DE102022203819A1 - Additive manufacturing process for producing components using melt layering of filament material - Google Patents

Additive manufacturing process for producing components using melt layering of filament material Download PDF

Info

Publication number
DE102022203819A1
DE102022203819A1 DE102022203819.3A DE102022203819A DE102022203819A1 DE 102022203819 A1 DE102022203819 A1 DE 102022203819A1 DE 102022203819 A DE102022203819 A DE 102022203819A DE 102022203819 A1 DE102022203819 A1 DE 102022203819A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
platform
print head
period
filament material
additive manufacturing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102022203819.3A
Other languages
German (de)
Inventor
Fabian Fischer
Maximilian Fiedler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Priority to DE102022203819.3A priority Critical patent/DE102022203819A1/en
Publication of DE102022203819A1 publication Critical patent/DE102022203819A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/118Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using filamentary material being melted, e.g. fused deposition modelling [FDM]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/10Auxiliary heating means
    • B22F12/17Auxiliary heating means to heat the build chamber or platform
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/50Means for feeding of material, e.g. heads
    • B22F12/53Nozzles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/245Platforms or substrates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/295Heating elements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00Processes of additive manufacturing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/10Formation of a green body
    • B22F10/18Formation of a green body by mixing binder with metal in filament form, e.g. fused filament fabrication [FFF]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)

Abstract

Additives Herstellungsverfahren zur Herstellung von Bauteilen (10) mittels Schmelzschichtung von Filament-Material (15), umfassend die Schritte: Bewegen eines Druckkopfes (2) entlang einer vorgegebenen Trajektorie (20) relativ zu einer Plattform (3), die mehrere unabhängig voneinander beheizbare Plattformsegmente (31, 32, 33, 34) umfasst, wobei die Trajektorie (20) einer Projektion einer Bewegungsbahn des Druckkopfes (2) in einer Ebene der Plattform (3) entspricht, Ablegen von geschmolzenem Filament-Material (15) auf die Plattform (3) oder auf bereits auf die Plattform (3) abgelegtes Filament-Material (16) mittels des Druckkopfes (2) während des Bewegens entlang der Trajektorie (20), und gesteuertes Beheizen von einem oder mehreren der Plattformsegmente (31, 32, 33, 34) in Abhängigkeit der Trajektorie (20).Additive manufacturing method for producing components (10) by means of melt layering of filament material (15), comprising the steps: moving a print head (2) along a predetermined trajectory (20) relative to a platform (3) which has several independently heatable platform segments (31, 32, 33, 34), wherein the trajectory (20) corresponds to a projection of a trajectory of the print head (2) in a plane of the platform (3), depositing melted filament material (15) onto the platform (3 ) or on filament material (16) already placed on the platform (3) by means of the print head (2) while moving along the trajectory (20), and controlled heating of one or more of the platform segments (31, 32, 33, 34 ) depending on the trajectory (20).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein additives Herstellungsverfahren zur Herstellung von Bauteilen mittels Schmelzschichtung von Filament-Material. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur additiven Fertigung mittels Schmelzschichtung.The present invention relates to an additive manufacturing process for producing components by means of melt layering of filament material. The invention further relates to a device for additive manufacturing using melt deposition.

Bekannt sind Verfahren und Vorrichtungen zur additiven Fertigung mittels Schmelzschichtung von Filament-Material, welches häufig aus Kunststoff besteht. Ein derartiges Verfahren wird auch als Fused Deposition Modeling (kurz: FDM) oder 3D-Drucken bezeichnet. Dabei wird das Filament-Material üblicherweise in einem Druckkopf durch Erwärmen geschmolzen und das erweichte oder fließfähige Filament-Material aus einer Öffnung ausgebracht und raupenförmig auf einem Fertigungsbett oder auf einen bestehenden Teil eines herzustellenden Bauteils abgelegt, wo sich das Filament-Material abkühlt und verfestigt. Häufig ist ein derartiges Fertigungsbett als ebene Plattform ausgebildet. Üblicherweise wird diese Plattform während des Ablegens beheizt. Insbesondere bei großflächigen Plattformen zur Herstellung von Bauteilen mit größerem Volumen entsteht dabei ein hoher Energieverbrauch.Methods and devices for additive manufacturing by means of melt layering of filament material, which often consists of plastic, are known. Such a process is also known as fused deposition modeling (FDM for short) or 3D printing. The filament material is usually melted in a print head by heating and the softened or flowable filament material is discharged from an opening and placed in a caterpillar shape on a production bed or on an existing part of a component to be manufactured, where the filament material cools and solidifies. Such a production bed is often designed as a flat platform. This platform is usually heated while it is cast off. This results in high energy consumption, particularly with large platforms for the production of components with larger volumes.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein additives Herstellungsverfahren zur Herstellung von Bauteilen mittels Schmelzschichtung von Filament-Material zu schaffen, mit dem effizient und energiesparend Bauteile in Serie gefertigt werden können. Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur additiven Fertigung mittels Schmelzschichtung bereitzustellen, mit der effizient und energiesparend Bauteile in Serienfertigung hergestellt werden können.It is therefore an object of the present invention to create an additive manufacturing process for producing components by means of melt layering of filament material, with which components can be manufactured in series efficiently and in an energy-saving manner. Furthermore, it is an object of the invention to provide a device for additive manufacturing by means of melt deposition, with which components can be produced in series production in an efficient and energy-saving manner.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß dem Anspruch 1, und durch eine Vorrichtung gemäß dem Anspruch 9.The task is solved by a method according to claim 1, and by a device according to claim 9.

Das erfindungsgemäße additive Herstellungsverfahren zur Herstellung von Bauteilen mittels Schmelzschichtung von Filament-Material umfasst die folgenden Schritte:

  • - Bewegen eines Druckkopfes entlang einer vorgegebenen Trajektorie relativ zu einer Plattform, die mehrere unabhängig voneinander beheizbare Plattformsegmente umfasst,
  • - Ablegen von geschmolzenem Filament-Material auf die Plattform oder auf bereits auf die Plattform abgelegtes Filament-Material mittels des Druckkopfes und während des Bewegens des Druckkopfes entlang der Trajektorie, und
  • - gesteuertes Beheizen von einem oder mehreren der Plattformsegmente der Plattform in Abhängigkeit der Trajektorie.
Die Trajektorie entspricht dabei einer Projektion einer Bewegungsbahn des Druckkopfes relativ zur Plattform und in einer Ebene der Plattform.The additive manufacturing process according to the invention for producing components by means of melt layering of filament material comprises the following steps:
  • - moving a print head along a predetermined trajectory relative to a platform that includes several independently heatable platform segments,
  • - Depositing melted filament material onto the platform or onto filament material already deposited onto the platform using the print head and while moving the print head along the trajectory, and
  • - controlled heating of one or more of the platform segments of the platform depending on the trajectory.
The trajectory corresponds to a projection of a movement path of the print head relative to the platform and in a plane of the platform.

