本申请是2015年11月05日所提出的申请号为201580061564.9、发明名称为“用于同时且以生成的方式制造多个零件的生产设备”的发明专利申请的分案申请。
本发明涉及一种生产设备，利用该生产设备能够同时且以生成的方式(generative)利用选择性激光烧结或激光熔融方法制造多个零件。在生产设备区域中进行该制造，在该区域中布置有至少两个激光烧结或激光熔融装置形式的构建装置。这类装置通常被称为slm装置或sls装置，并且通常具有可从装置的工艺腔中取出的构建缸。
背景技术：
构建缸中布置有高度可调的平台，借助于涂覆机向该平台上涂覆可熔融或可烧结的构建材料。通过经由扫描仪输送的激光束逐层烧结或熔融构建材料层并且同时加以固化。在该部分固化的层上涂覆下一层并且一直重复该激光烧结或激光熔融过程，直至制造完成三维零件为止。
在制造完成之后，在取出站中从构建缸中取出成品的或至少半成品的零件。取出站用于从构建缸中取出未固化的构建材料并根据指令等排出。于是，零件可以被送至后处理站以进行后续的热处理或表面机械处理。一旦工件制造完成，就将其存储在用于存储零件的存储区域中。
通常，所有所述装置在本身看来都是独立工作的，即，零件在构建装置中制造完成，然后由操作人员从缸中取出。零件被手动地或半自动地在取出站中卸取，被卸取的零件然后被手动地由操作人员送至后处理站，安装在该处，进行后处理并且然后由操作人员将零件送至仓库，然后在该处做好运输准备。
上面所述每个装置通常具有单独的电子控制装置，在生产加工区域中工作的人员必须分别了解制造或取出步骤之后，在生产加工区域中的哪些其他装置是可用于其他加工步骤的、哪些装置具有足够的构建材料来开始新的构建过程、哪些存储区域适于容纳零件等。
技术实现要素：
本发明的目的是，设计具有根据本发明的特征的生产设备，使得在该生产设备中能够或多或少完全自动地实施各个制造、卸取、装配、后处理和输送步骤，从而布置在生产设备中的单个装置能够被简化地设计并且具有所述各个步骤的整个生产工艺能够被更快地实施。该目的通过本发明的特征组合实现。有利的改进方案从具体实施方式得出。
根据本发明，提供一种用于利用选择性激光烧结或激光熔融方法同时且以生成的方式制造多个零件的生产设备，其中，在至少一个生产加工区域中设有：
-至少两个slm装置和/或sls装置形式的构建装置，它们均具有能够从所述构建装置的工艺腔中取出的至少一个构建缸，
-至少一个取出站，用于从其中一个构建缸卸取制造完成的零件；
-至少一个后处理站，用于制造完成的、已取出的零件的后续的热处理和/或表面机械处理，和
-至少一个存储区域，用于存储零件，
其中，
设有生产设备控制装置，构建装置、取出站和后处理站连接到该生产设备控制装置，并且该生产设备控制装置被设计用于控制各装置或各站，以及用于问询各装置或各站的运行状态和时间上的可用性，以及用于问询所述装置中可供使用的构建材料的数量和种类，
-其中，构建缸和/或从构建缸中取出的制造完成的零件或者待插入到构建缸中的构建板能够由自驱动的且能够由生产设备控制装置转向和控制的输送装置自动装载，能够被输送至装置或站，在该装置或站处能够被插入在工艺腔中或自动锁止，或者能够被插入后处理站中，
-构建缸或零件在生成式构建过程结束之后能够被自驱动的输送装置在自动解锁的条件下自动装载且受程序控制地运动至中间存储站或取出站，并且插入到其中，
-其中，构建缸或零件或构建板通过至少一个联接装置固定在输送装置上或固定到输送装置处，并且能够与slm装置或sls装置的锁止元件、后处理站或构建缸的高度可调的承载件接合，并且联接装置能够在输送装置与构建缸、零件或构建板之间受程序控制地被释放。
首先，在生产设备中设有生产设备控制装置，其与构建装置、至少一个取出站、至少一个后处理站等共同作用，并且被设计用于控制所述装置以及用于问询所述装置的运行状态和时间上的可用性以及用于问询在所述装置中可供使用的构建材料的数量和种类。
