本发明涉及一种用于添加式地(additiven)制造三维物体的设备用的粉末模块，所述粉末模块包括：粉末室，该粉末室界定能由粉末状的建造材料填充的粉末空间；布置在粉末空间中的、在底部侧界定粉末空间的、以能相对于粉末室运动的方式被支承的承载装置；以及位置检测装置，所述位置检测装置被设置用于检测承载装置——尤其是相对于粉末室——的位置。
背景技术：
这种粉末模块例如以建造模块或计量模块的形式已知为用于添加式地制造三维物体的设备的功能部件。在相应的粉末模块中，承载装置的位置的尽可能精确的检测(典型为承载装置相对于粉末室的位置)是有利的或必要的。
总之如果存在的话，目前为止被设置用于检测承载装置的位置的位置检测装置是值得研发或改进的。这尤其也适用于在相对较长(大)的运动路程时对承载装置的位置的检测。
技术实现要素：
因此本发明的目的在于，尤其鉴于承载装置的位置的尽可能精确的检测，给出一种用于添加式地制造三维物体的设备用的、改进的粉末模块。
该目的通过根据权利要求1所述的、用于添加式地制造三维物体的设备用的粉末模块实现。从属于其的权利要求涉及粉末模块的可能的实施方案。
此处描述的粉末模块是用于添加式地制造三维物体的设备的功能部件。相应的设备被设置用于借助于至少一个能量束通过依次逐层选择性地照射以及随之固化各个由可固化的粉末状的建造材料(下文中简称为“建造材料”)组成的建造材料层来添加式地制造至少一个三维物体(下文中简称为“物体”)。建造材料可以是金属粉末、塑料粉末和/或陶瓷粉末。金属粉末、塑料粉末或陶瓷粉末也可以理解为不同的金属、塑料或陶瓷的粉末混合物。能量束可以是激光束。所述设备相应地可以是用于实施选择性激光熔化方法(简称slm方法)或者选择性激光烧结方法(简称sls方法)的设备，也就是说可以是选择性激光熔化设备(slm设备)或者选择性激光烧结设备(sls设备)。
粉末模块通常可以是任何被设置用于容纳和/或输出建造材料的粉末模块。粉末模块尤其可以是：一种建造模块，在该建造模块中实施实际的添加式建造三维物体并且该建造模块为此在实施添加式制造过程的范围内被依次逐层填充以要被选择性地固化的建造材料；或者一种计量模块，经由该计量模块在实施添加式制造过程的范围内依次逐层将建造材料计量配给到过程室中；或者一种收集模块，该收集模块在实施添加式制造过程的范围内被填充以未固化的建造材料。
粉末模块包括粉末室。粉末室界定能由建造材料填充的粉末空间。粉末空间至少在侧面通过通常设计为空心长方体状或空心圆柱体状的粉末室的壁(粉末室壁)界定。粉末空间在底部侧通过承载装置界定。承载装置，典型地在两个端位置之间，也就是说在(相对于粉末模块的高度而言的)上方端位置和下方端位置之间，以能相对于粉末室运动的方式被支承。承载装置的能运动的支承使得实现承载装置沿竖直的运动轴线或者沿竖直的运动方向的、尤其是线性的运动。承载装置的能运动的支承典型地通过与该承载装置耦联的、尤其是(电动)驱动的驱动装置和/或执行器装置实现。
为了检测承载装置的位置，粉末模块包括位置检测装置。位置检测装置一般来说被设置用于检测承载装置的位置。位置检测装置尤其被设置用于检测承载装置在其相应的端位置中的位置，也就是说尤其用于检测承载装置的上方端位置。在此，可以相对于粉末模块的部件、也就是说尤其是相对于粉末室来检测承载装置的位置。对位置检测装置来说重要的是，该位置检测装置被设计为拉绳传感器(拉绳长度传感器)或者包括至少一个这种拉绳传感器。使用至少一个拉绳传感器用于检测承载装置的位置实现了对承载装置的位置的精确且可靠的检测。像下文仍将描述的，这尤其也适用于承载装置的运动路程大的情况。
因此，存在一种尤其在承载装置的位置的尽可能精确的检测方面，用于添加式地制造三维物体的设备用的、改进的粉末模块。