Insbesondere basiert die Trajektorie auf vorgegebenen Fertigungsdaten, welche die Bewegung des Druckkopfes während der Herstellung der Bauteile definieren. Vorzugsweise wird dabei entlang der Trajektorie jederzeit oder alternativ teilweise Filament-Material auf die Plattform oder auf das bereits darauf befindliche abgelegte Filament-Material abgelegt.In particular, the trajectory is based on predetermined manufacturing data, which define the movement of the print head during the manufacture of the components. Preferably, filament material is deposited onto the platform or onto the filament material already placed thereon at any time or alternatively along the trajectory.

Mit anderen Worten wird das Verfahren mit einer segmentierten Plattform durchgeführt, deren einzelne Plattformsegmente unabhängig voneinander beheizt werden können. Dieses Beheizen wird dabei in Abhängigkeit von der Trajektorie gesteuert betätigt. Dadurch kann das Beheizen der Plattform flexibel und besonders gezielt an die Herstellung der Bauteile angepasst werden. Dabei kann einerseits sichergestellt werden, dass diejenigen Plattformsegmente, auf die Filament-Material abgelegt wird, gezielt auf die optimale Temperatur aufgeheizt werden, um optimale Materialeigenschaften des herzustellenden Bauteils sicherzustellen. Weiterhin erlaubt das Verfahren eine Reduktion der Heizleistung, oder ein Abschalten der Beheizung von Plattformsegmenten, auf die während der Herstellung der Bauteile zu keinem Zeitpunkt Filament-Material abgelegt wird. Dadurch kann eine besonders energieeffiziente Durchführung des Verfahrens ermöglicht werden. Ferner kann durch die gezielte Steuerbarkeit der Beheizung der Plattform eine besonders zeiteffiziente Herstellung der Bauteile bereitgestellt werden, wodurch insbesondere Bauteile in Serienfertigung zeiteffizient und kostengünstig hergestellt werden können.In other words, the method is carried out with a segmented platform, the individual platform segments of which can be heated independently of one another. This heating is operated in a controlled manner depending on the trajectory. This means that the heating of the platform can be adapted flexibly and specifically to the production of the components. On the one hand, it can be ensured that those platform segments on which filament material is placed are specifically heated to the optimal temperature in order to ensure optimal material properties of the component to be manufactured. Furthermore, the method allows a reduction in the heating power or a switching off of the heating of platform segments on which filament material is not placed at any time during the production of the components. This makes it possible to carry out the process in a particularly energy-efficient manner. Furthermore, the targeted controllability of the heating of the platform can provide a particularly time-efficient production of the components, which means that components in series production in particular can be produced in a time-efficient and cost-effective manner.

Bevorzugt wird das gesteuerte Beheizen in Abhängigkeit von einer momentanen Position des Druckkopfes entlang der Trajektorie durchgeführt. Das heißt, es erfolgt ein selektives Beheizen der einzelnen Plattformsegmente der Plattform in Abhängigkeit davon, an welcher Position der Trajektorie der Druckkopf sich zum momentanen Zeitpunkt befindet. Alternativ oder zusätzlich bevorzugt wird das gesteuerte Beheizen in Abhängigkeit von einer Bewegungsgeschwindigkeit des Druckkopfes entlang der Trajektorie durchgeführt. Insbesondere wird dabei eine momentane Bewegungsgeschwindigkeit, sowie vorzugsweise zusätzlich eine zukünftige Bewegungsgeschwindigkeit des Druckkopfes entlang der Trajektorie betrachtet. Beispielsweise kann dadurch genau bestimmt werden, zu welchem Zeitpunkt der Druckkopf sich an einer bestimmten Position der Plattform, also oberhalb welchem Plattformsegment, befindet. Dadurch kann das gesteuerte Beheizen der einzelnen Plattformsegmente besonders gezielt und einfach durchgeführt werden, um eine optimale Effizienz des Verfahrens zu erlangen.The controlled heating is preferably carried out depending on a current position of the print head along the trajectory. This means that the individual platform segments of the platform are selectively heated depending on the position of the trajectory at which the print head is currently located. Alternatively or additionally preferably, the controlled heating is carried out depending on a movement speed of the print head along the trajectory. In particular, a current movement speed and preferably additionally a future movement speed of the print head along the trajectory are considered. For example, it can be determined exactly at what point in time the print head is at a specific position on the platform, i.e. above which platform segment. This means that the controlled heating of the individual platform segments can be carried out in a particularly targeted and simple manner in order to achieve optimal efficiency of the process.

Besonders bevorzugt wird das Beheizen derart gesteuert, dass einzelne Plattformsegmente, bevorzugt jedes Plattformsegment, innerhalb einer Ablege-Zeitspanne mindestens eine vorbestimmte Ablegetemperatur aufweist. Die Ablege-Zeitspanne ist dabei definiert ausgehend von einem Beginn bis zu einem Ende des Ablegens von Filament-Material auf das entsprechende Plattformsegment. Das heißt, das Plattformsegment, auf welches Filament-Material abgelegt wird, wird derart beheizt, dass das Plattformsegment während des gesamten Ablegevorgangs auf diesem Plattformsegment stets mindestens die vorbestimmte Ablegetemperatur aufweist. Dadurch kann das Beheizen der Plattform besonders gezielt und effizient derart angepasst werden, um die für die gewünschten Materialeigenschaften des herzustellenden Bauteils optimalen Temperaturen bereitzustellen.Particularly preferably, the heating is controlled in such a way that individual platform segments, preferably each platform segment, have at least one predetermined depositing temperature within a depositing period. The deposition time period is defined starting from a start to an end of the deposition of filament material onto the corresponding platform segment. This means that the platform segment on which filament material is deposited is heated in such a way that the platform segment always has at least the predetermined depositing temperature during the entire depositing process on this platform segment. As a result, the heating of the platform can be adjusted in a particularly targeted and efficient manner in order to provide the optimal temperatures for the desired material properties of the component to be manufactured.

