Die Erfindung betrifft ein Dichtungssystem für eine Anlage zur Herstellung eines dreidimensionalen Werkstücks mittels eines generativen Schichtbauverfahrens, ein System umfassend ein Dichtungssystem und eine mit dem Dichtungssystem gekoppelte nach oben und/oder unten fahrbare Plattenanordnung, und eine Anlage zur Herstellung eines dreidimensionalen Werkstücks mittels eines generativen Schicht bauverfahrens.

Bei generativen Schichtbauverfahren zum Herstellen dreidimensionaler Werkstücke, insbesondere dem sogenannten Pulverbettschmelzen, wird ein Rohstoffpulver schichtweise auf einen Träger aufgetragen und in Abhängigkeit der gewünschten Geometrie des zu erstellenden Werkstücks ortselektiv mit elektromagnetischer Strahlung, beispielsweise Laserstrahlung, oder mit Teilchenstrahlung beaufschlagt. Die in die Pulverschicht eindringende Strahlung bewirkt eine Erwärmung und folglich eine Verschmelzung oder Versinterung der Rohstoffpulverpartikel. Anschließend werden sukzessiv weitere Rohstoffpulverschichten auf die bereits strahlungsbehandelte Schicht auf dem Träger aufgebracht, bis das Werkstück die gewünschte Form und Größe hat. Das Rohstoffpulver kann Keramik-, Metall- oder Kunststoffmaterialien, aber auch Materialgemische hieraus umfassen. Generative Schichtbauverfahren und insbesondere Pulverbettschmelzverfahren können beispielsweise zur Herstellung von Prototypen, Werkzeugen, Ersatzteilen oder medizinischen Prothesen, wie zum Beispiel zahnärztlichen oder orthopädischen Prothesen, sowie zur Reparatur von Bauteilen anhand von CAD-Daten eingesetzt werden.

Ein Beispiel für eine Vorrichtung zum Herstellen dreidimensionaler Werkstücke durch Pulverbettschmelzen findet sich in der EP 3 023 227 Bl. Die in diesem Dokument beschriebene Vorrichtung umfasst eine Prozesskammer, in der ein Träger und eine Pulveraufbringeinrichtung zum Aufbringen eines Rohmaterialpulvers auf den Träger untergebracht sind. Die Prozesskammer ist mit einem Pulvereinlass zum Zuführen von Rohmaterialpulver zu der Pulveraufbringeinrichtung und einem Pulverauslass zum Abführen von überschüssigem Rohmaterialpulver aus der Prozesskammer ver sehen. Eine Pulverkreislaufleitung, in der eine Fördereinrichtung zum Fördern des Rohmaterialpulvers durch die Pulverkreislaufleitung angeordnet ist, verbindet den Pulverauslass der Prozesskammer mit dem Pulvereinlass der Prozesskammer. Anlagen zur Herstellung dreidimensionaler Werkstücke mittels eines generativen Schichtbauverfahrens und insbesondere durch Pulverbettschmelzen weisen üblicherweise mechanische Bauteile auf, die entsprechend bewegt werden. Durch das Pulver kommt es zu einer erhöhten Abnutzung der bewegbaren Bauteile. Pulver aus be stimmten Materialien (wie zum Beispiel Metall oder Keramik) weist abrasive Eigenschaften auf. Die Anhaftung des Pulvers an einer Wand und/oder an einer Dichtung kann hierbei relevant für die abrasiven Eigenschaften sein. Pulver ist eine Form von Schüttgut. Auch anderes Schüttgut als Pulver kann abrasive Eigenschaften aufweisen.

Dichtungen zwischen einer Plattenanordnung und einer Prozesskammerinnenwand können frühzeitig verschleißen. Insbesondere beim Nach-oben-Fahren einer Plattenanordnung der Anlage, auf der sich das Werkstück und umgebendes Pulver in der Prozesskammer befindet, kann Pulver unter die Dichtungen gezogen werden, was zu einem schnellen Verschleiß der Dichtungen führen kann. In der Folge kann Pulver durch die Dichtungen in die Umgebung der Anlage gelangen und den Raum, in der die Anlage positioniert ist, verunreinigen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Dichtungssystem bereitzustellen, das zur Verwendung in einer Anlage zur Herstellung eines dreidimensionalen Werkstücks mittels eines generativen Schichtbauverfahrens geeignet ist und das insbesondere ein Verschleißen von mechanischen Bauteilen in der Anlage reduziert. Ferner liegt der Erfin dung die Aufgabe zugrunde, ein Dichtungssystem für eine Anlage zur Herstellung eines dreidimensionalen Werkstücks mithilfe eines generativen Schichtbauverfahrens bereitzustellen, das eine Kühlung bestimmter Bauteile der Anlage und insbesondere der Dichtung oder Dichtungen und/oder einer Plattenanordnung der Anlage erlaubt, um insbesondere deren Lebensdauer zu verlängern. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Reinhaltung der Anlage und/oder der Umgebung der Anlage sowie die Arbeitssicherheit bei der Benutzung der Anlage zu gewährleisten.