拉绳传感器可以包括：相对于粉末室位置固定地布置的壳体元件或壳体部件；与承载装置能耦联或被耦联的——尤其是绳状的——拉出元件(“拉出绳”)；以及检测装置，该检测装置被设置用于检测拉出元件的拉出长度。壳体元件界定容纳空间或内部空间，该容纳空间或内部空间被设置用于容纳拉绳传感器的各种功能部件。除了检测装置之外，在容纳空间中典型地还存在一种例如盘绕状的卷绕装置，在该卷绕装置上在一侧固定了拉出元件，且拉出元件能从该卷绕装置展开。拉出元件能够以(相对于其纵向延伸部)至少在部分区段上暴露且进而容易接近地和/或(相对于其纵向延伸部)至少在部分区段上被至少一个套筒状的或吊环状的部段包围的方式且因此受保护地在壳体元件和承载装置之间延伸。
承载装置的运动导致拉出元件的拉出长度的变化；与该承载装置耦联的拉出元件的、可归因于承载装置的运动的、尤其是线性的运动导致了卷绕装置围绕旋转轴线的旋转运动。检测装置检测了卷绕装置的相应的旋转运动；为此，检测装置可以包括合适的以硬件和/或软件方式执行的、因此是电子的分析单元(传感器单元)，该分析单元被设置用于分析或换算鉴于承载装置的位置检测到的拉出元件拉出长度。根据分析单元的具体设计方案，该分析例如能以(光)电、光学、电位测量等方式进行。
壳体元件可以布置在或构造在连接构件上，该连接构件布置在或构造在粉末室的下端部的区域中。在此，涉及一种特别紧凑的、然而例如为了修理或维修目的而容易接近的壳体元件布置可能性，这种布置可能性并未改变对把粉末模块布置在用于添加式地制造三维物体的设备中来说是决定性的粉末模块尺寸。连接构件可以是多腿式的、也就是说例如l形的弯曲元件，其中，第一腿件用于把连接构件固定在粉末模块上，尤其是固定在粉末室上，而另一个腿件用于把壳体元件固定在连接构件上。连接构件例如可以借助于螺栓固定(无损坏地或无毁坏地)可拆松地固定在粉末模块上，尤其是固定在粉末室上。
承载装置可以包括台状的基体和至少一个、尤其是多个板状或板形的、尤其是堆叠状的、布置或构造在基体上的支撑体。相应的支撑体可以功能不同。例如，相应的支撑体可以是建造板、加热体和(热)绝缘体。在紧邻的支撑体之间可以至少在部分区段上布置或构造密封元件。配属于拉绳传感器的拉出元件典型地，然而不是强制性地，固定在基体上。拉出元件例如可以形锁合地或力锁合地，也就是说例如借助于挂钩固定、夹紧固定、压紧固定或螺栓固定而固定在基体或承载装置上。
位置检测装置可以包括多个拉绳传感器。多个拉绳传感器的设置实现了承载装置的位置的冗余检测，从而即使在拉绳传感器故障时也能进行位置检测。同样地，借助于多个拉绳传感器必要时可以检测承载装置的定向的不期望的变化，也就是说例如倾斜位置；例如当不同的拉绳传感器检测承载装置的不同的位置时，将是这种情况。在属于检测装置的分析单元的相应的配置中，承载装置的借助于相应的拉绳传感器检测到的位置例如可以通过形成平均值来共同分析。
承载装置的最大运动路程(行程)可以在800mm和1200mm之间，尤其是在950mm和1050mm之间。即使在相应大的行程时，使用相应的拉绳传感器也实现了承载装置的位置的精确的检测。
承载装置的相应的大的行程要求设计为相应高的粉末室。为此，粉末室或界定了粉末空间的粉末室基体可以设计为分段的。粉末室基体可以被分段为多个在形成粉末室基体的情况下相对彼此能固定或被固定的粉末室基体区段。通过相应的粉末室基体区段的堆叠式的布置原则上能够实现任意高的粉末室以及因此任意高的建造高度。尤其对于把粉末模块设计为建造模块来说，所述分段是重要的。
粉末室基体被分段为粉末室基体区段根据粉末室基体区段的数量在至少一个、必要时多个分段平面上进行。相应的分段平面基本上可以任意地处于空间中；相应的粉末室基体区段原则上可以沿水平和/或竖直的定向布置。原则上也可以设想关于水平或竖直的参考平面倾斜的分段平面。