这首先意味着，设备控制装置适合于与构建装置共同作用。所有构建装置都可以由该设备控制装置以类似于来自生产调度室的方式仅由一个操作人员监控。构建装置本身、即激光烧结或激光熔融装置不再必须设有单独的输入装置或显示器，因此可以被更简单且更低成本地制造。
此外，操作人员不必监控在设备中还存在多少构建材料。对于接下来的构建过程不具有足够多的构建材料的设备可以例如通过自动的加料装置加料，这也能够通过生产设备控制装置实施。在生产设备控制装置上工作的操作人员扫视显示器就可以知道哪个构建装置可供使用、它包含多少构建材料、是哪些构建材料。操作人员从装置获得如下反馈：构建材料是否足够用于接下来的构建过程，该接下来的构建过程同样能够在“调度室”输入和启动。
该设备的另一个重要特征在于，能够从构建装置取出的构建缸通过自驱动的并且能够被生产设备控制装置转向和控制的输送装置自动装载，输送至设备的装置或站，并且在该处插入到例如工艺腔中，自动锁止或者在结束构建过程之后再被解锁，装载且送至其他站、例如中间存储站或取出站，并且插入到其中。输送装置在本发明中是自驱动的且能够在地面上运动并且随意控制的输送车，或者是输送飞行器，其中，该飞行器可以例如是四轴飞行器或者四轴多旋翼飞行器，即类似于直升飞机的装置，其现今也被称作“无人机”，并且适合于承受适当的负载。
这类飞行器已证实使用范围广泛并且能够承受相对较高的负载并且将其非常精确送至目的地且在该处卸载。
换句话说，不仅实施对构建装置的监控，也实施构建缸、零件、构建板或构建材料的输送，构建过程结束之后取出构建缸、将构建缸送至取出站或者存储区域等。这些也全都由生产调度室进行中央控制。
只有一个操作人员就能够例如确定哪个构建缸被送至哪个构建装置、哪种材料在构建缸中构建、容纳有制造完成的零件的构建缸被移动至或飞行至哪个取出站、该零件是否能够连同构建材料一起在惰性气体中在排除爆炸危险的情况下被卸取等。所有这些生产步骤都能够由生产设备控制装置进行中央控制。为此，生产设备控制装置具有输入装置和至少一个显示器。由此能够输入用于生产设备的整个单元、即用于构建装置、取出站、后处理站等的控制数据，从构建材料到构建数据直至客户数据和送交地点，这对于制成的零件要被送至的存储地点而言可以是非常重要的。
特别有利的是，每个自驱动的输送装置都具有能够由slm装置或sls装置、取出站、后处理站和生产设备控制装置读取的电子编码。以这种方式能够实现控制，这使操作人员能够简单明了获知整个生产设备中的哪些构件在何时位于何处。所有这些都能够在显示器上显示并且在存储器中记录，以便之后能够以透明方式了解整个生产流程，这对于确保通常昂贵且敏感的零件的质量而言是重要的或至少是有利的。
生产设备控制装置在此可以具有接收装置，通过该接收装置能够读取从构建缸输出的工件特有的数据。这些数据可以例如在构建过程中读入到构建缸的存储器中并且然后能够从该处相应调取。
至于自驱动的且无需轨道能够被控制的输送车，这类输送车是现有技术，它们例如能够通过室内gps系统控制，该控制在此也通过生产设备控制装置进行。这也适用于输送飞行器。
整个生产设备以有利的方式具有多个这类自驱动的输送装置。该输送装置的至少一部分具有用于被卸取的零件的装载和存储装置，此外，也可以在输送装置上或在输送装置处设有机械臂和类似物，用于处理这些零件或要插入到缸中的构建板，从而零件或构建板被从构建缸中取出或插入其中，转动它们、翻转它们且例如在后处理站中将它们放置到相应的调整基座上。
输送装置还可以具有用于承载板的高度调整的驱动机构，承载板以高度可调的方式布置在构建缸中，构建缸布置在输送装置上或输送装置处，以便例如在取出站的区域中从构建缸提出制成的零件以及未固化的构建材料，并继续输送。
在本发明的改进方案中，不仅为了接下来的生产步骤问询设备构件的可用性或者构建材料的定量给料容器和存储容器的料位，生产设备控制装置还能够例如控制构建板处理和调整装置，由此能够将构建板全自动地放置和固定在构建缸的高度可调的承载件上，并且能够调整到期望位置。这些装置的调整数据也可以存储在生产设备控制装置的存储器中。在本发明中，生产设备控制装置对时间上的生产计划加以考虑，通过该生产计划例如对订购的零件的按期制造和/或供货加以规定。