Vorzugsweise wird das Beheizen derart gesteuert, dass einzelne Plattformsegmente, bevorzugt jedes Plattformsegment, innerhalb einer vorbestimmten Warmhalte-Zeitspanne mindestens eine vorbestimmte Warmhaltetemperatur aufweist. Die Warmhalte-Zeitspanne grenzt dabei zeitlich, insbesondere unmittelbar, an die Ablege-Zeitspanne an. Das heißt, nach dem Ablegen des Filament-Materials auf genau ein bestimmtes Plattformsegment wird dieses Plattformsegment auf der Warmhaltetemperatur warmgehalten. Dadurch kann die Aushärtung des abgelegten Filament-Materials gezielt beeinflusst werden, um die optimalen gewünschten Bauteileigenschaften sicherstellen zu können.Preferably, the heating is controlled in such a way that individual platform segments, preferably each platform segment, have at least a predetermined keeping-warm temperature within a predetermined keeping-warm period. The keeping-warm period is temporally, in particular directly, adjacent to the putting-down period. This means that after the filament material has been placed on exactly a specific platform segment, this platform segment is kept warm at the warming temperature. This allows the hardening of the deposited filament material to be specifically influenced in order to ensure the optimal desired component properties.

Bevorzugt weist die Warmhalte-Zeitspanne eine Dauer von mindestens 5 Sekunden, bevorzugt mindestens 10 Sekunden, auf. Weiter bevorzugt weist die Warmhalte-Zeitspanne eine vorbestimmte Maximaldauer von beispielsweise 90 Sekunden, bevorzugt 30 Sekunden, auf, um einen energiesparenden Betrieb zu ermöglichen.The keep-warm period preferably has a duration of at least 5 seconds, preferably at least 10 seconds. More preferably, the keep-warm period has a predetermined maximum duration of, for example, 90 seconds, preferably 30 seconds, in order to enable energy-saving operation.

Weiter bevorzugt ist die Warmhaltetemperatur kleiner oder gleich der Ablegetemperatur. Beispielsweise kann die Warmhaltetemperatur mindestens 20 K, bevorzugt maximal 100 K, niedriger als die Ablegetemperatur sein. Vorzugsweise kann die Warmhaltetemperatur während der Warmhalte-Zeitspanne konstant gehalten werden. Alternativ bevorzugt kann die Warmhaltetemperatur während der Warmhalte-Zeitspanne, insbesondere kontinuierlich, reduziert werden, wodurch ein besonders energiesparendes Herstellungsverfahren ermöglicht werden kann.More preferably, the warming temperature is less than or equal to the deposition temperature. For example, the keeping temperature can be at least 20 K, preferably a maximum of 100 K, lower than the deposition temperature. Preferably, the keeping warm temperature can be kept constant during the keeping warm period. Alternatively, the keeping temperature can preferably be reduced during the keeping warm period, in particular continuously, which enables a particularly energy-saving production process.

Weiter bevorzugt wird das Beheizen derart gesteuert, dass innerhalb einer vorbestimmten Vorwärm-Zeitspanne ein Aufheizen des entsprechenden Plattformsegments, auf das während der Ablege-Zeitspanne das Filament-Material abgelegt wird, auf die vorbestimmte Ablegetemperatur erfolgt. Die Vorwärm-Zeitspanne liegt dabei zeitlich unmittelbar vor der Ablege-Zeitspanne. Insbesondere erfolgt somit während der Vorwärm-Zeitspanne ein gesteuertes Beheizen des Plattformsegments derart, dass dieses Plattformsegment zum Ende der Vorwärm-Zeitspanne, was dem Beginn der Ablege-Zeitspanne entspricht, mindestens die Ablegetemperatur aufweist. Mit anderen Worten wird das Plattformsegment um die Dauer der Vorwärm-Zeitspanne bereits vor dem eigentlichen Ablegen des Filament-Materials beheizt, sodass das Plattformsegment zu dem Zeitpunkt, zu dem der Druckkopf erstmalig einen Teil einer Filament-Raupe auf das entsprechende Plattformsegment ablegt, die erforderliche Ablegetemperatur aufweist. Somit kann bei einer möglichen hohen Energieeffizienz des Verfahrens besonders zuverlässig sichergestellt werden, dass jedes Plattformsegment stets die optimale Temperatur zu dem Zeitpunkt aufweist, an dem das Filament-Material tatsächlich abgelegt wird.Further preferably, the heating is controlled in such a way that the corresponding platform segment, on which the filament material is deposited during the deposition period, is heated to the predetermined deposition temperature within a predetermined preheating period. The preheating period is immediately before the depositing period. In particular, during the preheating period, the platform segment is heated in a controlled manner in such a way that this platform segment has at least the depositing temperature at the end of the preheating period, which corresponds to the beginning of the depositing period. In other words, the platform segment is heated for the duration of the preheating period before the filament material is actually deposited, so that the platform segment has the required temperature at the time when the print head first deposits part of a filament bead onto the corresponding platform segment depositing temperature. Thus, with a possible high energy efficiency of the method, it can be ensured particularly reliably that each platform segment always has the optimal temperature at the time at which the filament material is actually deposited.

Bevorzugt umfasst der Schritt des gesteuerten Beheizens den folgenden Schritt: Reduzieren einer Heizleistung für das einzelne Plattformsegment, bevorzugt für jedes Plattformsegment, außerhalb einer Heiz-Zeitspanne. Die Heiz-Zeitspanne umfasst dabei, insbesondere ausschließlich, die Vorwärm-Zeitspanne und die Ablege-Zeitspanne und die Warmhalte-Zeitspanne. Mit anderen Worten wird die Heizleistung für ein einzelnes Plattformsegment der Plattform reduziert, wenn das Ablegen des Filament-Materials auf dieses Plattformsegment mehr als die Vorwärm-Zeitspanne in der Zukunft liegt, oder mehr als die Warmhalte-Zeitspanne in der Vergangenheit liegt. Dadurch kann das Verfahren sehr einfach und energieeffizient durchgeführt werden.The step of controlled heating preferably includes the following step: reducing a heating power for the individual platform segment, preferably for each platform segment, outside of a heating period. The heating period includes, in particular exclusively, the preheating period and the putting down period and the keeping warm period. In other words, the heating output for an individual platform segment of the platform is reduced if the deposition of the filament material onto that platform segment is more than the preheating period in the future, or more than the keeping warm period in the past. This means the process can be carried out very easily and energy-efficiently.

Besonders bevorzugt wird jedes Plattformsegment ausschließlich innerhalb der Heiz-Zeitspanne, welche, insbesondere ausschließlich, die Vorwärm-Zeitspanne und die Ablege-Zeitspanne und die Warmhalte-Zeitspanne umfasst, beheizt. Das heißt, außerhalb der Heiz-Zeitspanne jedes Plattformsegments, wird eine Heizleistung für dieses Plattformsegment auf Null reduziert. Dadurch kann ein besonders energieeffizientes Verfahren und damit eine kostengünstige Herstellung der Bauteile ermöglicht werden.Particularly preferably, each platform segment is heated exclusively within the heating period, which, in particular exclusively, includes the preheating period and the depositing period and the keeping warm period. That is, outside the heating period of each platform segment, a heating output for that platform segment is reduced to zero. This enables a particularly energy-efficient process and thus cost-effective production of the components.