如此选择相应的粉末室基体区段的几何结构上的尺寸，即它们分别能够在一工序中制造。因此，通过把粉末室分段为多个在形成粉末室基体的情况下能相对彼此固定的或在粉末室的安装状态下被相对彼此固定的粉末室基体区段来应对在要求小的公差的情况下对相对较大的粉末-或建造室、亦即尤其是其粉末空间或体积超过了至少500mm的最大高度(也就是说必要时为1000mm或更多)的粉末室的迄今为止有问题的制造。
通过相应的粉末室基体区段相对彼此固定的可能性基本上可以形成任意大小的粉末室。这当然特别适用于相应的粉末室基体区段上下堆叠状竖直的布置或固定的情况。由此得出，粉末室基体优选设计为被分段为至少一个水平的分段平面，其中当在水平的分段平面中分段时，相应的粉末室基体区段在竖直的或竖直相邻的布置中上下地相对彼此能固定或被固定。
相应的粉末室基体区段能够具有(空心)长方体状或长方体形的、空心圆柱体状或圆柱体形的或者圆盘状或圆盘形的基本形状。因此粉末室基体区段包括分别一个(一起)定义其相应的基本形状的、通过相应的粉末室基体区段侧的壁来界定的内部空间。相应的粉末室基体区段侧的内部空间(在粉末室的安装状态下)形成粉末空间的一部分。因此每个粉末室基体区段典型地界定描述了粉末空间的整个内圆周的粉末空间部段。
原则上，粉末室基体区段在几何结构上可以设计为相同的或者设计为在至少一个几何结构参数方面，尤其是在其相应的高度上不同。因此在几何结构方面，粉末室可以包括(多个)相同的粉末室基体区段或者(多个)不同的粉末室基体区段。尤其可鉴于粉末室或粉末空间的确定的额定高度的实现来选择相应的粉末室基体区段的几何结构尺寸。
为了固定——该固定典型地是(无损坏地或无毁坏地)可拆松的——相应用于形成粉末室基体而待相对彼此固定的或被相对彼此固定的粉末室基体区段，可以在每个粉末室基体区段上布置或构造至少一个固定元件。在形成至少两个彼此为了形成基体而待连接或被连接的粉末室基体区段的(可拆松的)固定的情况下，相应的固定元件被设置为共同作用。在此，在形成至少两个彼此为了形成基体而待连接或被连接的粉末室基体区段的固定的情况下，相应的固定元件尤其可以被设置为，形锁合地和/或力锁合地共同作用。对此尤其可以理解为，相应的固定元件被设置为在形成形锁合的和/或力锁合的连接的情况下彼此共同作用或被设置为形成这种连接。
因此，相应的固定元件可以是必要时对应的形锁合元件，其被设置为，在形成形锁合的连接的情况下共同作用，或者被设置为建立这种连接；或者是必要时对应的力锁合元件，其被设置为，在形成力锁合的连接的情况下共同作用，或者被设置为建立这种连接。相应的形锁合元件具体地例如可以设计为凸出部以及用于此的(对应的)容纳部或凹部。因此，通过相应的形锁合元件的共同作用例如可以形成榫槽连接或者这种类型的连接。相应的力锁合元件具体地例如可以设计为螺栓或固定销以及用于此的(对应的)必要时配设有配合螺纹的容纳部或凹部。因此，通过相应的力锁合元件的共同作用例如可以形成螺栓-或固定销连接或者这种类型的连接。
对于一变型方案——根据该变型方案，在形成至少两个彼此为了形成基体而彼此待连接或被连接的粉末室基体区段的固定的情况下，把相应的固定元件设置为力锁合地共同作用——来说，可以设想，相应的固定元件设计为至少在部分区段上可被固定螺栓贯穿的、尤其是钻孔状的固定容纳部或固定凹部以及在相对彼此固定的状态下至少在部分区段上被相应的固定螺栓贯穿。固定螺栓可以是螺纹螺栓或螺旋螺栓。在此，第一粉末室基体区段的固定容纳部或固定凹部设计为贯通孔，待与第一粉末室基体区段连接的第二粉末室基体区段的固定容纳部或固定凹部可以设计为盲孔。为了任意地操纵相应的粉末室基体区段，每个粉末室基体区段可以在(上部的)第一边缘区域的范围内配设贯通孔以及在与此对置布置的或者构造的(下部的)第一边缘区域的范围内配设盲孔。