附图说明
附图中借助示例性实施例详述本发明。附图示出：
图1以示意性的高度简化的视图示出具有多个不同装置的生产加工区域；
图2以示意图示出可由生产设备控制装置转向的输送车以及放置在其上的构建缸；
图3以示意图示出可由生产设备控制装置转向的输送车以及在夹紧装置上放置在其上的零件以及布置在输送车上的可遥控的机械臂。
图4以示意图示出输送车和输送飞行器以及联接到其上的构建缸。
具体实施方式
首先参照图1。提供生产设备1用于同时且以以生成的方式制造零件2，并且具有生产加工区域3，在生产加工区域3中布置有至少两个sls装置和/或slm装置4，它们均具有能够从装置4的工艺腔中取出的构建缸5。此外，在生产加工区域3中设有至少一个取出站，在该取出站中能够从构建缸5中取出制造完成的零件2。此外，在生产设备区域3中设有至少一个后处理站7，用于对制造完成的已取出的零件进行后续热处理或表面机械处理，并且设有存储区域8，零件2能够被送至该存储区域中以备交付和被暂时存储。
生产设备区域3的所有设备构件都连接到生产设备控制装置10，控制装置10用于控制各装置和装置4、取出站、后处理站7，以及用于问询各装置的相应的运行状态和时间上的可用性，以及用于问询装置中可供使用的或存在的构建材料数量和种类。对于sls装置或slm装置4，这意味着问询是否有足够的构建材料供用于实施接下来的构建工作。对于取出站，这意味着问询在粉末容器中是否有足够的用于要抽吸的粉末的空间，以便能够按照规定实施取出过程并且不会有构建材料对环境区域的污染。
至少一个质量监控装置9也可以连接到生产设备控制装置10，这类监控装置可以例如在于：电子扫描零件的外部形状、确定其密度、测量其重量等，其中，能够以不同方式评估零件质量。
构建缸5在生产设备区域3中由自驱动的并且能够由生产设备控制装置10转向的输送装置15自动装载，并且输送至装置4、取出站、后处理站7、存储区域8、质量监控装置9，并且例如在该处插入到设备构件中、例如工艺腔中，并且被自动锁止。
在结束sls装置或slm装置4中的以生成的方式的构建工艺之后，构建缸5被自驱动的输送装置15在自动解锁的情况下装载并且受程序控制地运动至中间存储站或取出站，并且插入到其中。构建缸5在至少一个布置在其上的联接装置20(见图2)上固定在输送装置15上并且例如能够通过高度移动与slm装置或sls装置4的锁止元件接合，其中联接装置20在输送装置15和构建缸5之间受程序控制地被释放。
生产设备控制装置10包括至少一个输入装置25和显示器26，因此它构成了用于生产设备区域3的控制室。
在本发明的改进方案中，每个自驱动的输送装置15都具有能够由slm装置或sls装置4、取出站、后处理站7或生产设备控制装置10读取的电子编码，其中，生产设备控制装置10配备有接收装置，通过该接收装置能够读取由构建缸5发出的工件特有的数据。这有利地导致，通过生产设备控制装置10能够随时检测在哪个输送装置15上输送哪个构建缸5以及进而哪个零件2。生产设备控制装置10因而能够根据工件数据控制自驱动的输送装置15进行构建缸5的输送。由此确保了构建缸5例如为进行后续热处理而被输送到热处理装置中，在该处进行相应的热处理步骤并且然后将因此“调温”的零件2送至中间存储站或送至存储区域8。
所述设备包括多个自驱动的输送车15，其停靠在输送车停靠区域16中以供调用。在本发明中，规定停靠在该处的输送装置15已经带有放置在上面的构建缸4，由此，在需要时，带有构建缸5的输送装置15可以被快速送至slm装置或sls装置4。此外，在本发明中还可以设有构建缸储备器17，在构建缸储备器17中能够储存多个相同或不同的构建缸5。
通过生产设备控制装置10对设备构件进行中央控制，各个装置、尤其是slm装置或sls装置4能够被简化地设计，即，不具有单独的输入装置和显示装置，这明显降低了其制造成本。