Weiter bevorzugt wird das Bewegen des Druckkopfes mittels eines Roboterarms durchgeführt. Der Druckkopf ist dabei an dem Roboterarm angeordnet. Beispielsweise kann der Roboterarm Teil eines mehrachsig bewegbaren Industrieroboters sein. Insbesondere eignet sich das Verfahren somit zur Herstellung von großvolumigen Bauteilen, welche beispielsweise auf Plattformen mit einer Größe von mehreren Quadratmetern hergestellt werden.More preferably, the movement of the print head is carried out using a robot arm. The print head is arranged on the robot arm. For example, the robot arm can be part of an industrial robot that can be moved on multiple axes. The method is therefore particularly suitable for the production of large-volume components, which are manufactured, for example, on platforms measuring several square meters.

Weiterhin führt die Erfindung zu einer Vorrichtung zur additiven Fertigung mittels Schmelzschichtung. Die Vorrichtung umfasst eine Plattform mit mehreren unabhängig voneinander beheizbaren Plattformsegment dadurch, einen Druckkopf, der eingerichtet ist zum Ablegen von geschmolzenem Filament-Material auf die Plattform, und eine Manipulationseinrichtung, welche eingerichtet ist, um den Druckkopf relativ zur Plattform zu bewegen. Zudem umfasst die Vorrichtung eine Steuereinrichtung, welche eingerichtet ist, das beschriebene additive Herstellungsverfahren durchzuführen. Insbesondere ist die Steuereinrichtung dabei eingerichtet, die Manipulationseinrichtung zu betätigen, vorzugsweise derart, um den Druckkopf entlang der vorgegebenen Trajektorie relativ zu der Plattform zu bewegen. Bevorzugt ist die Steuereinrichtung zusätzlich eingerichtet, um die Beheizung der mehreren Plattformsegmente selektiv gesteuert zu betätigen. Damit kann eine Vorrichtung bereitgestellt werden, welche bei einfachem Aufbau eine besonders zeit- und energieeffiziente Herstellung von Bauteilen durch Schmelzschichtung ermöglicht.Furthermore, the invention leads to a device for additive manufacturing using melt deposition. The device comprises a platform with a plurality of independently heatable platform segments thereby, a print head which is set up to deposit melted filament material onto the platform, and a manipulation device which is set up to move the print head relative to the platform. In addition, the device includes a control device which is set up to carry out the additive manufacturing process described. In particular, the control device is set up to actuate the manipulation device, preferably in such a way as to move the print head along the predetermined trajectory relative to the platform. Preferably, the control device is additionally set up to operate the heating of the several platform segments in a selectively controlled manner. This makes it possible to provide a device which, with a simple structure, enables particularly time- and energy-efficient production of components by melt deposition.

Bevorzugt umfasst die Manipulationseinrichtung einen Roboterarm, mittels welchem der Druckkopf, vorzugsweise mehrachsig, relativ zur Plattform bewegbar ist. Insbesondere kann der Roboterarm Teil eines Industrieroboters sein, wobei der Druckkopf vorzugsweise an einem Armende des Roboterarms angeordnet ist.The manipulation device preferably comprises a robot arm, by means of which the print head can be moved relative to the platform, preferably in multiple axes. In particular, the robot arm can be part of an industrial robot, with the print head preferably being arranged at one arm end of the robot arm.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels genauer erläutert. Hierbei zeigen:

  • 1 eine vereinfachte schematische Ansicht einer Vorrichtung mittels welcher ein Verfahren gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung durchgeführt wird,
  • 2 eine vereinfachte schematische Ansicht einer Bewegung eines Druckkopfes der Vorrichtung der 1 während einer Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
  • 3 eine vereinfachte schematische Ansicht zeitlicher Abläufe des gesteuerten Beheizens für ein einzelnes Plattformsegment während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment. Show here:
  • 1 a simplified schematic view of a device by means of which a method according to a preferred embodiment of the invention is carried out,
  • 2 a simplified schematic view of a movement of a print head of the device 1 while carrying out the method according to the invention, and
  • 3 a simplified schematic view of the temporal sequences of controlled heating for an individual platform segment during the implementation of the method according to the invention.

Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines additiven Herstellungsverfahrens zur Herstellung von Bauteilen 10 mittels Schmelzschichtung von Filament-Material 15 beschrieben. Dabei wird auf die 1 bis 3 Bezug genommen. Gleiche bzw. funktional gleiche Bauteile sind stets mit denselben Bezugszeichen versehen.A preferred exemplary embodiment of an additive manufacturing process for producing components 10 by means of melt layering of filament material 15 is described below. The focus is on the 1 until 3 Referenced. Identical or functionally identical components are always provided with the same reference numbers.

1 zeigt eine vereinfachte schematische Ansicht einer Vorrichtung 1 mittels welcher das erfindungsgemäße additive Herstellungsverfahren durchgeführt wird. 1 shows a simplified schematic view of a device 1 by means of which the additive manufacturing process according to the invention is carried out.

Die Vorrichtung 1 umfasst eine Manipulationseinrichtung 4 mit einem mehrachsig bewegbaren Roboterarm. An einem Ende des Roboterarms ist ein Druckkopf 2 angeordnet, mittels welchem geschmolzenes Filament-Material abgelegt werden kann zum 3D-Drucken von Bauteilen 10.The device 1 includes a manipulation device 4 with a robot arm that can be moved in several axes. A print head 2 is arranged at one end of the robot arm, by means of which melted filament material can be deposited for 3D printing of components 10.

Die Bauteile 10 werden dabei dadurch hergestellt, dass der Druckkopf 2 das geschmolzene Filament-Material auf eine Plattform 3 ablegt.The components 10 are produced by the print head 2 depositing the melted filament material onto a platform 3.

Die Plattform 3 umfasst mehrere Plattformsegmente 31, 32, 33, 34, welche unabhängig voneinander beheizbar sind. Durch das Beheizen der Plattformsegmente 31, 32, 33, 34 kann die Abkühlung und Verfestigung des abgelegten Filament-Materials beeinflusst werden, um die gewünschten Materialeigenschaften der herzustellenden Bauteile 10 optimal einstellen zu können.The platform 3 includes several platform segments 31, 32, 33, 34, which can be heated independently of one another. By heating the platform segments 31, 32, 33, 34, the cooling and solidification of the deposited filament material can be influenced in order to be able to optimally adjust the desired material properties of the components 10 to be produced.