Diese Aufgabe wird durch ein Dichtungssystem mit den Merkmalen des Patentan spruchs 1, durch ein System mit den Merkmalen des Patentanspruchs 16 und durch eine Anlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 17 gelöst.

Es wird ein Dichtungssystem für eine Anlage zur Herstellung eines dreidimensionalen Werkstücks mittels eines generativen Schichtbauverfahrens beschrieben, wobei das Dichtungssystem umfasst eine erste Dichtung, die ausgebildet ist, um einen Zwischenraum auf einem ersten Umfang zwischen einer Prozesskammerinnenwand und einer Pulvermaterial-tragenden Plattenanordnung in einer Prozesskammer der Anlage abzudichten, und eine zweite Dichtung, die ausgebildet ist, um den Zwischenraum auf einem zweiten Umfang zwischen der Prozesskammerinnenwand und der Pulvermaterial-tragenden Plattenanordnung in der Prozesskammer der Anlage abzudichten, wobei die erste Dichtung von der zweiten Dichtung beabstandet ist, um beim Abdich ^¬ ten, durch die erste Dichtung und die zweite Dichtung, des Zwischenraums zwischen der Prozesskammerinnenwand und der Plattenanordnung einen Kanal zwischen der ersten Dichtung und der zweiten Dichtung an einem Rand des Dichtungssystems auszubilden.

In manchen Beispielen des Dichtungssystems ist eine Dichtung (oder beide Dichtun ^¬ gen) als Dichtlippe ausgebildet.

Eine oder beide der Dichtungen können ein gasdurchlässiges Dichtungsmaterial umfassen. Dieses gasdurchlässige Dichtungsmaterial ist in manchen Beispielen robuster gegen Verschleiß als gasundurchlässiges Dichtungsmaterial. Eine oder beide der Dichtungen können zum Beispiel als Filzdichtungen und/oder Abstreifer ausgestaltet sein. In manchen Beispielen ist die obere Dichtung verschleißoptimiert und die untere Dichtung (gas)dichtungsoptimiert.

Die Form der Dichtungen kann ringförmig, rechteckig (zum Beispiel quadratisch) sein oder eine andere Form aufweisen. Die Form einer Dichtung ist hierbei insbesondere an die Form der Prozesskammer (d. h. der Prozesskammerinnenwand) und/oder das Innere eines Bauzylinders/einer Prozesskammer und/oder die Form der Bauplattform angepasst.

Der beim Abdichten des Zwischenraums zwischen der Prozesskammerinnenwand und der Plattenanordnung ausgebildete Kanal wird durch die erste Dichtung und die zweite Dichtung begrenzt. Ferner wird der Kanal in manchen Beispielen durch die Pro ^¬ zesskammerinnenwand und die Plattenanordnung begrenzt.

Die erste Dichtung ist von der zweiten Dichtung in mit Bezug auf die Prozesskamme ^¬ rinnenwand bzw. die Plattenanordnung vertikalen Richtung beabstandet, sodass beim Abdichten des Zwischenraums zwischen der Prozesskammerinnenwand und der Plat ^¬ tenanordnung der Kanal zwischen der ersten Dichtung und der zweiten Dichtung an einem Rand des Dichtungssystems ausgebildet werden kann.

Die Plattenanordnung kann als Träger für Pulvermaterial dienen. In manchen Beispielen ist der Pulvermaterialträger separat über oder auf der Plattenanordnung angebracht. Durch die Ausbildung des Kanals zwischen der ersten Dichtung und der zweiten Dichtung an einem Rand des Dichtungssystems kann eine im Dichtungsbereich inte grierte Absaugung des Pulvers, das durch die obere Dichtung gelangen kann, stattfinden. Hierdurch kann der Verschleiß der unteren der beiden Dichtungen

verlangsamt werden, indem durch die obere Dichtung gelangendes Pulver abgesaugt werden kann, bevor es an die untere Dichtung gelangt.

Ferner kann in dem zwischen der ersten Dichtung und der zweiten Dichtung ausgebildeten Kanal eine Gasströmung zur Kühlung der Dichtungen und/oder der Plattenanordnung und/oder der Hubmechanik der Anlage und/oder anderer Teile der Anlage erzeugt werden. Durch die Gasströmung kann ein kontrollierter Temperaturabfluss erreicht werden. Durch die Kühlung der Plattenanordnung kann eine Wärmeabstrah- lung der Plattenanordnung (insbesondere nach unten) verhindert beziehungsweise eingeschränkt werden. Durch die Kühlung der Dichtungen kann die Lebensdauer der Dichtungen erhöht werden.

In manchen Beispielen des Dichtungssystems umfasst der Rand des Dichtungssystems einen umlaufenden Rand des Dichtungssystems, an dem der Kanal beim Ab dichten des Zwischenraums ausgebildet ist. Somit kann sämtliches Pulvermaterial, das vom Träger, der Teil der Plattenanordnung sein kann, durch die obere Dichtung in den Kanal gelangt, durch ein Absaugen des mit Pulvermaterial versetzten Gases im Kanal abgesaugt werden.