生产设备控制装置10包括用于生产设备1中所包含的装置的可用性检查装置。根据生产设备1中所包含的各装置的可用性检查来控制自驱动的输送装置15以及其所承载的构建缸5。在此，通过生产设备控制装置10来监控slm装置或sls装置中的构建材料的定量给料容器或储存容器的料位并且发出用于与该装置连接的加料装置的加料控制信号。加料装置包括装有不同类型的构建材料的储存容器30以及粉末输送装置31，粉末输送装置31从储存容器30向sls装置或slm装置4移动并且在该处卸载构建材料。类似地，可以想到从取出站向未详细示出的粉末清除或清洁/筛除装置输送粉末。
此外，生产设备控制装置10也可以与构建板处理和调整装置连接，由此能够完全自动地将构建板定位、固定在构建缸5的高度可调的承载件上并且能够调整到期望位置。对于构建板示出了一个在构建缸5的高度可调的承载件41上的构建板，构建板的处理可以通过机械臂或类似物进行，生产设备1可以具有用于不同构建板40的存储区域，这些构建板能够由输送装置15利用机械臂装载并且装入到缸中，在该处被自动调整。自动调整可以由传感器实施光学或机械调整。不同构建板的数据也可以存储在生产设备控制装置10中。
此外，为实现质量监控，可以存储且显示与在每个slm或sls装置中的熔融过程有关的热数据。
此外，可以想到，对于有爆炸危险的构建材料的情况，生产设备控制装置10设计和规划成使得其包括根据指令对粉末抽吸装置或取出站进行惰性化和/或冲灌。
在附图3中示出输送车15a，其上布置有定中心装置50，在该定中心装置上能够将已经被卸取的零件2保持在限定的期望位置上。输送车15a因此可以运动到后处理区域中，以便例如实施零件2的表面后处理。机械臂60适合于从构建缸5中取出零件并且将其放置在定中心装置50上或者再从该定中心装置释放所述零件并且然后例如将其卸放在存储区域8中。
除输送车15a外，附图4中还示意性示出了输送飞行器15b，构建缸5联接到该输送飞行器。构建缸5通过在输送飞行器15b的底侧的联接装置保持。该输送飞行器15b在本发明中被示出为四轴飞行器并且能够像输送车15a一样通过室内gps控制。
附图标记列表
1生产设备
2零件
3生产设备区域
4slm/sls装置
5构建缸
7后处理站
8存储区域
9质量监控装置
10生产设备控制装置
15输送装置
15a输送车
15b输送飞行器
16输送车停靠区域
17构建缸储备器
20联接装置
25输入装置
26显示器
30储存容器
31粉末输送装置
40构建板
41承载件
50定中心装置
60机械臂
1.一种用于增材制造零件的生产系统，所述生产系统包括：
多个构建容器；
多个车，所述多个车分别构造为自主驱动或飞行至生产系统的一个或多个目的地；
多个构建装置，所述多个构建装置分别被构造为：
从已经和所述构建容器一起被自主驱动或飞行至所述构建装置的车上自动接收构建容器；
通过固化在所述构建容器中的构建材料以在所述构建容器中增材制造零件，从而提供包含零件的构建容器；并且
将所述包含零件的构建容器自动排出到已经被自主驱动或飞行至所述构建装置的车；和
生产系统控制单元，所述生产系统控制单元与所述多个车通信联接，所述生产系统控制单元被构造为：
向从所述多个车中选择的一个车提供控制指令，所述控制命令被构造为使得被选择的车自主驱动或飞行至从所述多个构建容器中选择的一个构建容器，并且当所述被选择的车自动接收到所述被选择的构建容器时，将所述被选择的车自主驱动或飞行至从所述多个构建装置中选择的一个构建装置；并且
向从所述多个车中选择的一个车提供控制指令，所述控制命令被构造为使得所述被选择的车自主驱动或飞行至提供所述包含零件的构建容器的被选择的构建装置，当所述被选择的构建装置将所述包含零件的构建容器自动排出到所述被选择的车时，所述被选择的车自动接收所述包含零件的构建容器。
2.根据权利要求1所述的生产系统，其特征在于，其中：
所述生产系统控制单元被构造为至少部分地基于已经针对所述多个构建容器中的一个或多个确定的时间上的可用性从所述多个构建容器中选择一个构建容器；和/或
所述生产系统控制单元被构造为至少部分地基于已经针对所述多个车中的一个或多个确定的时间上的可用性从所述多个车中选择一个车；和/或
所述生产系统控制单元被构造为至少部分地基于已经针对所述多个构建装置中的一个或多个确定的时间上的可用性从所述多个构建装置中选择一个构建装置。
3.根据权利要求1或2所述的生产系统，其特征在于，其中，所述生产系统控制单元被构造为确定所述多个构建容器中的一个或多个和/或所述多个车中的一个或多个和/或所述多个构建装置中的一个或多个的时间上的可用性，所述生产系统控制单元与所述多个构建容器和/或所述多个构建装置通信联接。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的生产系统，其特征在于，包括：
至少一个取出站，所述至少一个取出站分别构造为从所述包含零件的构建容器内未固化的构建材料中卸取所述零件，所述生产系统控制单元被构造为向已经接收所述包含零件的构建容器的所述车提供控制指令，所述控制命令被构造为使得已经接收所述包含零件的构建容器的所述车自主驱动或飞行至从所述至少一个取出站中选择的一个取出站；和/或
多个取出站，其中，所述生产系统控制单元被构造为确定所述多个取出站中的一个或多个的时间上的可用性并且至少部分地基于所述多个取出站中的一个或多个的所述时间上的可用性从所述多个取出站中选择一个取出站。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的生产系统，其特征在于，包括：
至少一个后处理站，所述至少一个后处理站构造用于已经从所述未固化的构建材料中卸取的所述零件的后续的热处理和/或表面机械处理，所述生产系统控制单元被构造为向从所述多个车中选择的车提供控制指令，所述控制命令被构造为使得所述被选择的车将已经从所述未固化的构建材料中卸取的所述零件自主驱动或飞行至从所述至少一个后处理站中选择的一个后处理站；和/或
多个后处理站，其中，所述生产系统控制单元被构造为确定所述多个后处理站中的一个或多个的时间上的可用性并且至少部分地基于所述多个后处理站中的一个或多个的所述时间上的可用性从所述多个后处理站中选择一个后处理站。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的生产系统，其特征在于，包括：
至少一个存储区域，所述至少一个存储区域被构造用于存储已经接受后续的热处理和/或表面机械处理的所述零件，所述生产系统控制单元被构造为向从所述多个车中选择的车提供控制指令，所述控制命令被构造为使得所述被选择的车将已经接受后续的热处理和/或表面机械处理的所述零件自主驱动或飞行至所述存储区域。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的生产系统，其特征在于，其中，所述生产系统控制单元被构造为至少部分地基于所述多个构建装置中的一个或多个中的可供使用的构建材料的数量和/或所述多个构建装置中的一个或多个中的可供使用的构建材料的种类从所述多个构建装置中选择一个构建装置，所述生产系统控制单元与所述多个构建装置通信联接。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的生产系统，其特征在于，包括：
多个构建板；和
构建板处理装置；
其中，所述多个构建容器中的各个构造成从所述构建板处理装置自动接收构建板，所述构建板从所述多个构建板中选择，所述多个构建容器中的各个包括高度可调的承载件，所述高度可调的承载件被构造成与书所述多个构建板中的相应一个自动锁定。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的生产系统，其特征在于，其中，所述多个构建容器中的各个构造为被自动锁定在所述多个车中相应的一个上和/或所述多个构建装置中相应的一个的工艺腔中。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的生产系统，其特征在于，其中，所述多个构建装置分别包括选择性激光烧结装置或激光熔融装置。