Ferner umfasst die Vorrichtung 1 eine Steuereinrichtung 5, welche eingerichtet ist, die Manipulationseinrichtung 4, den Druckkopf 2, und die Plattform 3 steuerbar zu betätigen.Furthermore, the device 1 comprises a control device 5, which is set up to controllably operate the manipulation device 4, the print head 2, and the platform 3.

Zum Herstellen der Bauteile 10 wird der Druckkopf 2 relativ zur Plattform 3 bewegt, während das Filament-Material 15 auf der Plattform 3 abgelegt wird. Dies ist in der 2 vereinfacht schematisch dargestellt. 2 zeigt dabei eine Draufsicht auf die Plattform 3.To produce the components 10, the print head 2 is moved relative to the platform 3 while the filament material 15 is placed on the platform 3. This is in the 2 presented in simplified schematic form. 2 shows a top view of platform 3.

Wie in der 2 zu erkennen ist die Plattform 3 in der Ebene, auf die das Filament-Material 15 abgelegt wird, in die einzelnen Plattformsegmente 31, 32, 33, 34 segmentiert. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Plattform 3 in eine Matrix von fünf mal fünf, also insgesamt 25, Plattformsegmenten 31, 32, 33, 34 segmentiert.Like in the 2 The platform 3 can be seen in the plane on which the filament material 15 is placed, segmented into the individual platform segments 31, 32, 33, 34. In the exemplary embodiment shown, the platform 3 is segmented into a matrix of five times five, i.e. a total of 25, platform segments 31, 32, 33, 34.

Alternativ kann eine beliebige Segmentierung der Plattform 3 vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Plattform 3 insgesamt mindestens vier, bevorzugt mindestens neun, besonders bevorzugt maximal 100, einzelne Plattformsegmente 31, 32, 33, 34 aufweisen.Alternatively, any segmentation of the platform 3 can be provided. For example, the platform 3 can have a total of at least four, preferably at least nine, particularly preferably a maximum of 100, individual platform segments 31, 32, 33, 34.

Beim Herstellen der Bauteile 10 wird der Druckkopf 2 entlang einer vorgegebenen Trajektorie 20 relativ zur Plattform 3 bewegt, wobei während dieser Bewegung das Filament-Material 15 auf die Plattform 3 und/oder auf bereits abgelegtes Filament-Material 16 abgelegt wird. Dadurch kann das Bauteil 10 schichtweise aufgebaut werden. Die Trajektorie 20 ist dabei definiert als eine Projektion einer Bewegungsbahn des Druckkopfes 2 in eine Ebene der Plattform 3.When producing the components 10, the print head 2 is moved along a predetermined trajectory 20 relative to the platform 3, during which movement the filament material 15 falls onto the platform 3 and/or onto filament material that has already been deposited. Material 16 is deposited. This allows the component 10 to be constructed in layers. The trajectory 20 is defined as a projection of a movement path of the print head 2 into a plane of the platform 3.

Beispielsweise kann der Druckkopf 3 zusätzlich in einer zur Plattform senkrechten Richtung bewegt werden, wobei diese Bewegung insbesondere nicht durch die Trajektorie 20 mit abgebildet wird.For example, the print head 3 can additionally be moved in a direction perpendicular to the platform, this movement in particular not being reflected by the trajectory 20.

Bei der Durchführung des Verfahrens werden die einzelnen Plattformsegmente 31, 32, 33, 34 individuell in Abhängigkeit der vorgegebenen Trajektorie 20 gesteuert beheizt, wie nachfolgend im Detail beschrieben.When carrying out the method, the individual platform segments 31, 32, 33, 34 are heated individually in a controlled manner depending on the predetermined trajectory 20, as described in detail below.

Zunächst erfolgt eine Beschreibung des gesteuerten Beheizens anhand eines einzelnen Plattformsegments 34, nämlich des vierten Plattformsegments 34, oberhalb welchem sich der Druckkopf 2 zum momentanen Zeitpunkt 65 befindet, das heißt, auf das gerade gedruckt wird (vgl. 2). Dabei wird zusätzlich auf die 3 Bezug genommen, welche einen beispielhaften zeitlichen Ablauf des gesteuerten Beheizens des vierten Plattformsegments 34 während der Durchführung des Verfahrens zeigt.First, a description of the controlled heating takes place based on an individual platform segment 34, namely the fourth platform segment 34, above which the print head 2 is located at the current time 65, that is, on which printing is currently taking place (cf. 2 ). In addition, attention is paid to the 3 Reference is made, which shows an exemplary timing of the controlled heating of the fourth platform segment 34 during implementation of the method.

Dargestellt ist in der 3 eine gesamte Herstellungszeit 50 als Zeitstrahl. Der momentane Zeitpunkt 65 liegt dabei innerhalb einer Ablege-Zeitspanne 52, während der das Ablegen des Filament-Materials 15 auf das vierte Plattformsegment 34 erfolgt. Die Ablege-Zeitspanne 52 ist dabei genau durch einen Beginn 61 und ein Ende 62 des Ablegens des Filament-Materials 15 auf das vierte Plattformsegment 34 begrenzt. Insbesondere entspricht der Beginn 61 dabei demjenigen Zeitpunkt, zu dem der Druckkopf 2 entlang der Trajektorie 20 von einem anderen Plattformsegment 32 auf das vierte Plattformsegment 34 bewegt wird (vgl. 2). Analog entspricht das Ende 62 insbesondere demjenigen Zeitpunkt, zu dem der Druckkopf 2 entlang der Trajektorie 20 das vierte Plattformsegment 34 verlässt.Is shown in the 3 a total manufacturing time 50 as a timeline. The current time 65 lies within a deposition period 52, during which the filament material 15 is deposited onto the fourth platform segment 34. The deposition period 52 is limited precisely by a start 61 and an end 62 of the deposition of the filament material 15 onto the fourth platform segment 34. In particular, the beginning 61 corresponds to the point in time at which the print head 2 is moved along the trajectory 20 from another platform segment 32 to the fourth platform segment 34 (cf. 2 ). Analogously, the end 62 corresponds in particular to the point in time at which the print head 2 leaves the fourth platform segment 34 along the trajectory 20.