In manchen Beispielen umfasst das Dichtungssystem ferner eine Gaszufuhrquelle, die mit dem beim Abdichten des Zwischenraums ausgebildeten Kanal gekoppelt ist und ausgebildet ist, ein Gas dem Kanal zum Erzeugen eines Gasstroms im Kanal zuzuführen. Durch die Gaszufuhrquelle kann der Gasstrom im Kanal besonders genau gesteuert werden. Insbesondere kann durch die Gaszufuhrquelle der Druck im Kanal je nach Bedarf erhöht beziehungsweise reduziert werden. In manchen Beispielen kann hierdurch verhindert werden, dass zusätzliches Pulvermaterial, das auf dem Träger bzw. der Plattenanordnung ausgebreitet ist, in den Kanal gesogen wird, bzw. dass Pulvermaterial vom Kanal in den oberen Teil der Prozesskammer, in dem die Herstellung des dreidimensionalen Werkstücks stattfindet, gepresst wird. Ferner kann durch die Gaszufuhrquelle die Geschwindigkeit des Gasstroms im Kanal gesteuert werden, um die Kühlung der Dichtungen bzw. der Plattenanordnung durch den Gasstrom zu steuern. In manchen Beispielen umfasst das Dichtungssystem ferner eine Gasabsaugung, die mit dem beim Abdichten des Zwischenraums ausgebildeten Kanal gekoppelt ist und ausgebildet ist, ein Gas aus dem Kanal zum Erzeugen eines Gasstroms im Kanal abzusaugen. Durch die Gasabsaugung kann der Gasstrom im Kanal besonders genau gesteuert werden. Der Druck im Kanal kann ferner durch die Gasabsaugung angepasst werden, sodass verhindert werden kann, dass zusätzliches Pulvermaterial, das auf dem Träger bzw. der Plattenanordnung ausgebreitet ist, in den Kanal gesogen wird, bzw. dass Pulvermaterial im Kanal bei einem im Vergleich zu einem Druck im oberen Teil der Prozesskammer, in dem die Herstellung des dreidimensionalen Werkstücks stattfindet, höheren Druck in den oberen Teil der Prozesskammer gepresst wird. Ferner kann durch die Gasabsaugung die Geschwindigkeit des Gasstroms im Kanal gesteuert werden, um die Kühlung der Dichtungen bzw. der Plattenanordnung durch den Gasstrom zu steuern.

Insbesondere eine gleichzeitige Steuerung der Gaszufuhrquelle und der Gasabsaugung erlaubt es, den Druck im Kanal und/oder die Geschwindigkeit des Gasstroms im Kanal präzise zu steuern.

In manchen Beispielen umfasst das Dichtungssystem ferner einen Pulverkreislauf, der mit der Gasabsaugung und/oder der Gaszufuhrquelle gekoppelt ist und ausgebildet ist, Pulvermaterial, das sich im durch die Gasabsaugung abgesaugten und/oder im durch die Gaszufuhrquelle durch den Kanal gedrückte Gas befindet, in ein Pulverdepot der Anlage zurückzuführen. Das in das Pulverdepot der Anlage zurückgeführte Pulvermaterial kann somit für einen weiteren Prozess zur Herstellung des dreidimensionalen Werkstücks benutzt werden.

In manchen Beispielen ist das Dichtungssystem ausgebildet, um den Gasstrom im Kanal bei einer Aufwärtsbewegung der Plattenanordnung in der Prozesskammer und/oder während der Herstellung des dreidimensionalen Werkstücks mittels des generativen Schichtbauverfahrens zu erzeugen. Insbesondere bei einer Aufwärtsbe wegung der Plattenanordnung in der Prozesskammer kann durch die Erzeugung des Gasstroms verhindert werden, dass Pulvermaterial durch die erste Dichtung zur zweiten Dichtung gelangt. Bei der Herstellung des dreidimensionalen Werkstücks mittels des generativen Schichtbauverfahrens können durch den Gasstrom im Kanal die Dichtungen und die Plattenanordnung zudem gekühlt werden. In beiden Prozessen kann die Lebensdauer der beweglichen bzw. verfahrbaren Elemente des Dichtungssystems bzw. der Anlage verlängert werden. In manchen Beispielen umfasst das Dichtungssystem ferner einen oder mehrere Drucksensoren, die ausgebildet sind, einen Druck im Kanal zu erfassen, wobei das Dichtungssystem ausgebildet ist, eine Druckdifferenz zwischen dem Druck im Kanal und einem Umgebungsdruck, insbesondere einem Druck in der Prozesskammer, zu reduzieren. Der Druck in der Umgebung des Kanals und insbesondere in der Prozess kammer kann durch einen oder mehrere weitere Drucksensoren an entsprechender Position (zum Beispiel im Teil der Prozesskammer, in der die Herstellung des dreidimensionalen Werkstücks stattfindet) erfasst werden. Die Reduzierung der Druckdifferenz erlaubt es, dass Pulvermaterial aus dem Teil der Prozesskammer, in dem die Herstellung des dreidimensionalen Werkstücks stattfindet, nicht in den Kanal gesogen wird, und/oder umgekehrt.

