führen. Ferner wurde in der beispielhaft in den Figuren gezeigten Ausführungsform eine Strömung über den Pulverreservoirbereich 23B und über den Bauplattformbereich 23A angedeutet. Da eine Pulvertrocknung nicht notwendig sein muss bzw. durch andere Maßnahmen als die eines trocknenden Gasstroms bewirkt werden kann, sind ferner Ausdehnungen von Gasströmen denkbar, die sich im Wesentlichen auf den Bauplattformbereich 23 A beschränken. Die hierin offenbarten Konzept zur Vermeidung des Auseinanderlaufens und/oder zum Ausgleichen der Geschwindigkeiten können entsprechend umgesetzt werden. Überdies könnte ein seitlich eintretender sekundärer Gasstrom zur (unterstützenden) Trocknung des Pulvers im Pulverreser- voirbereich 23B genutzt werden, insbesondere wenn nur Öffnungsstrukturen 45, 55 für die Bauplattform (z.B. in Tür und Rückwand zentriert zur Bauplattform) vorgesehen sind und keine weiteren Öffnungsstrukturen für den Pulverreservoirbereich 23B genutzt werden.

In einer Schnittansicht ähnlich den Figuren 4A und 4B verdeutlicht Fig. 6 ein Ausführungs- beispiel, bei dem ein aus einer Deckenwand 91 des Fertigungsraums strömender ergänzender Schutzgasstrom 93 von oben (d.h., unter einem Winkel zur Arbeitsfläche 21 schräg von oben) im Bereich des Bauplattformbereichs 21 A auf den Schutzgasflächenstrom bzw. einen darüber erfolgenden Rückstrom einwirkt. Zur Illustration ist im Fertigungsraum gestrichelt ein Strömungsweg 95 eingezeichnet, wie er sich ohne Schutzgasstrom 93 ausbilden könnte. Im Speziellen wird in diesem Fall ein Teil des Schutzgasflächenstroms am Ende des Fertigungsraums 13 vor der Absaugöffnungsstrukturen 55 nach oben abgelenkt und strömt großräumig bis zur Frontwand 15 zurück, bis er wieder in den Schutzgasflächenstrom von oben einwirkt. Diese großräumige Rezirkulation kann sich nachteilig auf die gewünschte Wirkung des Schutzgasflächenstroms auswirken.

Mit dem ergänzenden Schutzgasstrom 93 lokalisiert sich ein nach oben abgelenkter Strömungsweg 97 auf den hinteren Teil des Fertigungsraums 13, d.h., die Rezirkulation wird im räumlichen Ausmaß eingeschränkt. Dadurch kann der ergänzende Schutzgasstrom 93 den Ein- fluss auf den Schutzgasflächenstrom insbesondere im Bereich der Bauplattform reduzieren und der Schutzgasflächenstrom kann sich somit gleichmäßiger über dem Bauplattformbereich 21 A ausbilden. Zur Erzeugung des ergänzenden Schutzgasstroms 93 umfasst die Deckenwand 91 beispielsweise eine als Blende 8 ausgebildet Auslassöffhungsstruktur 82. In der Blende 8 ist eine Anordnung von Schlitzen 99 vorgesehen, die über ein Gasverteilungsgehäuse 100A und Gaszufuhrleitung 100B mit dem Gassystem zur Abgabe von Schutzgas in den Fertigungsraum 13 fluidverbunden sind. Die Schlitze 99 sind unter einem Winkel ß im Bereich von 10° bis 40°, z.B. 20° oder 30°, zur Z-Richtung in der Blende 8 ausgebildet, so dass aus jedem der Schlitze 99 ein streifenförmiger Ausgangsstrahl (Pfeil 101 im Zentrum eines gepunktet dargestellten Strahls) austritt. Diese treten zusammen als Schutzgasstrom 93 schräg in Richtung der Rückwand 18 in den Fertigungsraum 13 ein.

Die Blende 8 ist beispielhaft für eine orientiert geschlitzte Deckenwand des Fertigungsraums, wobei die Schlitze 99 z.B. in einem Schrägschnittverfahren mit einem Laser eingearbeitet wurden. Die Blende 8 weist beispielsweise eine Dicke von einigen Millimetern (z.B. 2 mm) auf bei einer Schlitzbreite im Bereich von 15 μιη bis 250 μιη, beispielsweise im Bereich von 20 μιη bis 200 μιη, z.B. 0,2 mm. Ein entsprechendes Aspektverhältnis im Querschnitt eines Schlitzes 99 von beispielsweise ca. 10: 1 bewirkt den gerichteten streifenförmigen Ausgangsstrahl des Schlitzes 99.

Bevorzugt ist die Blende 8 im vorderen Bereich der Decke 91 (beispielsweise bis zur Mitte des Fertigungsraums oder bis zu 2/3 des Fertigungsraums) angeordnet. Die Schlitze 99 oder eine aneinander Reihung von Schlitzen erstreckt sich in X-Richtung beispielsweise mindestens über das Ausmaß des Bauplattformbereichs 21 A und/oder des Pulverreservoirbereichs 21B und über beispielsweise 50% der Tiefe des Fertigungsraums 13 in Y-Richtung. Dadurch kann der Schutzgasstroms 93 einen zweidimensionalen Querschnitt aufweisen, beispielsweise mit vergleichbaren Dimensionen in X-Richtung und Y-Richtung, wenn nur der Bauplattformbereichs 21 A beeinflusst werden soll.

Die vorausgehend erläuterten Aspekte zu Schlitzen der Figuren 4B bis 4D sind entsprechend auf die Ausführungsform der Fig. 6 übertragbar.

Es wird ferner angemerkt, dass auch seitlich vorgesehene Schlitzstrukturen gemäß der im Zusammenhang mit Fig. 6 diskutierten Weise einer orientiert geschlitzten Wand ausgeführt werden können, um beispielsweise, den seitlich eintretenden sekundären Gasstrom schräg in Richtung Rückwand auszurichten. Dies kann für in der X- Y-Ebene liegende Strömungsrichtungen (Fig. 4C) oder für auf den Boden gerichtete Strömungsrichtungen (Fig. 4D) umgesetzt werden, wobei hier die Schlitze bezüglich der XZ-Ebene schräg angesetzt sind, so dass die schmalen Seitenendflächen der Schlitze unter einem Winkel zur XZ-Ebene verlaufen. Um eine den Gasstrom führende Wirkung der schmalen Seitenflächen zu erhöhen, kann die Anzahl der Schlitze in Y-Richtung entsprechend erhöht werden. Analoges gilt für beispielsweise runde Öffnungen.

LMF-Maschinen, in denen die hierin beschriebenen Konzepte eingesetzt werden können, um- fassen beispielsweise die Anlagen„mysint 100",„TruPrint 1000" und„TruPrint 3000".

Es wird explizit betont, dass alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale als getrennt und unabhängig voneinander zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung unabhängig von den Merkmalskombinationen in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen angesehen werden sollen. Es wird explizit festgehalten, dass alle Bereichsangaben oder Angaben von Gruppen von Einheiten jeden möglichen Zwischenwert oder Untergruppe von Einheiten zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung offenbaren, insbesondere auch als Grenze einer Bereichsangabe.