Während der gesamten Ablege-Zeitspanne 52 wird das vierte Plattformsegment 34 derart beheizt, dass dieses mindestens eine vorbestimmte Ablegetemperatur aufweist. Insbesondere ist die Ablegetemperatur optimal an das Ablegen und Verfestigen des Filament-Materials 15 angepasst.During the entire deposition period 52, the fourth platform segment 34 is heated in such a way that it has at least a predetermined deposition temperature. In particular, the deposition temperature is optimally adapted to the deposition and solidification of the filament material 15.

Zeitlich vor der Ablege-Zeitspanne findet während einer vorbestimmten Vorwärm-Zeitspanne 51 ein Aufheizen des vierten Plattformsegments 34 statt. Dabei wird das vierte Plattformsegment 34 während der Vorwärm-Zeitspanne 51 derart beheizt, dass dieses am Ende der Vorwärm-Zeitspanne 51, das heißt zum Beginn 61 der Ablege-Zeitspanne 52, mindestens die vorbestimmte Ablegetemperatur aufweist.Before the depositing period, the fourth platform segment 34 is heated during a predetermined preheating period 51. The fourth platform segment 34 is heated during the preheating period 51 in such a way that it has at least the predetermined depositing temperature at the end of the preheating period 51, that is to say at the beginning 61 of the depositing period 52.

Bevorzugt weist die Vorwärm-Zeitspanne 51 eine vorbestimmte Dauer, von vorzugsweise mindestens 5 Sekunden, bevorzugt maximal 20 Sekunden, auf. Dadurch wird sichergestellt, dass das vierte Plattformsegment 34 beim Beginn 61 des Ablegens eine ausreichend hohe Temperatur aufweist.The preheating period 51 preferably has a predetermined duration, preferably at least 5 seconds, preferably at most 20 seconds. This ensures that the fourth platform segment 34 has a sufficiently high temperature at the start 61 of depositing.

An das Ende 62 der Ablege-Zeitspanne 52 schließt unmittelbar eine vorbestimmte Warmhalte-Zeitspanne 53 an, während welcher das vierte Plattformsegment 34 warmgehalten wird, nämlich mindestens auf einer vorbestimmten Warmhaltetemperatur. Die Warmhaltetemperatur kann dabei der Ablegetemperatur entsprechen, oder bevorzugt kleiner als die Ablegetemperatur sein. Besonders bevorzugt weist die Warmhalte-Zeitspanne 53 eine vorbestimmte Dauer, von vorzugsweise mindestens 5 Sekunden, bevorzugt maximal 60 Sekunden, auf. Dadurch kann eine optimale Verfestigung des abgelegten Filament-Materials 16 sichergestellt werden.The end 62 of the storage period 52 is immediately followed by a predetermined keeping-warm period 53, during which the fourth platform segment 34 is kept warm, namely at least at a predetermined keeping-warm temperature. The keeping temperature can correspond to the deposition temperature, or preferably be smaller than the deposition temperature. Particularly preferably, the keep-warm period 53 has a predetermined duration, preferably at least 5 seconds, preferably at most 60 seconds. This allows optimal solidification of the deposited filament material 16 to be ensured.

Die Vorwärm-Zeitspanne 51 und die Ablege-Zeitspanne 52 und die warmhalte-Zeitspanne 53 bilden zusammen eine Heiz-Zeitspanne 55. Das gesteuerte Beheizen des vierten Plattformsegments 34 wird dabei derart durchgeführt, dass das vierte Plattformsegment 34 ausschließlich innerhalb der Heiz-Zeitspanne 55 beheizt wird. Alternativ bevorzugt kann ein Beheizen des vierten Plattformsegments 34 auch außerhalb der Heiz-Zeitspanne 55 erfolgen, wobei eine Heizleistung für das vierte Plattformsegment 34 außerhalb der Heiz-Zeitspanne 55 reduziert wird, vorzugsweise um mindestens 50 % gegenüber einer maximalen Heizleistung innerhalb der Heiz-Zeitspanne 55. Dadurch kann ein besonders energieeffizientes Verfahren bereitgestellt werden.The preheating period 51 and the depositing period 52 and the keeping warm period 53 together form a heating period 55. The controlled heating of the fourth platform segment 34 is carried out in such a way that the fourth platform segment 34 is heated exclusively within the heating period 55 becomes. Alternatively, the fourth platform segment 34 can also be heated outside the heating period 55, with a heating output for the fourth platform segment 34 outside the heating period 55 being reduced, preferably by at least 50% compared to a maximum heating output within the heating period 55 This makes it possible to provide a particularly energy-efficient process.

Nachfolgend erfolgt zur weiteren Erläuterung eine Beschreibung des gesteuerten Beheizens bei dem in 2 dargestellten Zustand in Bezug auf weitere Plattformsegmente 31, 32, 33, 34. For further explanation, a description of the controlled heating is given below 2 shown state in relation to further platform segments 31, 32, 33, 34.

Dabei wird zu dem beispielhaft in der 2 dargestellten momentanen Zeitpunkt zwischen vier Arten von Plattformsegmenten unterschieden: erste Plattformsegmente 31, auf welche während des gesamten Verfahrens kein Filament-Material 15 abgelegt wird. Das heißt, die Trajektorie 20 verläuft nicht durch die ersten Plattformsegmente 31. Zweite Plattformsegmente 32 sind diejenigen Plattformsegmente, durch die die Trajektorie 20 verläuft, und auf welchen sich bereits abgelegtes Filament-Material 16 befindet, das heißt, auf die bereits Filament-Material abgelegt wurde. Dritte Plattformsegmente 33 sind diejenigen Plattformsegmente, durch die die Trajektorie 20 verläuft, auf welchen sich zum momentanen Zeitpunkt aber noch kein Filament-Material 15, 16 befindet. Das heißt, ausgehend von dem momentanen Zeitpunkt wird auf die dritten Plattformsegmente 33 zukünftig Filament-Material mittels des Druckkopfes 2 abgelegt. Weiterhin ist das vierte Plattformsegment 34 dasjenige, auf welches zum momentanen Zeitpunkt mittels des Druckkopfes 2 Filament-Material abgelegt wird. Das heißt, der Druckkopf 2 befindet sich zum momentanen Zeitpunkt über dem vierten Plattformsegment 34.This is exemplified in the 2 At the current time shown, a distinction is made between four types of platform segments: first platform segments 31, on which no filament material 15 is placed during the entire process. This means that the trajectory 20 does not run through the first platform segments 31. Second platform segments 32 are those platform segments through which the trajectory 20 runs and on which there is already deposited filament material 16, that is, on which filament material has already been deposited became. Third platform segments 33 are those platform segments through which the Trajectory 20 runs, on which there is currently no filament material 15, 16. This means that, starting from the current point in time, filament material will be deposited onto the third platform segments 33 using the print head 2 in the future. Furthermore, the fourth platform segment 34 is the one on which filament material is currently being deposited using the print head 2. This means that the print head 2 is currently above the fourth platform segment 34.