在此，相应的固定容纳部或固定凹部可以布置在或构造在相应的粉末室基体区段的(从横截面观察)渐缩的缺口区域中，从而其并不扩大相应的粉末室基体区段的或者整个粉末室的外部尺寸。
粉末室基体区段典型地是以切削方式、亦即尤其是铣削方式制造的金属的构件/建造部件(bauteil)。同样也可以设想，借助于金属丝腐蚀或金属丝切割来制造粉末室基体区段。
形成粉末室基体区段的金属材料可以是轻金属、尤其是铝或铝合金。除了相对较轻的重量之外，在制造技术方面，轻金属的特征还在于相对简单的(切削)加工可能性。
粉末室或粉末空间的几何结构的尺寸有利地设计用于添加式地制造相对较大的或较长的构件或构件结构(“大结构”)。在此，该构件例如可以是机动车的部件，也就是说车身结构、像门结构。为此，例如粉末空间可以具有1400mm的最大深度，尤其是在800mm和1200mm之间的范围内的最大深度。当然在此也可以存在向上和向下的偏差
除了粉末模块外，本发明还涉及一种用于添加式地制造三维物体的设备。尤其是sls设备或slm设备的此类设备的特征在于，其包括至少一个如上所述的粉末模块。因此，所有结合粉末模块的实施方案都类似地适用于所述设备。
附图说明
根据附图中的实施例进一步描述本发明。其中：
图1示出根据实施例的粉末模块的原理图；以及
图2示出在图1中示出的细节c的放大图。
具体实施方式
图1以(纵向)剖视图示出根据一个实施例的粉末模块1的原理图。图2以部分片段图示示出了在图1中示出的细节c的放大图。
粉末模块1是用于添加式地制造三维物体的设备(未示出)的功能部件。相应的设备被设置用于借助于至少一个能量束(未示出)通过依次逐层选择性照射以及随之固化各个由可固化的建造材料(未示出)组成的建造材料层来添加式地制造至少一个物体。可固化的建造材料可以例如是金属粉末。金属粉末也可以理解为不同的金属的粉末混合物。在此对于金属粉末来说适用的是，其也可以是由至少一种金属合金组成的粉末。能量束可以是激光束。总的来说，所述设备可以是用于实施选择性激光熔化方法(简称slm方法)或者选择性激光烧结方法(简称sls方法)的设备，也就是说是选择性激光熔化设备(slm设备)或者选择性激光烧结设备(sls设备)。
粉末模块1通常可以是任何一种被设置用于容纳和/或输出建造材料的粉末模块。粉末模块1尤其可以是：一种建造模块，在该建造模块中实施物体实际的添加式建造并且该建造模块为此在实施添加式制造过程的范围内被依次逐层填充以要被选择性地固化的建造材料；或者一种计量模块，经由该计量模块在实施添加式制造过程的范围内依次逐层将建造材料计量配给到过程室中；或者一种收集模块，该收集模块在实施添加式制造过程的范围内被填充以未固化的建造材料。在附图示出的实施例中，粉末模块1是一种建造模块，其中随后的阐述不局限于粉末模块1作为建造模块的实施方案。
粉末模块1包括粉末室2。粉末室2界定能由建造材料填充的粉末空间3。粉末空间3在侧面通过粉末室2的壁(未具体标示)界定。粉末空间3在底部侧通过承载装置4界定。承载装置4以能相对于粉末室2在两个端位置之间、也就是说在(相对于粉末模块1的高度而言的)上方端位置和在图1中示出的下方端位置之间运动的方式被支承。承载装置4的能运动的支承使得实现了承载装置4沿竖直的运动轴线或者沿竖直的运动方向的——尤其是线性的——运动。承载装置4的能运动的支承通过与该承载装置耦联的、尤其是(电动)驱动的驱动装置和执行器装置5实现，所述驱动装置和执行器装置例如包括驱动单元5a和两个执行器单元5b。
为了检测承载装置4的位置，粉末模块1包括位置检测装置6。位置检测装置设置6被设置用于检测承载装置4的位置。在此，可以相对于粉末模块1的部件，也就是说尤其是相对于粉末室2来检测承载装置4的位置。该位置检测装置6设计为拉绳传感器(拉绳长度传感器)。使用拉绳传感器用于检测承载装置4的位置实现了对承载装置4的位置的精确且可靠的检测。
根据图2可以看出，拉绳传感器包括：相对于粉末室2位置固定地布置的壳体元件7；与承载装置4耦联的——尤其是绳状的——拉出元件8(“拉伸绳”)；以及检测装置(未示出)，该检测装置被设置用于检测拉出元件8的拉出长度。承载装置4的运动导致拉出元件8的拉出长度的变化；与该承载装置耦联的拉出元件8的可归因于承载装置4的运动的、尤其是线性的运动导致了卷绕装置9围绕旋转轴线a的旋转运动。检测装置检测了卷绕装置9的相应的旋转运动。属于检测装置的以硬件和/或软件方式执行的、因此是电子的分析单元(未示出)被设置用于鉴于承载装置4的位置来分析或换算检测到的拉出元件8拉出长度。根据分析单元的具体设计方案，该分析例如能够以(光)电、光学、电位测量等方式进行。
壳体元件7界定了容纳空间或内部空间(未具体标示)，该容纳空间或内部空间被设置用于容纳拉绳传感器的功能部件。除了检测装置之外，在容纳空间中还存在卷绕装置9，在该卷绕装置上在一侧固定了拉出元件8，且拉出元件8能从该卷绕装置展开。
壳体元件7布置在连接构件11上，该连接构件布置在粉末室2的下端部的区域中。在此，涉及一种特别紧凑的、然而例如为了修理或维修目的容易接近的壳体元件7布置可能性，这种布置可能性并未改变对把粉末模块1布置在用于添加式地制造三维物体的设备中来说是决定性的、粉末模块1的尺寸。连接构件11可以是多腿式的、也就是说例如l形的弯曲元件，其中，第一(竖直)腿件用于把连接构件11固定在布置在粉末室2上的容纳元件13上，该容纳元件界定了被设置用于容纳建造材料的、包括流动通道结构12的容纳区域；而另一个(水平)腿件用于把壳体元件7固定在连接构件11上。连接构件11例如可以借助于螺栓固定(无损坏地或无毁坏地)可拆松地固定在容纳元件13上。
从图2还可以看出，拉出元件8从壳体元件7出发首先在部分区段上(相对于其纵向延伸部)被至少一个套筒状的或吊环状的部段10包围且此后暴露地在壳体元件7和承载装置4之间延伸。
由图1看出承载装置4的具体结构。承载装置4包括台状的基体4a以及多个板状或板形的、堆叠状布置在基体4a上的支撑体4b-4d。支撑体4b-4d起到不同的作用。相应的支撑体4b-4d例如是建造板4b、加热体4c和热绝缘体4d。在紧邻的支撑体4b-4d之间可以至少在部分区段上布置或构造密封元件(未示出)。根据图2可以看出，拉出元件8固定在基体4a上。拉出元件8例如可以形锁合地或力锁合地，也就是说例如借助于挂钩固定、夹紧固定、压紧固定或螺栓固定而固定在基体4a上。
虽然在附图中示出的实施例中并未说明，然而位置检测装置6可以包括多个拉绳传感器。多个拉绳传感器的设置实现了承载装置4的位置的冗余检测，从而即使在拉绳传感器故障时也能进行位置检测。同样地，借助于多个拉绳传感器必要时可以检测承载装置4的定向的不期望变化，也就是说例如倾斜位置；例如当不同的拉绳传感器检测承载装置4的不同的位置时，将是这种情况。在属于检测装置的分析单元的相应的配置中，承载装置4的借助于相应的拉绳传感器检测到的位置例如可以通过形成平均值来共同分析。
承载装置4的最大运动路程(行程)可以在800mm和1200mm之间，尤其是在950mm和1050mm之间。即使在相应大的行程时，使用相应的拉绳传感器也实现了承载装置4的位置的精确的检测。
承载装置4的相应的大的行程要求设计为相应高的粉末室2。为此，粉末室2或界定粉末空间3的粉末室基体(可选地)可以被分段为多个在形成粉末室基体的情况下相对彼此能固定或被固定的粉末室基体区段2a、2b。通过相应的粉末室基体区段2a、2b的堆叠式的布置原则上能够实现任意大小的粉末室2以及因此任意大小的建造高度。如上所述，粉末室2或粉末室基体的分段是粉末室2的可选的设计方案。