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的生产系统，其特征在于，其中，所述多个车中的各个包括能够由所述多个构建装置中相应的一个和/或所述生产系统控制单元读取的电子编码。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的生产系统，其特征在于，其中，所述生产系统控制单元被构造为从所述多个车中选择车和/或至少部分地基于为从所述多个构建容器中选择的并已经与工件相关联的一个构建容器确定的工件特有的数据向从所述多个车选择的车提供控制指令。
13.根据权利要求12所述的生产系统，其特征在于，其中，所述多个构建容器中的相应的一个包括至少一个联接装置，并且其中所述多个构建容器中的各个和/或所述多个车中的各个包括至少一个锁止元件，所述至少一个锁止元件被构造为与所述至少一个联接装置接合。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的生产系统，其特征在于，包括：
一个或多个加料装置；和
一个或多个储液器，所述一个或多个储液器构造为向所述一个或多个加料装置供应构建材料；
其中，所述生产系统控制单元被构造为向从所述多个车中选择的车提供控制指令，所述控制命令被构造为使得所述车自动接收从所述一个或多个加料装置中选择的一个加料装置并且将被选择的加料装置自主驱动或飞行至构建装置，所述构建装置已经被选择用于构建材料的加料，并且所述被选择的加料装置已从所述一个或多个储液器中选择的一个储液器中被供应构建材料。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的生产系统，其特征在于，包括：
室内gps系统，其中，所述多个车中的各个至少部分地基于来自所述室内gps系统的信息自主驱动或飞行至所述生产系统的所述一个或多个目的地。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的生产系统，其特征在于，包括：
一个或多个粉末抽吸装置，所述一个或多个粉末抽吸装置被构造为从所述包含零件的构建容器中取出未固化的构建材料；
其中，所述生产系统控制单元被构造为向从所述多个车中选择的车提供控制指令，所述控制命令被构造为使得所述车自动接收从所述一个或多个粉末抽吸装置中选择的一个粉末抽吸装置并且将被选择的粉末抽吸装置自主驱动或飞行至构建装置，所述构建装置已经被选择用于构建材料的加料，并且所述被选择的粉末抽吸装置已从所述包含零件的构建容器中取出未固化的构建材料。
17.一种增材制造零件的方法，所述方法包括：
从生产系统控制单元向从多个车中选择的车提供控制指令，所述控制指令被构造为使得被选择的车自主驱动或飞行至从多个构建装置中选择的一个构建装置，并且当所述被选择的车自动接收到所述被选择的构建容器时，将所述被选择的车自主驱动或飞行至从多个构建装置中选择的一个构建装置，其中：
包括所述被选择的车的所述多个车分别构造为根据来自所述生产系统控制单元的控制指令自动接收构建容器并且将所述构建容器自主驱动或飞行至所述生产系统的一个或多个目的地；
包括所述被选择的构建装置的所述多个构建装置分别被构造为：
从已经和所述构建容器一起被自主驱动或飞行至所述构建装置的车上自动接收构建容器；
通过固化在所述构建容器中的构建材料以在所述构建容器中增材制造零件，从而提供包含零件的构建容器；并且
根据来自所述生产系统控制单元的控制指令将所述包含零件的构建容器自动排出到已经被自主驱动或飞行至所述构建装置的车；以及
从生产系统控制单元向从多个车中选择的车提供控制指令，所述控制指令被构造为使得所述被选择的车自主驱动或飞行至提供所述包含零件的构建容器的所述被选择的构建装置，当所述被选择的构建装置将所述包含零件的构建容器自动排出到所述被选择的车时，所述被选择的车自动接收所述包含零件的构建容器。
技术总结