Bei dem in der 2 beispielhaft dargestellten Zustand befinden sich somit die zweiten Plattformsegmente 32 innerhalb der Warmhalte-Zeitspanne 53, da bereits Filament-Material 16 auf die zweiten Plattformsegmente 32 abgelegt wurde. Das vierte Plattformsegment 34 ist, wie bereits beschrieben, innerhalb der Ablege-Zeitspanne 52. Die dritten Plattformsegmente 33 befinden sich innerhalb der Vorwärm-Zeitspanne 53, da auf diese dritten Plattformsegmente 33 in Kürze Filament-Material 15 abgelegt wird.At the one in the 2 In the state shown as an example, the second platform segments 32 are therefore within the warm-keeping period 53, since filament material 16 has already been placed on the second platform segments 32. The fourth platform segment 34 is, as already described, within the deposition period 52. The third platform segments 33 are within the preheating period 53, since filament material 15 will shortly be deposited onto these third platform segments 33.

Die ersten Plattformsegments 31 können währen des gesamten Verfahrens bevorzugt gar nicht beheizt werden, um ein besonders energieeffizientes Verfahren bereitzustellen.The first platform segments 31 can preferably not be heated at all during the entire process in order to provide a particularly energy-efficient process.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung erlauben somit auf einfache Weise eine besonders energieeffiziente und damit kostengünstige Herstellung von Bauteilen 10 aus Filament-Material 15. Insbesondere kann durch das zeitlich optimierte Beheizen auch ein besonders zeiteffiziente Herstellungsverfahren bereitgestellt werden. Insgesamt kann dadurch eine sehr effiziente Fertigung von Bauteilen 10 in Serie ermöglicht werden, wobei stets optimale Materialeigenschaften bereitgestellt werden.The method according to the invention and the device according to the invention thus allow a particularly energy-efficient and therefore cost-effective production of components 10 from filament material 15 in a simple manner. In particular, a particularly time-efficient production process can also be provided through the time-optimized heating. Overall, this enables very efficient production of components 10 in series, with optimal material properties always being provided.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
Vorrichtungcontraption
22
DruckkopfPrinthead
33
Plattformplatform
44
RoboterarmRobot arm
55
SteuereinrichtungControl device
1010
BauteilComponent
1515
Filament-MaterialFilament material
1616
abgelegtes Filament-Materialdeposited filament material
2020
TrajektorieTrajectory
31, 32, 33, 3431, 32, 33, 34
PlattformsegmentePlatform segments
5050
HerstellungszeitManufacturing time
5151
Vorwärm-ZeitspannePreheat period
5252
Ablege-ZeitspanneLaying time period
5353
Warmhalte-ZeitspanneKeep warm period
5555
Heiz-ZeitspanneHeating period
6161
Beginn des AblegensStart of casting off
6262
Ende des AblegensEnd of casting off
6565
momentaner Zeitpunktcurrent point in time

Claims (10)

Additives Herstellungsverfahren zur Herstellung von Bauteilen (10) mittels Schmelzschichtung von Filament-Material (15), umfassend die Schritte: - Bewegen eines Druckkopfes (2) entlang einer vorgegebenen Trajektorie (20) relativ zu einer Plattform (3), die mehrere unabhängig voneinander beheizbare Plattformsegmente (31, 32, 33, 34) umfasst, - wobei die Trajektorie (20) einer Projektion einer Bewegungsbahn des Druckkopfes (2) in eine Ebene der Plattform (3) entspricht, - Ablegen von geschmolzenem Filament-Material (15) auf die Plattform (3) oder auf bereits auf die Plattform (3) abgelegtes Filament-Material (16) mittels des Druckkopfes (2) während des Bewegens entlang der Trajektorie (20), und - gesteuertes Beheizen von einem oder mehreren der Plattformsegmente (31, 32, 33, 34) in Abhängigkeit der Trajektorie (20).Additive manufacturing process for producing components (10) by means of melt layering of filament material (15), comprising the steps: - moving a print head (2) along a predetermined trajectory (20) relative to a platform (3), which comprises a plurality of independently heatable platform segments (31, 32, 33, 34), - wherein the trajectory (20) corresponds to a projection of a movement path of the print head (2) into a plane of the platform (3), - Depositing melted filament material (15) onto the platform (3) or onto filament material (16) already deposited onto the platform (3) by means of the print head (2) while moving along the trajectory (20), and - controlled heating of one or more of the platform segments (31, 32, 33, 34) depending on the trajectory (20). Additives Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei das gesteuerte Beheizen in Abhängigkeit von einer momentanen Position des Druckkopfes (2) und/oder einer Bewegungsgeschwindigkeit des Druckkopfes (2) entlang der Trajektorie (20) durchgeführt wird.Additive manufacturing process Claim 1 , wherein the controlled heating is carried out depending on a current position of the print head (2) and / or a movement speed of the print head (2) along the trajectory (20). Additives Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei das Beheizen derart gesteuert wird, dass einzelne Plattformsegmente (31, 32, 33, 34) innerhalb einer Ablege-Zeitspanne (52) mindestens eine vorbestimmte Ablegetemperatur aufweist, - wobei die Ablege-Zeitspanne (52) durch einen Beginn (61) und ein Ende (62) des Ablegens von Filament-Material (15) auf das entsprechende Plattformsegment (31, 32, 33, 34) definiert ist.Additive manufacturing process according to one of the preceding claims, - wherein the heating is controlled in such a way that individual platform segments (31, 32, 33, 34) have at least one predetermined depositing temperature within a depositing period (52), - Wherein the depositing period (52) is defined by a start (61) and an end (62) of depositing filament material (15) onto the corresponding platform segment (31, 32, 33, 34). Additives Herstellungsverfahren nach Anspruch 3, wobei das Beheizen derart gesteuert wird, dass einzelne Plattformsegmente (31, 32, 33, 34) innerhalb einer vorbestimmten Warmhalte-Zeitspanne (53) nach der Ablege-Zeitspanne (52) mindestens eine vorbestimmte Warmhaltetemperatur aufweist.Additive manufacturing process according to Claim 3 , wherein the heating is controlled in such a way that individual platform segments (31, 32, 33, 34) have at least a predetermined keeping-warm temperature within a predetermined keeping-warm period (53) after the depositing period (52). Additives Herstellungsverfahren nach Anspruch 4, wobei die Warmhaltetemperatur kleiner oder gleich der Ablegetemperatur ist.Additive manufacturing process according to Claim 4 , whereby the keeping temperature is less than or equal to the storage temperature. Additives Herstellungsverfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Beheizen derart gesteuert wird, dass innerhalb einer vorbestimmten Vorwärm-Zeitspanne (51) vor der Ablege-Zeitspanne (52) ein Aufheizen des entsprechenden Plattformsegments (31, 32, 33, 34) auf die vorbestimmte Ablegetemperatur erfolgt.Additive manufacturing process according to Claim 4 or 5 , wherein the heating is controlled in such a way that the corresponding platform segment (31, 32, 33, 34) is heated to the predetermined depositing temperature within a predetermined preheating period (51) before the depositing period (52). Additives Herstellungsverfahren nach Anspruch 6, wobei das gesteuerte Beheizen umfasst: Reduzieren, insbesondere deaktivieren, einer Heizleistung des einzelnen Plattformsegments (31, 32, 33, 34) außerhalb einer Heiz-Zeitspanne (55), welche die Vorwärm-Zeitspanne (51) und die Ablege-Zeitspanne (52) und die Warmhalte-Zeitspanne (53) umfasst.Additive manufacturing process according to Claim 6 , wherein the controlled heating includes: reducing, in particular deactivating, a heating power of the individual platform segment (31, 32, 33, 34) outside of a heating period (55), which includes the preheating period (51) and the depositing period (52 ) and the keep-warm period (53). Additives Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bewegen des Druckkopfes (2) mittels eines Roboterarms (4), an dem der Druckkopf (2) angeordnet ist, durchgeführt wird.Additive manufacturing method according to one of the preceding claims, wherein the movement of the print head (2) is carried out by means of a robot arm (4) on which the print head (2) is arranged. Vorrichtung zur additiven Fertigung mittels Schmelzschichtung, umfassend: - eine Plattform (3) mit mehreren unabhängig voneinander beheizbaren Plattformsegmenten (31, 32, 33, 34), - einen Druckkopf (2) zum Ablegen von geschmolzenem Filament-Material (15), - eine Manipulationseinrichtung (4), welche eingerichtet ist, den Druckkopf (2) relativ zur Plattform (3) zu bewegen, und - eine Steuereinrichtung (5), welche eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.Device for additive manufacturing using melt deposition, comprising: - a platform (3) with several independently heatable platform segments (31, 32, 33, 34), - a print head (2) for depositing melted filament material (15), - a manipulation device (4), which is set up to move the print head (2) relative to the platform (3), and - A control device (5) which is set up to carry out a method according to one of the preceding claims. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Manipulationseinrichtung (4) einen Roboterarm umfasst, der eingerichtet ist, um den Druckkopf (2), insbesondere mehrachsig, relativ zur Plattform (3) zu bewegen.Device according to Claim 9 , wherein the manipulation device (4) comprises a robot arm which is set up to move the print head (2), in particular in multiple axes, relative to the platform (3).
DE102022203819.3A 2022-04-19 2022-04-19 Additive manufacturing process for producing components using melt layering of filament material Pending DE102022203819A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022203819.3A DE102022203819A1 (en) 2022-04-19 2022-04-19 Additive manufacturing process for producing components using melt layering of filament material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022203819.3A DE102022203819A1 (en) 2022-04-19 2022-04-19 Additive manufacturing process for producing components using melt layering of filament material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102022203819A1 true DE102022203819A1 (en) 2023-10-19