In manchen Beispielen des Dichtungssystems sind die Gaszufuhrquelle und/oder die Gasabsaugung ausgebildet, um die Druckdifferenz basierend auf dem Druck im Kanal und dem Umgebungsdruck (zum Beispiel dem Druck im Teil der Prozesskammer, in dem die Herstellung des dreidimensionalen Werkstücks stattfindet) zu reduzieren. Durch eine Steuerung der Gaszufuhrquelle und/oder der Gasabsaugung kann der Druck im Kanal gesteuert werden.

In manchen Beispielen ist das Dichtungssystem ausgebildet, um eine Gasströmung im Kanal in Umfangrichtung um die Plattenanordnung zu erzeugen. Die Gasströmungsrichtung ist hierbei parallel bzw. im Wesentlichen parallel zu Ebenen, in denen die Dichtungen liegen. Pulvermaterial, das durch die obere Dichtung in den Kanal gelangt, kann durch den Gasstrom im Kanal mitgerissen werden, bevor es an die untere Dichtung gelangt.

In manchen Beispielen ist das Dichtungssystem ausgebildet, um eine Gasströmung im Kanal (im Wesentlichen) senkrecht zur Umfangrichtung des Kanals zu erzeugen. Die Gasströmung findet somit (im Wesentlichen) in vertikaler Richtung zwischen den zwei Dichtungen (d.h. im Wesentlichen senkrecht zu den Ebenen, in denen die Dichtungen liegen) statt. Durch die vertikale Gasströmung kann ein gleichmäßigeres Druckprofil über den gesamten Kanalbereich erhalten werden. In manchen Beispielen kann die vertikale Gasströmung zusätzlich von Vorteil sein, da Pulvermaterial, das durch die obere Dichtung in den Kanal gelangt, von einem Vordringen zur unteren Dichtung abgehalten werden kann und sofort vor einem tieferen Eindringen in den Kanal durch diesen abgeführt werden kann.

In manchen Beispielen umfasst das Dichtungssystem ferner einen oder mehrere Überdruckanschlüsse und einen oder mehrere Unterdruckanschlüsse, die derart angeordnet sind, dass beim Ausbilden des Kanals die Überdruckanschlüsse und die Unterdruckanschlüsse mit dem Kanal derart gekoppelt sind, dass in Kanalrichtung Überdruckanschlüsse und Unterdruckanschlüsse abwechseln. Eine Gasströmung kann hierdurch von einem Überdruckanschluss ausgehend in beide Kanalrichtungen zu einem Unterdruckanschluss erzeugt werden.

In manchen Beispielen des Dichtungssystems sind beim Ausbilden des Kanals die Überdruckanschlüsse und die Unterdruckanschlüsse mit dem Kanal derart gekoppelt, dass Abstände in Kanalrichtung von jeweils aufeinanderfolgenden Anschlüssen der Überdruckanschlüsse und Unterdruckanschlüsse gleich lang sind. Somit kann eine gleichmäßige Gasströmung über die vollständige Kanallänge hinweg bewerkstelligt werden.

Die Überdruckanschlüsse bzw. Unterdruckanschlüsse haben in manchen Beispielen die gleichen Abstände zueinander und dementsprechend gleiche Druckverteilungen. In manchen Beispielen sind die Überdruckanschlüsse bzw. Unterdruckanschlüsse auf halber Länge der Plattenanordnungsseiten angeordnet. Im Fall einer runden bzw. kreisförmigen Plattenanordnung sind die Überdruckanschlüsse bzw. Unterdruckan schlüsse in manchen Beispielen jeweils alle 90° angeordnet.

In manchen Beispielen umfasst das Dichtungssystem ferner einen oder mehrere Zuleitungskanäle über die der eine oder die mehreren Überdruckanschlüsse und/oder der eine oder die mehreren Unterdruckanschlüsse mit dem beim Abdichten des Zwischenraums ausgebildeten Kanal gekoppelt sind, wobei sich ein Querschnitt eines der Zuleitungskanäle vor einem Eintritt in einen Bereich zwischen der ersten Dichtung und der zweiten Dichtung verengt und/oder der Zuleitungskanal auffächert. Hierdurch kann das Profil der Strömungsgeschwindigkeit der Gasströmung über die Umfangsrichtung möglichst konstant gehalten werden. Pulvermaterial, das sich im Kanal befindet, kann somit durch die Gasströmung gleichmäßig entfernt werden bzw. in das Pulverdepot der Anlage zurückgeführt werden. Durch eine konstante Strömungsgeschwindigkeit der Gasströmung über die Umfangsrichtung kann ferner der Druck über die Umfangsrichtung konstant gehalten werden. Dies erlaubt es, zu verhindern, dass Pulvermaterial vom oberen Teil der Prozesskammer, in dem die Herstellung des dreidimensionalen Werkstücks stattfindet, durch eine lokale Druckdifferenz des Drucks im Kanal und des Drucks im oberen Teil der Prozesskammer in den Kanal gesogen bzw. gedrückt wird oder in den oberen Teil der Prozesskammer gesogen bzw. gedrückt wird. In manchen Beispielen umfasst das Dichtungssystem ferner einen Prozessor, der ausgebildet ist, um mittels einer numerischen Strömungssimulation („computational fluid dynamics") eine Gasströmung im Kanal zu berechnen und eine Gaszufuhr über den einen oder die mehreren Überdruckanschlüsse und/oder eine Gasabfuhr über den einen oder die mehreren Unterdruckanschlüsse basierend auf der berechneten Gasströmung im Kanal zu steuern. Das Profil der Strömungsgeschwindigkeit über die Umfangsrichtung kann hierdurch möglichst konstant gehalten werden. Die Strö mungssimulation ist in manchen Beispielen einmalig vorgesehen, um für eine gegebene Konstruktion mit Kanälen die optimale Kanalverteilung zu bestimmen. Alternativ oder zusätzlich findet die Simulation dynamisch während der Herstellung des dreidimensionalen Werkstücks statt.

In manchen Beispielen des Dichtungssystems umfasst die erste Dichtung ein verschleißbeständigeres Material als die zweite Dichtung. Die erste Dichtung kann hierbei insbesondere die obere Dichtung sein, die in manchen Beispielen zwar begrenzt pulver- und/oder gasdurchlässig (bzw. pulver- und/oder gasdurchlässiger als die zweite Dichtung) ist, dafür aber verschleißbeständiger ist als die zweite Dichtung. In manchen Beispielen ist die erste Dichtung eine Filzdichtung oder eine Abstreifer aus zum Beispiel Metall, Keramik, Kohlenstoff, Kunststoff, Naturfasern oder eine Kombination hiervon. In manchen Beispielen umfasst die zweite Dichtung Polytetrafluorethylen (PTFE).

Es wird ferner ein System für eine Anlage zur Herstellung eines dreidimensionalen Werkstücks mittels eines generativen Schichtbauverfahrens beschrieben, wobei das System umfasst ein Dichtungssystem nach einem der hierin beschriebenen Beispiele, und eine nach oben und/oder unten fahrbare Plattenanordnung, die mit dem Dich ^¬ tungssystem gekoppelt ist. In manchen Beispielen wird der beim Abdichten ausgebil dete Kanal unter anderem von der ersten Dichtung, der zweiten Dichtung und der fahrbaren Plattenanordnung gebildet. Die vertikale Position des Kanals ändert sich somit mit der Position der fahrbaren Plattenanordnung.

Es wird ferner eine Anlage zur Herstellung eines dreidimensionalen Werkstücks mittels eines generativen Schichtbauverfahrens beschrieben, wobei die Anlage umfasst: ein wie oben beschriebenes System; eine Prozesskammer, in der das System angeordnet ist; ein Pulverdepot zum Zuführen von Pulvermaterial in die Prozesskammer zur Herstellung des dreidimensionalen Werkstücks aus dem Pulvermaterial mittels des generativen Schichtbauverfahrens, wobei das Pulverdepot mit dem Dichtungssystem gekoppelt ist, um vom Dichtungssystem abgesaugtes Pulvermaterial dem Pul ^¬ verdepot zuzuführen; und eine Bestrahlungseinheit zum Bestrahlen einer auf der Plattenanordnung verteilten Pulverschicht zur Herstellung des dreidimensionalen Werkstücks.

Die Anlage kann ferner einen oder mehrere Sensoren umfassen, die ausgebildet sind, um einen Druck in der Prozesskammer und/oder in der Umgebung der Anlage zu erfassen. Der Druck in der Prozesskammer und/oder in der Umgebung der Anlage kann somit von der Anlage mit dem Druck an einer oder mehreren Stellen im Kanal verglichen werden, wobei der Druck im Kanal durch die Anlage angepasst werden kann, um eine Druckdifferenz zwischen dem Druck in der Prozesskammer bzw.

(und/oder) in der Umgebung der Anlage und dem Druck an der einen oder den mehreren Stellen im Kanal zu reduzieren. Alternativ oder zusätzlich zur Anpassung des Druckes im Kanal zur Reduzierung der Druckdifferenz kann auch der Druck in der Prozesskammer und/oder der Druck in der Umgebung der Anlage entsprechend gesteuert werden.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten schematischen Figuren näher erläutert, in denen gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, und von denen

Figur 1 eine Seitenansicht einer schematischen Zeichnung eines Dichtungssystems für eine Anlage zur Herstellung eines dreidimensionalen Werkstücks mithilfe eines generativen Schichtbauverfahrens im Querschnitt zeigt;

Figuren 2a bis c verschiedene Ansichten einer schematischen Zeichnung eines Dichtungssystems für eine Anlage zur Herstellung eines dreidimensionalen Werk ^¬ stücks mithilfe eines generativen Schichtbauverfahrens zeigen;

Figuren 3a bis c verschiedene Ansichten einer schematischen Zeichnung eines weiteren Dichtungssystems für eine Anlage zur Herstellung eines dreidimensionalen Werkstücks mithilfe eines generativen Schichtbauverfahrens zeigen; und

Figur 4 ein schematisches Blockdiagramm einer Anlage zur Herstellung eines dreidimensionalen Werkstücks mithilfe eines generativen Schichtbauverfahrens zeigt.

Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Bauzylinder- Dichtungsabsaugung. Die Dichtungen zwischen einem Plattenpaket (Plattenanordnung) und der Bauzylinderwand (Prozesskammerwand) können relativ frühzeitig verschleißen.

Insbesondere während eines Auspackvorgangs wird je nach Maschinenaufbau die Plattenanordnung samt Bauteil und umgebendem Pulver in der Prozesskammer nach oben gefahren. Hierbei kann Pulver unter die Dichtlippen (bzw. allgemein Dichtungien)) gezogen werden, was zu einem schnellen Verschleiß der Plattenpaketdich tungen führen kann. In der Folge kann Pulver durch die Dichtung(en) in die

Umgebung gelangen und den Maschineninnenraum verunreinigen.

Figur 1 zeigt eine Seitenansicht einer schematischen Zeichnung eines Dichtungssys tems 100 für eine Anlage zur Herstellung eines dreidimensionalen Werkstücks mithilfe eines generativen Schichtbauverfahrens im Querschnitt.

In diesem Beispiel umfasst das Dichtungssystem 100 eine erste Dichtung 102 und eine zweite Dichtung 104, wobei die erste Dichtung 102 von der zweiten Dichtung 104 beabstandet ist. Die erste Dichtung 102 ist auf einem ersten Umfang 108 zwi schen einer Prozesskammerinnenwand 110 und einer Plattenanordnung 112 ausgebildet. Die zweite Dichtung 104 ist auf einem zweiten Umfang 114 zwischen der Prozesskammerinnenwand 110 und der Plattenanordnung 112 ausgebildet. Somit wird durch die erste Dichtung 102 und die zweite Dichtung 104 ein Zwischenraum 116 zwischen der Prozesskammerinnenwand 110 und der Plattenanordnung 112 abgedichtet.

Zwischen der Prozesskammerinnenwand 110, der Plattenanordnung 112, der ersten Dichtung 102 und der zweiten Dichtung 104 wird somit ein Kanal 106 ausgebildet.

Pulvermaterial 118 befindet sich in diesem Beispiel auf der Plattenanordnung 112. In manchen Beispielen wird ein separater Träger auf der Plattenanordnung 112 angebracht, der das Pulvermaterial 118 empfangen kann.

Eine im Dichtungsbereich integrierte Absaugung des Pulvers kann zum einen den Verschleiß der zweiten (unteren) Dichtung 104 der beiden Plattenanordnungsdichtungen verlangsamen, indem durch die erste (obere) Dichtung 102 gelangendes Pulvermaterial 118 abgesaugt wird, bevor es an die zweite Dichtung gelangt. Ferner kann durch die im Dichtungsbereich integrierte Absaugung des Pulvers durch die erste Dichtung 102 gelangendes Pulver in den Pulverkreislauf zurückbefördert werden, sodass es nicht den Maschineninnenraum verunreinigen kann. Zwischen den Dichtungen des Plattenpakets befindet sich mindestens ein Kanal, der von einem Gas durchströmt wird, das durch die obere Dichtung gelangendes Pulver mitreißt und in den Pulverkreislauf der Anlage zurückführt.

Der Druck und/oder der Druckverlauf im Kanal kann mittels eines oder mehrerer Druckaufnehmer (Drucksensoren) überwacht und auf Werten nahe dem Umge ^¬ bungsdruck gehalten werden, so dass eine eventuelle Last auf die Dichtungen durch eine Druckdifferenz möglichst gering gehalten werden kann. Außerdem kann sichergestellt werden, dass dadurch kein Pulver durch den Dichtspalt gesaugt wird oder Gas durch die Dichtung ins Pulver 118 gedrückt wird.

Die Durchströmung kann entweder nur während der Aufwärtsbewegung des Plattenpakets aktiviert sein, da dies der für die Dichtungen kritischste Betriebszustand sein kann und besonders dabei Pulver durch die Dichtungen gelangen kann. Zusätzlich oder alternativ hierzu kann die Durchströmung während des Baujobs, d. h. während der Herstellung des dreidimensionalen Werkstücks aktiviert sein. Die Gasströmung kann hierbei zusätzlich der Kühlung der Dichtungen und/oder des Plattenpakets dienen, was zu einer Lebensdauerverlängerung der Plattenpaketbauteile beitragen kann.

Figuren 2a bis c zeigen verschiedene Ansichten einer schematischen Zeichnung eines Dichtungssystems 200 für eine Anlage zur Herstellung eines dreidimensionalen Werkstücks mithilfe eines generativen Schichtbauverfahrens.

Figur 2a zeigt eine schematische Zeichnung des Dichtungssystems 200 in perspektivischer Ansicht.

In diesem Beispiel umfasst das Dichtungssystem zusätzlich zu der ersten Dichtung und der zweiten Dichtung zwei Überdruckanschlüsse 202a und 202b. Die Überdruckanschlüsse 202a und 202b sind in diesem Beispiel mit einer Gaszufuhrquelle 210 gekoppelt, um Gas durch die Gaszufuhrquelle 210 über die Überdruckanschlüsse 202a und 202b in den Kanal einzubringen, um im Kanal eine Gasströmung zu erzeugen.

In diesem Beispiel umfasst das Dichtungssystem zusätzlich zwei Unterdruckanschlüsse 204a und 204b. Die Unterdruckanschlüsse 204a und 204b sind in diesem Beispiel mit einer Gasabsaugung 212 gekoppelt, um Gas durch die Gasabsaugung 212 über die Unterdruckanschlüsse 204a und 204b aus dem Kanal abzusaugen, wodurch im Kanal eine Gasströmung erzeugt wird. In den hierin beschriebenen Beispielen können alternativ lediglich ein oder mehrere Überdruckanschlüsse, oder ein oder mehrere Unterdruckanschlüsse benutzt werden.

Figur 2b zeigt eine schematische Zeichnung des Dichtungssystems 200 in perspektivischer Ansicht zum Teil im Querschnitt.

In diesem Beispiel wird ein Gasstrom 208 entlang des Kanals 106 erzeugt und über einen Zuleitungskanal 214 durch einen Unterdruckanschluss abgesaugt. Der Anschluss kann auch für einen Überdruckanschluss dienen.

Figur 2c zeigt eine Ansicht einer schematische Zeichnung des Dichtungssystems 200 von unten im Querschnitt.

In diesem Beispiel sind Drucksensoren 206a und 206b seitlich an der Plattenanord ^¬ nung angebracht, um den Druck im Kanal 106 an entsprechenden Stellen messen zu können.

Wie aus den Figuren 2a bis c zu sehen ist, strömt in diesem Beispiel das Gas durch einen Kanal in Umfangsrichtung um das Plattenpaket. Gegebenenfalls durch die obere Dichtung gelangendes Pulver müsste diesen Kanal passieren, bevor es an die untere Dichtung gelangt und kann durch den Gasstrom im Kanal mitgerissen und in den Pulverkreislauf der Maschine zurückgeführt werden. Auf der Unterseite des Plattenpakets befinden sich in diesem Beispiel zwei Druckanschlüsse (+p) und zwei Sauganschlüsse (-p), jeweils vorzugsweise auf halber Länge der Platten paketseiten. Diese sind direkt mit dem zwischen den Dichtungen um das gesamte Plattenpaket umlaufenden Kanal (Nut) verbunden. Im Fall eines kreisförmigen Plattenpakets können die Druck-/Sauganschlüsse zum Beispiel jeweils alle 90° angeordnet sein.

Figuren 3a bis c zeigen verschiedene Ansichten einer schematischen Zeichnung eines weiteren Dichtungssystems 300 für eine Anlage zur Herstellung eines dreidimensionalen Werkstücks mithilfe eines generativen Schichtbauverfahrens.

Figur 3a zeigt eine schematische Zeichnung des Dichtungssystems 300 in perspektivischer Ansicht.

In diesem Beispiel wird ein Gasstrom 302 erzeugt, der von der unteren Dichtung im Kanal im Wesentlichen senkrecht zur Plattenanordnung zur oberen Dichtung strömt. Figur 3b zeigt eine schematische Zeichnung des Dichtungssystems 300 in perspekti ^¬ vischer Ansicht zum Teil im Querschnitt.

In diesem Beispiel strömt das Gas über einen Überdruckanschluss durch einen Zuleitungskanal 306 in Richtung des Kanals 106. Nachdem das Gas von der unteren Dichtung durch den Kanal 106 im Wesentlichen senkrecht zur Plattenanordnung zur oberen Dichtung geströmt ist, wird es durch einen Unterdruckanschiuss über den Zuleitungskanal 304 abgesaugt.

Figur 3c zeigt eine schematische Zeichnung des Dichtungssystems 300 in perspektivischer Ansicht zum Teil im Querschnitt.

Ein Querschnitt der Zuleitungskanäle 308 ändert sich mit der Gasströmungsrichtung, um das Profil der Strömungsgeschwindigkeit möglichst konstant zu halten.

In diesem Beispiel strömt das Gas in vertikaler Richtung innerhalb des Bereichs zwischen den Dichtungen, entweder von oben nach unten oder von unten nach oben. Die Zu- und Abströmkanäle sind so optimiert, dass das Profil der Strömungsge ^¬ schwindigkeit über die Umfangsrichtung möglichst konstant ist. Dies kann erreicht werden, indem sich die Ein-/Ausströmquerschnitte vor dem Eintreten in den Bereich zwischen den Dichtungen verengen und/oder auffächern. Eine Optimierung der Gasströmung wird in manchen Beispielen durch Computational Fluid Dynamics (CFD)- Berechnungen erreicht.

Es sei darauf hingewiesen, dass in manchen Beispielen im Dichtungssystem der Figur 2 alternativ oder zusätzlich eine im Wesentlichen senkrecht zur Plattenanordnung stattfindende Gasströmung erzeugt werden kann, wie dies in Figur 3 gezeigt ist. Ferner kann in manchen Beispielen im Dichtungssystem der Figur 3 alternativ oder zusätzlich eine parallel zur (d. h. entlang der) Kanallängsrichtung stattfindende Gasströmung erzeugt werden, wie dies in Figur 2 gezeigt ist. Entsprechende Zu- und Abströmkanäle des Dichtungssystems der Figur 3 können hierzu im Dichtungssystem der Figur 2 benutzt werden, und umgekehrt.

Die obere Dichtung ist in manchen Beispielen eine Dichtung, die von vornherein zwar begrenzt pulver- und/oder gasdurchlässig, dafür aber verschleißbeständiger ist als die untere Dichtung, die zum Beispiel eine PTFE-Lippendichtung sein kann. Die obere Dichtung ist in manchen Beispielen eine Filzdichtung oder ein Abstreifer aus Metall, Keramik, Kohlenstoff, Kunststoff, Naturfasern oder eine Kombination hiervon. Die Anzahl der Dichtungen sowie die Anzahl der Kanäle zwischen den Dichtungen können zwischen verschiedenen Beispielen des Dichtungssystems variieren. Drei oder mehr Dichtungen mit folglich zwei oder mehr ausgebildeten Kanälen kann vor ^¬ teilhaft dazu führen, dass weiter unten liegende Dichtungen langsamer verschleißen und insbesondere ein Verschleißen durch Pulver für die am weitesten unten liegende Dichtung im Wesentlichen verhindert werden kann.

Die Anzahl der Druck- und Sauganschlüsse und/oder -kanäle kann größer oder kleiner sein, als in den oben beschriebenen Beispielen angegeben.

Die Position der Druck- und Saugkanäle bzw. Verbindungsstellen zwischen Ringkanal und Druck-/Sauganschlüssen kann zwischen verschiedenen Beispielen über den Umfang des Plattenpakets variieren (z.B. nicht auf halber Länge der Plattenpaketsei ^¬ ten, sondern stattdessen in den Radien des Plattenpakets).

Figur 4 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Anlage 400 zur Herstellung eines dreidimensionalen Werkstücks mithilfe eines generativen Schichtbauverfahrens.

In diesem Beispiel umfasst die Anlage ein System 402, das ein Dichtungssystem (100, 200,300) und eine Plattenanordnung 112 umfasst.

Das Dichtungssystem umfasst in diesem Beispiel einen Pulverkreislauf 404 und einen Prozessor 406.

Der Pulverkreislauf 404 ist in diesem Beispiel mit einem Pulverdepot 408 der Anlage 400 gekoppelt, sodass Pulvermaterial, das durch das Dichtungssystem vom Kanal abgesaugt wird, über den Pulverkreislauf 404 zum Pulverdepot 408 zurückgeführt werden kann.

Der Prozessor 406 berechnet Gasströmungen im Kanal sowie in den Zu- und/oder Abströmkanälen zum Kanal, wobei die Anlage 400 bzw. das Dichtungssystem ausgebildet sind, um durch CFD-Berechnungen die Gasströmungen zu optimieren (vor Beginn der Herstellung des dreidimensionalen Werkstücks und/oder während der Herstellung des dreidimensionalen Werkstücks) und insbesondere das Profil der Strömungsgeschwindigkeit über die Umfangsrichtung des Kanals möglichst konstant zu halten. Der Prozessor 406 erlaubt es, die Gasströmungen im Kanal sowie in den Zu- und/oder Abströmkanälen zum Kanal mit dem Druckverhalten in der Prozesskammer in Einklang zu bringen. In diesem Beispiel umfasst die Anlage 400 ferner eine Prozesskammer 410, die mit dem Pulverdepot 408 gekoppelt ist. Das System 402 ist in der Prozesskammer 410 angeordnet. Die Anlage 400 umfasst ferner in diesem Beispiel eine Bestrahlungseinheit 412 zum Bestrahlen einer Pulverschicht auf der Plattenanordnung 112 bzw. auf einem Träger, der über der Plattenanordnung 112 in der Prozesskammer 410 angeordnet ist. Hierdurch kann Pulvermaterial verfestigt werden, um eine Schicht des herzustellenden dreidimensionalen Werkstücks zu erzeugen.

Ferner umfasst in diesem Beispiel die Anlage 400 einen oder mehrere Sensoren 414. Diese sind in manchen Beispielen an der Prozesskammerinnenwand der Prozesskammer 410 angeordnet, um einen Druck in dem Teil der Prozesskammer 410, in dem das dreidimensionale Werkstück hergestellt wird, zu ermitteln. Zusätzlich oder alternativ hierzu können ein oder mehrere Sensoren auf einer Außenseite der Prozesskammer bzw. der Anlage angeordnet sein, um einen Umgebungsdruck einer Umgebung des Kanals zu bestimmen, wodurch es erlaubt, eine Druckdifferenz zwischen einem Druck im Kanal und dem Umgebungsdruck zu reduzieren. Durch die Beispiele des hierin beschriebenen Dichtungssystems bzw. Systems bzw. der hierin beschriebenen Anlage kann die Lebensdauer insbesondere der Plattenpaketabdichtung (d. h. Dichtungen und/oder Plattenanordnung) verlängert werden. Insbesondere eine untere Dichtung wird entlastet und kann somit über einen längeren Zeitraum besser wirken. Es kann verhindert werden, dass Pulver in den Maschi- neninnenraum gelangt, wobei das Pulver stattdessen dem Pulverkreislauf

zurückgeführt werden kann.