Family

ID=88191894

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102022203819.3A Pending DE102022203819A1 (en) 2022-04-19 2022-04-19 Additive manufacturing process for producing components using melt layering of filament material

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102022203819A1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160096326A1 (en) 2014-10-03 2016-04-07 Tyco Electronics Corporation Selective zone temperature control build plate
DE102015111504A1 (en) 2015-07-15 2017-01-19 Apium Additive Technologies Gmbh 3D printing device
US20180126671A1 (en) 2016-11-08 2018-05-10 The Boeing Company Systems and methods for thermal control of additive manufacturing

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160096326A1 (en) 2014-10-03 2016-04-07 Tyco Electronics Corporation Selective zone temperature control build plate
DE102015111504A1 (en) 2015-07-15 2017-01-19 Apium Additive Technologies Gmbh 3D printing device
US20180126671A1 (en) 2016-11-08 2018-05-10 The Boeing Company Systems and methods for thermal control of additive manufacturing

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2618990B1 (en) Method for selective laser sintering and system for selective laser sintering
EP0597237B1 (en) Process for computer controlled frontal alternating closure of channels of a honeycomb body monolith for exhaust gas purifiers of combustion engines
EP3542927A1 (en) Method for selectively irradiating a material layer, method for providing a data set, device and computer program product
DE3210064A1 (en) FORM MONITORING CONTROL FOR GLASS MOLDING MACHINES
DE102018202506A1 (en) Controlled solidification additive manufacturing process and associated apparatus
EP4114597A1 (en) Method for additively manufacturing a three-dimensional component, and repairing system
EP3837070A1 (en) 3d-metal-printing method and arrangement therefor
EP3868546B1 (en) Method and device for additive production of a component
EP3579998A1 (en) Increase in surface quality
EP1343397B1 (en) Method for producing adhesive closure parts
DE1533955C3 (en) Method and device for inductive heat treatment of work pieces made of steel
DE102022203819A1 (en) Additive manufacturing process for producing components using melt layering of filament material
DE2852132A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR BULK SOLDERING OF PRINTED CIRCUIT BOARDS EQUIPPED WITH COMPONENTS
DE102007049815A1 (en) Method and plant for manufacturing forks for forklifts / pallet trucks
WO2021175790A1 (en) Method for additively manufacturing a three-dimensional component, and repairing system
DE2830316B2 (en) Injection or pouring head for coating objects with flowable material, especially plastic
DE102019131423A1 (en) Additive manufacturing process
DE102011013131A1 (en) Method and device for producing a component
DE4324670C2 (en) Method and device for binding off a knitted fabric on a flat knitting machine
DE102018127670A1 (en) Actuating device for checking an exit thickness of a nozzle exit gap of a flat film machine
EP3883747B1 (en) Method for additive manufacture, and system
EP3851235B1 (en) Device and method for controlled heat transfer, in particular by a condensing liquid on workpieces of larger dimensions and masses
EP0036670B1 (en) Installation for regenerating open steel profiles
AT277489B (en) PROCESS AND DEVICE FOR HOMOGENIZING THE STRUCTURE DURING CONTINUOUS CASTING OF METALS
DE102016117988B4 (en) Male component of a two-component closure system and method of manufacturing such a component

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified