AT524395A1

AT524395A1 - Verfahren und Vorrichtung zum 3D-Drucken von dreidimensionalen Strukturen

Info

Publication number: AT524395A1
Application number: ATA50988/2019A
Authority: AT
Inventors: Melzer-Venturi Dipl Ing Georg
Original assignee: Georg Melzer Venturi Dipl Ing
Priority date: 2019-11-15
Filing date: 2019-11-15
Publication date: 2022-04-15
Also published as: AT524395B1

Abstract

Die Erfindung betrifft in Verfahren zum 3D-Drucken von dreidimensionalen Strukturen (10) mit einem flüssigen metallischen Werkstoff oder einem flüssigen anorganischen Glaswerkstoff, wobei die jeweilige dreidimensionale Struktur (10) auf einem in einem Behälter (1) angeordneten Drucktisch (2) ausgebildet wird, indem flüssiger Werkstoff mittels eines Druckkopfs (3) schichtweise mit einer jeweils vorgegebenen Schichtdicke (d) auf dem Drucktisch (2) aufgebracht wird, wobei zunächst auf dem Drucktisch (2) eine Grundschicht (S1) der dreidimensionalen Struktur (10) mit einer ersten zu überlagernden Oberfläche (O1) hergestellt wird und die weiteren Schichten (S) der dreidimensionalen Struktur (10) einander überlagernd auf der zu überlagernden Oberfläche (On-1) der jeweils davor ausgebildeten Schicht (Sn-1) in Richtung normal zum Drucktisch aufgebracht werden, bis die dreidimensionale Struktur (10) vollständig ausgebildet ist, wobei in dem Behälter (1) mittels eines in den Behälter (1) eingeleiteten flüssigen Kühl- und Stützmittels (41) ein Flüssigkeitsspiegel (4) erzeugt wird, - wobei der Flüssigkeitsspiegel (4) mit steigender Anzahl der ausgebildeten Schichten (S) der dreidimensionalen Struktur (10) derart in einem Bereich von 1 bis 10 Schichtdicken (d) unterhalb der jeweils zu überlagernden Oberfläche (On-1) eingestellt wird, dass die jeweils zu überlagernde Oberfläche (On-1) der zuletzt vollständig ausgebildeten Schicht (Sn-1) vor dem Aufbringen der als nächstes auszubildenden Schicht (Sn) der dreidimensionalen Struktur (10) frei von flüssigem Kühl- und Stützmittel (41) ist und - wobei das flüssige Kühl- und Stützmittel (41) annähernd die gleiche Dichte aufweist wie der flüssige Werkstoff, sodass während der fortschreitenden Ausbildung der dreidimensionalen Struktur (10) ein Großteil der auf die bereits ausgebildeten Schichten wirkenden Gewichtskräfte kompensiert wird.

Description

Aus dem Stand der Technik sind z.B. 3D-Druckverfahren für metallische dreidimensionale Strukturen bekannt, bei denen Stützstrukturen zum Abstützen von Überhängen oder filigranen Bereichen der zu erstellenden dreidimensionalen Struktur erforderlich sind, um diese Bereiche, die aufgrund der Einwirkung der Schwerkraft ansonsten leicht abbrechen könnten oder sich verformen würden, abzustützen. Dies trifft auch auf das 3D-Drucken von dreidimensionalen Strukturen aus anorganischen Glaswerkstoffen zu. Derartige, aus dem Stand der Technik bekannte, Stützstrukturen können z.B. aus demselben Material, wie die zu erstellende dreidimensionale Struktur bestehen, sodass sich die erstellte Struktur und die Stützstruktur miteinander verbinden und die Stützstruktur nach dem Druck entfernt werden muss. Dies führt dazu, dass die Oberfläche der gedruckten Struktur beim Entfernen der Stützstruktur beschädigt wird, was eine aufwändige Nacharbeit erfordert. Als Stützmaterialien können jedoch auch andere, z.B. wasserlösliche oder wachsartige Materialien verwendet werden, die nach dem Druck ausgewaschen oder ausgeschmolzen werden müssen. Die Notwendigkeit, derartige Stützstrukturen beim 3D-Drucken von Strukturen mit flüssigen metallischen Werkstoffen oder flüssigen anorganischen Glaswerkstoffen zu verwenden, ist jedoch immer mit einem

zusätzlichen Arbeitsaufwand verbunden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, diese bekannten Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, die ein 3D-Drucken von derartigen Überhängen an metallischen oder aus anorganischen Gläsern bestehenden Strukturen ermöglichen, ohne dass dafür Stützstrukturen ausgebildet werden müssen und somit

Nacharbeiten nötig sind.

Die Erfindung löst diese Aufgabe bei einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 mit den kennzeichnenden Merkmalen von Patentanspruch 1. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass in dem Behälter mittels eines in den Behälter eingeleiteten flüssigen Kühl- und Stützmittels ein Flüssigkeitsspiegel erzeugt wird,

- wobei der Flüssigkeitsspiegel mit steigender Anzahl der ausgebildeten Schichten der dreidimensionalen Struktur derart in einem Bereich von 1 bis 10 Schichtdicken unterhalb der jeweils zu überlagernden Oberfläche eingestellt wird, dass die jeweils zu überlagernde

- wobei das flüssige Kühl- und Stützmittel annähernd die gleiche Dichte aufweist wie der flüssige Werkstoff, sodass während der fortschreitenden Ausbildung der dreidimensionalen Struktur ein Großteil der auf die bereits ausgebildeten Schichten wirkenden Gewichtskräfte kompensiert wird.

Durch die Verwendung eines mittels eines flüssigen Kühl- und Stützmittels erzielten Flüssigkeitsspiegels, dessen Dichte annähernd der Dichte des für die Erstellung der Struktur verwendeten flüssigen Werkstoffs entspricht, ist es einerseits möglich, Überhänge und filigrane Fortsätze zu drucken, ohne dass diese sich verformen bzw. verbiegen oder sogar abbrechen. Andererseits wird dadurch, dass sich ein Teil der bereits ausgebildeten Schichten der Struktur innerhalb des flüssigen Kühl- und Stützmittels befinden, kontrolliert Wärme aus diesen bereits erstellten Schichten der Struktur abgeführt, sodass die Abkühlung gezielt und kontrolliert verläuft.

Unter dem Begriff „Glas“ werden im Folgenden amorphe Substanzen verstanden. Unter anorganischen Gläsern werden im Folgenden alle metallischen und nicht metallischen anorganischen Gläser verstanden. Nicht darunter fallen organische Gläser, d.h.

Polymermaterialien.

Unter einem flüssigen Werkstoff wird im Zusammenhang mit der Erfindung ein flüssiger metallischer Werkstoff oder ein flüssiger anorganischer Glaswerkstoff verstanden.

Um die Kontrolle der Wärmeabfuhr aus den bereits erstellten Schichten der dreidimensionalen Struktur weiter zu verbessern, kann vorgesehen sein, dass mittels zumindest einer Temperaturregeleinheit die Temperatur des flüssigen Kühl- und Stützmittels im Behälter einstellbar und regelbar ist.

Um eine noch gezieltere Steuerung der Wärmeabfuhr aus den bereits erstellten Schichten der dreidimensionalen Struktur zu ermöglichen, kann vorgesehen sein, dass ein gezielter zeitlicher und/oder räumlicher Temperaturgradient innerhalb des flüssigen Kühl- und Stützmittels ausgebildet wird, sodass die bereits ausgebildeten Schichten der dreidimensionalen Struktur mit einer definierten Abkühlrate beaufschlagt werden. Auf diese Weise ist es möglich, durch die Steuerung des zeitlichen und räumlichen

Um die Oberflächeneigenschaften der dreidimensionalen Struktur zu beeinflussen, kann vorgesehen sein, dass mittels des in den Behälter eingeleiteten flüssigen Kühl- und Stützmittels eine Beschichtung der dreidimensionalen Struktur ausgebildet wird und/oder dass Bestandteile des flüssigen Kühl- und Stützmittels in die Oberfläche der dreidimensionalen Struktur diffundieren. Auf diese Weise ist es durch eine gezielte Auswahl des flüssigen Kühl- und Stützmittels abgestimmt auf den jeweiligen flüssigen Werkstoff der Struktur möglich, die Oberfläche der Struktur im Flüssigkeitsbad zu beschichten bzw. Bestandteile des Stütz- und Kühlmittels gezielt in der Oberfläche der

Struktur einzulagern.

Eine besonders gute Stützwirkung kann durch das flüssige Kühl- und Stützmittel bereitgestellt werden, wenn als flüssiges Kühl- und Stützmittel geschmolzenes Metall oder eine geschmolzene Metalllegierung oder eine metallische Suspension eingesetzt wird. Bei einer derartigen Wahl des flüssigen Kühl- und Stützmittels kann je nach Werkstoff der dreidimensionalen Struktur zusätzlich eine besonders vorteilhafte Beschichtung oder Färbung der Oberfläche der Struktur erzielt werden.

Eine weitere Verbesserung der Stützwirkung des flüssigen Kühl- und Stützmittels kann erzielt werden, wenn das flüssige Kühl- und Stützmittel im Wesentlichen die gleiche Dichte wie der flüssige Werkstoff, insbesondere zwischen 60% und 140%, vorzugsweise zwischen 80 % und 120 % der Dichte des Werkstoffs, aufweist.

Eine besonders effektive Temperaturregulierung, die eine besonders gleichmäßige Temperaturverteilung im flüssigen Kühl- und Stützmittel ermöglicht, kann gewährleistet werden, wenn mittels eines Umwälzelements eine definierte Strömung oder Umwälzung im flüssigen Kühl- und Stützmittel erzeugt und derart eine homogene Temperaturverteilung im flüssigen Kühl- und Stützmittel eingestellt wird.

Eine rundherum vollständige Beschichtung oder Färbung der fertig ausgebildeten dreidimensionalen Struktur kann erzielt werden, wenn der Flüssigkeitsspiegel über die gebildete dreidimensionale Struktur hinaus angehoben wird, nachdem alle Schichten der dreidimensionalen Struktur vollständig ausgebildet sind. Auf diese Weise werden auch die letzten, obersten Schichten der Struktur vom flüssigen Kühl- und Stützmittel umgeben, sodass auch in diesem Bereich eine Beschichtung oder Färbung der Struktur erzielt wird

Um z.B. auch zwischen den einzelnen aufgebrachten Schichten der dreidimensionalen Struktur eine verbesserte innere Beschichtung und/oder Färbung bzw. gegebenenfalls eine gezieltere Steuerung des Gefüges zu ermöglichen, kann vorgesehen sein, dass der Flüssigkeitsspiegel nach der Ausbildung ausgewählter, insbesondere aller, Schichten der dreidimensionalen Struktur über die als nächstes zu überlagernde Oberfläche der zuletzt vollständig ausgebildeten Schicht hinaus angehoben wird, insbesondere für einen vorgegebenen Zeitraum von 0,1 bis 5 s oberhalb der als nächstes zu überlagernden Oberfläche gehalten wird, und anschließend vor dem Aufbringen der als nächstes auszubildenden Schicht der dreidimensionalen Struktur, insbesondere wieder, in einen Bereich von 1 bis 10 Schichtdicken unterhalb der jeweils zu überlagernden Oberfläche abgesenkt wird. Dabei wird der Flüssigkeitsspiegel über die als nächstes zu überlagernde Oberfläche der bereites gedruckten Schicht hinaus angehoben, sodass — gegebenenfalls nach einer vorgegebenen Wartezeit — diese Oberfläche durch das flüssige Kühl- und Stützmittel beschichtet oder gefärbt wird. Anschließend wird der Flüssigkeitsspiegel abgesenkt, sodass die nächste Schicht der Struktur problemlos auf der zu überlagernden Oberfläche der letzten, vollständig aufgebrachten Schicht aufgebracht werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es weiters, eine Vorrichtung bereitzustellen, die die Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens und somit ein 3D-Drucken von dreidimensionalen Strukturen mit einem flüssigem metallischen Werkstoff oder einem flüssigen anorganischen Glaswerkstoff ermöglicht, ohne dass dabei Stützstrukturen ausgebildet werden müssen, was mit zeit- und arbeitsintensive Nacharbeiten verbunden wäre. Die Erfindung löst diese Aufgabe bei einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 10 mit den kennzeichnenden Merkmalen von Patentanspruch 10.

Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen,

- dass die Vorrichtung zumindest eine an den Behälter angeschlossene Zuleitung umfasst, wobei die Zuleitung den Behälter mit zumindest einem Reservoir, das mit einem flüssigen Kühl- und Stützmittel befüllbar ist, verbindet und wobei die Zuleitung dazu ausgebildet ist, flüssiges Kühl- und Stützmittel aus dem zumindest einen Reservoir in den Behälter zu leiten, und

- dass die Vorrichtung eine Steuereinheit und zumindest eine Füllstandsregelungseinheit

umfasst,

wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, die zumindest eine Füllstandsregelungseinheit anzusteuern,

den Flüssigkeitsspiegel mit steigender Anzahl der ausgebildeten Schichten der dreidimensionalen Struktur derart in einem Bereich von 1 bis 10 Schichtdicken unterhalb der jeweils zu überlagernden Oberfläche der zuletzt vollständig ausgebildeten Schicht einzustellen, dass die jeweils zu überlagernde Oberfläche der zuletzt vollständig ausgebildeten Schicht vor dem Aufbringen der als nächstes auszubildenden Schicht der dreidimensionalen Struktur frei von flüssigem Kühlund Stützmittel ist.

Durch diese kennzeichnenden Merkmale ist es möglich, den Flüssigkeitsspiegel gezielt zu regulieren, sodass Überhänge und filigrane, abstehende Bereiche der dreidimensionalen Struktur mühelos gedruckt werden können, ohne dass diese sich beim Abkühlen und Aushärten verformen oder sogar abbrechen. Gleichzeitig geben die bereits erstellten Bereiche der Struktur Wärme an das flüssige Kühl- und Stützmittel ab, sodass eine gezielte, kontrollierte Abkühlung gewährleistet wird.

Eine besonders exakte Steuerung der Wärmeabgabe aus den bereits erstellten Schichten der Struktur an das flüssige Kühl- und Stützmittel kann erzielt werden, wenn die Vorrichtung zumindest eine, insbesondere mit der Steuereinheit verbundene, Temperaturregeleinheit umfasst, die dazu ausgebildet ist, die Temperatur des flüssigen

Kühl- und Stützmittels im Behälter einzustellen und zu regeln.

Eine weitere Verbesserung der Wärmeabfuhr aus den bereits erstellten Schichten der dreidimensionalen Struktur kann erzielt werden, wenn die Temperaturregeleinheit dazu ausgebildet ist, einen gezielten zeitlichen und/oder räumlichen Temperaturgradienten im flüssigen Kühl- und Stützmittel einzustellen, sodass die bereits ausgebildeten Schichten der dreidimensionalen Struktur mit einer definierten Abkühlrate beaufschlagt werden. Dies ist beispielsweise besonders vorteilhaft, um in einem metallischen Werkstoff ein vorgegebenes Gefüge auszubilden.

Um eine Stützung bzw. Kühlung der erstellten Schichten im Innenbereich einer z.B. zumindest teilweise hohlen dreidimensionalen Struktur zu gewährleisten, kann vorgesehen sein, dass der Drucktisch diesen vollständig durchsetzende Öffnungen aufweist, wobei die Öffnungen derart ausgebildet und angeordnet sind, dass während des

insbesondere bei hohlen oder teilweise hohlen Strukturen hilfreich.

Ein besonders gezieltes Aufbringen der einzelnen Schichten der dreidimensionalen Struktur kann erzielt werden, wenn dass der Drucktisch und/oder der Druckkopf und/oder der Behälter höhenverstellbar ist.

Ein besonders rasches und exaktes Aufbringen der einzelnen Schichten der dreidimensionalen Struktur kann gewährleistet werden, wenn der Drucktisch und/oder der Behälter horizontal verstellbar, und insbesondere waagrecht ausrichtbar, ist und/oder dass der Druckkopf und/oder der Behälter horizontal verstellbar ist.

Eine besonders gute und stabile Fixierung der zu druckenden dreidimensionalen Struktur in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung kann erzielt werden, wenn die Vorrichtung eine Haltevorrichtung zur Fixierung zumindest der Grundschicht, und insbesondere weiterer

Schichten, der dreidimensionalen Struktur auf dem Drucktisch umfasst.

Eine besonders gleichmäßige Temperaturverteilung im flüssigen Kühl- und Stützmittel im Behälter bzw. eine besonders exakte Steuerung der Temperatur im Flüssigkeitsspiegel kann gewährleistet werden, wenn die Vorrichtung zumindest ein im Behälter angeordnetes Umwälzelement umfasst, wobei das zumindest eine Umwälzelement dazu ausgebildet ist, eine definierte Strömung oder Umwälzung im flüssigen Kühl- und Stützmittel zu erzeugen und derart eine homogene Temperaturverteilung im flüssigen

Kühl- und Stützmittel einzustellen.

Für ein besonders einfaches Ein- und Ausbringen des flüssigen Kühl- und Stützmittels in den Behälter einer erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Füllstandsregelungseinheit eine, insbesondere an die Zuleitung angeschlossene, Pumpe umfasst, wobei die Pumpe dazu ausgebildet ist, flüssiges Kühl- und Stützmittel in den Behälter einzubringen und/oder flüssiges Kühl- und Stützmittel aus dem Behälter

auszubringen.

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Die Erfindung ist im Folgenden anhand von besonders vorteilhaften, aber nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielhaft beschrieben.

Im Folgenden zeigen schematisch:

Fig. 1 einen schematischen Ausschnitt aus einem ersten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 eine Detailansicht der bereits erstellten Schichten einer dreidimensionalen Struktur und des Flüssigkeitsspiegels.

Fig. 3 eine Detailansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 im Zusammenhang mit dem 3D-Druck von metallischen dreidimensionalen Strukturen 10 beschrieben. Die beschriebenen Ausführungsbeispiele sind jedoch analog für den 3D-Druck von dreidimensionalen Strukturen 10 mit flüssigen anorganischen Glaswerkstoffen einsetzbar.

Fig. 1 zeigt einen schematischen Ausschnitt aus einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 zum 3D-Drucken von metallischen dreidimensionalen Strukturen 10. Für die zu erstellende dreidimensionale Struktur 10 wird vorab ein dreidimensionales Modell für den 3D-Druck nach aus dem Stand der Technik bekannten Methoden beispielsweise in Form eines CAD-basierten Modells erstellt. Ein derartiges Modell ist aus einer Vielzahl einzelner Schichten aufgebaut ist.

Wie in Fig. 1 ersichtlich ist, umfasst die Vorrichtung 100 einen Behälter 1, in dem ein Drucktisch 2 angeordnet ist. Der Behälter 1 weist im Ausführungsbeispiel einen kreisförmigen Querschnitt auf und ist aus einem temperaturbeständigen Material wie beispielsweise Metall hergestellt. Der Behälter 1 kann jedoch auch eine beliebige andere Form aufweisen und aus einem anderen temperaturbeständigen Material gefertigt sein und z.B. ein Sichtfenster aus hochtemperaturfestem Glas wie z.B: Borosilikatglas für Arbeitstemperaturen bis ca. 500°C aufweisen. Der Drucktisch 2 dient als Auflage für die zu erstellende dreidimensionale Struktur 10, wobei in Fig. 1 bereits mehrere Schichten S der dreidimensionalen Struktur 10 auf dem Drucktisch 2 ausgebildet worden sind.

eingesetzt werden.

Die Schichtdicken, mit denen der flüssige metallische Werkstoff vom Druckkopf 3 aufgebracht wird, sind im gezeigten Ausführungsbeispiel je nach Einsatzbereich und gewünschter Qualität der erstellten Struktur frei wählbar, können jedoch beispielsweise im

Bereich von wenigen um bis zu 30-100 um oder bis zu wenigen mm liegen.

Der flüssige metallische Werkstoff kann dabei einerseits in flüssiger Form, gegebenenfalls vermischt mit einem Lösungs- oder Bindemittel in einem Werkstoffreservoir, das mit dem Druckkopf 3 verbunden ist, vorliegen. Andererseits kann der flüssige metallische Werkstoff auch z. B. durch Erhitzen im Druckkopf 3 in druckbare Form gebracht und gegebenenfalls mit einem Lösungs- oder Bindemittel vermischt werden.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist der Druckkopf 3 höhenverstellbar, d.h. vertikal in Richtung des Bodens des Behälters 1 absenkbar und wieder anhebbar. Der Drucktisch 2 ist in Fig. 1 nicht in Richtung des Druckkopfs 3 verstellbar.

Optional kann jedoch zusätzlich auch der Drucktisch 2 höhenverstellbar sein, oder der Drucktisch 2 ist höhenverstellbar ausgebildet und der Druckkopf 3 an einer vorgegebenen Position vertikal fixiert. Weiters optional kann zusätzlich oder alternativ dazu der Behälter 1 vertikal und/oder horizontal verstellbar sein.

Im Ausführungsbeispiel in Fig. 1 ist der Drucktisch 2 Mittels ausfahrbaren Hydraulikzylindern waagrecht ausrichtbar und an einer vorgegebenen Position mittig im Behälter 1 fixiert. Der Druckkopf 3 ist horizontal verschiebbar, sodass er die gesamte Oberfläche des Drucktischs 2 erreichen kann. Alternativ dazu kann anstelle des Druckkopfs 3 der Drucktisch 2 horizontal verschiebbar ausgebildet sein, oder sowohl der Drucktisch 2, als auch der Druckkopf 3 können horizontal verschiebbar sein. Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Druckkopf 3 ist somit in drei Raumrichtung verstellbar.

Die Steuereinheit 6 steuert die Füllstandsregelungseinheit 5 dabei so an, dass der Flüssigkeitsspiegel 4 mit steigender Anzahl der ausgebildeten Schichten S der dreidimensionalen Struktur 10 derart eingestellt wird, dass er vor der Ausbildung der als nächstes zu druckenden bzw. auszubildenden Schicht S, der dreidimensionalen Struktur 10 in einem Bereich von 1 bis 10 Schichtdicken d unterhalb derjenigen Oberfläche der zuletzt vollständig ausgebildeten Schicht S,.4 der dreidimensionalen Struktur 10 verläuft, die als nächstes überdruckt bzw. überlagert werden soll. Somit ist die Jeweils zu überlagernde Oberfläche O4 der zuletzt vollständig ausgebildeten Schicht S,..+ vor dem Aufbringen der als nächstes auszubildenden Schicht S, der dreidimensionalen Struktur 10 frei von dem flüssigen Kühl- und Stützmittel 41.

Optional kann die Steuereinheit 6 auch mit dem Druckkopf 3 verbunden sein und den Druckprozess bzw. die Ausbildung der dreidimensionalen Struktur 10 steuern und derart die Füllstandsregelungseinheit 5 besonders exakt auf den Fortschritt des Druckprozesses abgestimmt ansteuern. Dazu kann das für den 3D-Druck erstellte dreidimensionale Modell der zu druckenden dreidimensionalen Struktur 10 in der Steuereinheit 6 hinterlegt sein und die Steuereinheit 6 steuert den Druckkopf 3 an, die einzelnen Schichten des Modells auf dem Drucktisch 2 Schicht für Schicht auszubilden und so die dreidimensionale Struktur 10 zu erstellen.

Die Füllstandsregelungseinheit 5 weist im gezeigten Ausführungsbeispiel in Fig. 1 eine Pumpe auf, die, nach Ansteuerung durch die Steuereinheit 6, Kühl- und Stützmittel 41 in den Behälter 1 fördert oder aus dem Behälter 1 ausbringt und in das Reservoir rückführt. Die Pumpe ist im Ausführungsbeispiel in der Zuleitung 51 angeordnet, kann jedoch auch

beispielsweise im Reservoir angeordnet sein.

Alternativ dazu kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung 100 auch mehrere Füllstandsregelungseinheiten 5 umfassen, die mit der Steuereinheit 6 verbunden sind und flüssiges Kühl- und Stützmittel 41 kann aus mehreren Reservoirs in den Behälter 1 eingeleitet werden.

Das flüssige Kühl- und Stützmittel 41 weist annähernd die gleiche Dichte wie der flüssige metallische Werkstoff auf. D.h., die Dichten des flüssigen Kühl- und Stützmittels 41 und des flüssigen metallischen Werkstoffs sind im Wesentlichen gleich und liegen beispielsweise jeweils unter 10 g/cm®, wobei das flüssige Kühl- und Stützmittel 41 beispielsweise eine Dichte von 60 bis 140%, insbesondere 80 bis 120%, des flüssigen metallischen Werkstoffs aufweist. Daher wird während der fortschreitenden Ausbildung der dreidimensionalen Struktur 10 ein Großteil der auf die bereits ausgebildeten Schichten wirkenden Gewichtskräfte kompensiert. Als Kühl- und Stützmittel 41 können beispielsweise geschmolzenes Metall, eine geschmolzene Metalllegierung oder eine metallische Suspension zum Einsatz kommen. Der Schmelzpunkt des flüssigen Kühl- und Stützmittels 41 liegt jedoch unterhalb des Schmelzpunkts des flüssigen metallischen Werkstoffs.

Wird beispielsweise eine Eisenlegierung mit einer Dichte von ca. 8 g/cm® und einem Schmelzpunkt von ca. 1500 °C als flüssiger metallischer Werkstoff verwendet, können beispielsweise Blei, Zinn oder Zink bzw. Legierungen oder Suspensionen, die Blei, Zinn oder Zink enthalten, als flüssiges Kühl- und Stützmittel 41 herangezogen werden. Die Schmelzpunkte von Blei, Zinn und Zink bzw. von Legierungen oder Suspensionen, die diese Metalle enthalten, liegen im Bereich von unter 500 °C, sodass eine vorteilhafte Wärmeabfuhr aus den erstellten Schichten S der dreidimensionalen Struktur 10 gewährleistet ist, wenn diese z.B. aus einer Eisenlegierung gebildet werden.

Der Drucktisch 2 weist im Ausführungsbeispiel in Fig. 1 Öffnungen 21 auf, die vollständig durch diesen hindurch verlaufen und derart angeordnet sind, dass während des Druckens bzw. Ausbildens einer hohlen dreidimensionalen Struktur 10 Kühl- und Stützmittel 41 ins Innere der Struktur gelangen kann.

Optional kann die Vorrichtung 100 auch eine Haltevorrichtung 7 umfassen, die die zuerst ausgebildeten, untersten Schichten der dreidimensionalen Struktur 10 auf dem Drucktisch 2 fixiert. Bei einer derartigen Vorrichtung 100 kann es sich beispielsweise um Greifarme

oder Klemmen handeln.

Im Folgenden wird nun anhand von Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum 3D-Drucken von metallischen dreidimensionalen

Strukturen mittels einer zuvor beschriebenen Vorrichtung 100 beschrieben.

Auf Grundlage eines vorab erstellten, aus schichten aufgebauten 3D-Modells der zu erstellenden dreidimensionalen Struktur 10 wird zunächst mittels des Druckkopfs 3 eine Grundschicht S+; der dreidimensionalen Struktur 10 mit einer ersten zu überlagernden Oberfläche O+; durch Aufbringen des flüssigen metallischen Werkstoffs auf dem Drucktisch 2 hergestellt. Anschließend werden die weiteren Schichten S», ..., Sy der dreidimensionalen Struktur einander überlagernd auf der zu überlagernden Oberfläche © der jeweils davor ausgebildeten Schicht aufgebracht werden, bis die dreidimensionale Struktur 10 vollständig ausgebildet ist.

Während des Druckens bzw. Ausbildens der Schichten S wird mittels der Füllstandsregelungseinheit 5 das flüssige Kühl- und Stützmittel 41 in den Behälter 1 eingeleitet und ein Flüssigkeitsspiegel 4 erzeugt. Die Höhe des Flüssigkeitsspiegels 4 wird dabei von der Füllstandsregelungseinheit 5 durch die Ansteuerung durch die Steuereinheit 6 derart reguliert, dass der Flüssigkeitsspiegel 4 mit steigender Anzahl der ausgebildeten Schichten S der dreidimensionalen Struktur in einem Bereich von 1 bis 10 Schichtdicken d unterhalb der jeweils als nächstes zu überlagernden Oberfläche Oneingestellt wird.

So wird beim Ausführungsbeispiel in Fig. 2 der Flüssigkeitsspiegel 4 z.B. nach Ausbildung der zweiten Schicht S, in einem Abstand von einer Schichtdicke d von der als nächstes zu überdruckenden Oberfläche O, eingestellt und nach Ausbildung der dritten Schicht Sz in einem Abstand von einer oder zwei Schichtdicken d von der als nächstes zu überdruckenden Oberfläche Os. Nimmt die Anzahl an erstellten Schichten S zu, kann der Flüssigkeitsspiegel 4 auch in einem größeren Abstand von, z.B. 4 oder 5 oder mehr Schichtdicken d, von der als nächstes zu überdruckenden bzw. zu überlagernde Oberfläche O4 eingestellt werden. Z.B. nach Erstellung der Schicht S,.4 wird der Flüssigkeitsspiegel 4 in einem Abstand von vier Schichtdicken d von der als nächstes zu überdruckenden Oberfläche O1 eingestellt und die Schicht S, auf der zu überdruckenden Oberfläche O„.1 aufgebracht.

Bevor jeweils eine weitere Schicht der dreidimensionalen Struktur S aufgebracht wird, ist

die jeweils als nächstes zu überlagernde Oberfläche O-4 der zuletzt vollständig ausgebildeten Schicht S,.+ somit frei von Kühl- und Stützmittel 41. Dies gewährleistet,

dass die als nächstes auszubildende Schicht S, der dreidimensionalen Struktur 10 sich mit der als nächstes zu überlagernden Oberfläche O4 bzw. der davor zuletzt ausgebildeten Schicht S„..1+ einwandfrei verbindet.

Da, wie bereits zuvor erwähnt, die Dichten des flüssigen Kühl- und Stützmittels 41 und des flüssigen metallischen Werkstoffs annähernd gleich sind, wird ein Großteil der, auf die bereits ausgebildeten Schichten S der dreidimensionalen Struktur 10 wirkenden, Gewichtskräfte kompensiert. Auf diese Weise ist es möglich, Überhänge und filigrane, abstehende Bereich der dreidimensionalen Struktur 10 auszubilden, ohne dass Gefahr besteht, dass diese abbrechen oder sich verformen bzw. verbiegen könnten.

Ein weiterer Vorteil der daraus resultiert, dass sich die bereits ausgebildeten Schichten S während des Druckens bzw. Ausbildens weiterer Schichten der dreidimensionalen Struktur 10 zumindest teilweise unterhalb des Flüssigkeitsspiegels 4 befinden, ist, dass Wärme aus diesen bereits ausgebildeten Schichten S kontrolliert abgeführt werden kann. Durch eine entsprechende Einstellung der Temperatur des flüssigen Kühl- und Stützmittels 41 im Behälter 1 kann die Abkühlrate der bereits ausgebildeten Schichten S gesteuert werden, sodass sich ein gewünschtes Gefüge im metallischen Werkstoff der dreidimensionalen Struktur 10 ausbildet.

In diesem Zusammenhang kann es besonders vorteilhaft sein, wenn der Drucktisch 2 Öffnungen 21 aufweist, d.h. z.B. in Form eines Siebes ausgebildet ist, sodass das flüssige Kühl- und Stützmittel 41 auch in den umschlossenen Innenraum einer hohlen dreidimensionalen Struktur 10 vordringen kann und die bereits ausgebildeten Schichten

Sa-1 auch vom Innenraum her abkühlt.

Die Temperatur des flüssigen Kühl- und Stützmittels 41 kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren beispielsweise mittels einer oder mehrerer Temperaturregelungseinheiten, die z.B. im Behälter 1 an der Behälterwand oder dem Drucktisch 2 angeordnet und mit der Steuereinheit 5 verbunden sein können, eingestellt bzw. geregelt werden. Optional kann eine oder jede derartige Temperaturregelungseinheit der Vorrichtung 100 auch dazu ausgebildet sein, einen zeitlichen und räumlichen Temperaturgradienten im flüssigen Kühl- und Stützmittel 41 einzustellen.

Auf diese Weise können die bereits ausgebildeten Schichten S der dreidimensionalen

Struktur 10 mit einer regelbaren, definierten Abkühlrate beaufschlagt werden und derart das Gefüge des metallischen Werkstoffs der dreidimensionalen Struktur 10 beeinflusst

werden, sodass sich ein gewünschtes Gefüge darin einstellt. Eine derartige Temperaturregelungseinheit kann beispielsweise Vorrichtungen zum Messen der Temperatur des flüssigen Kühl- und Stützmittels 41 im Behälter 1, sowie z.B. Heizund/oder Kühlelemente zum Erwärmen bzw. Abkühlen des flüssigen Kühl- und Stützmittels 41 umfassen.

Optional kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren eine definierte Strömung oder Umwälzung im flüssigen Kühl- und Stützmittel 41 erzeugt werden, um eine homogene Temperaturverteilung im flüssigen Kühl- und Stützmittel 41 zu bewirken. Dazu kann die Vorrichtung 100, wie in Fig. 1 gezeigt, optional zumindest ein im Behälter 1 angeordnetes Umwälzelement 8 das diese definierte Strömung oder Umwälzung im Kühl- und Stützmittel 41 erzeugt. In Fig. 1 handelt es sich bei den Umwälzelementen 8 um einen Schrägblattrührer.

Dadurch, dass das flüssige Kühl- und Stützmittel 41 in Kontakt mit den bereits ausgebildeten Schichten S der dreidimensionalen Struktur 10 steht, kann optional durch eine geeignete Wahl des flüssigen Kühl- und Stützmittels 41 eine Beschichtung der dreidimensionalen Struktur 10 ausgebildet werden und/oder eine Diffusion von Bestandteile des flüssigen Kühl- und Stützmittels 41 in die Oberfläche der dreidimensionalen Struktur bewirkt werden, die die dreidimensionale Struktur 10 härten

bzw. vor Korrosion schützen kann.

Wird beispielsweise Eisen oder eine Eisenlegierung als flüssiger metallischer Werkstoff eingesetzt, kann bei gleichzeitiger Verwendung von Zink oder einer Zinklegierung als flüssiges Kühl- und Stützmittel 41 eine Feuerverzinkung der dreidimensionalen Struktur 10 erzielt werden. Gegebenenfalls kann dazu die vollständig oder teilweise erstellte dreidimensionale Struktur 10 z.B. aus dem flüssigen Kühl- und Stützmittel 41 gehoben werden oder das flüssige Kühl- und Stützmittel 41 kann aus dem Behälter 1 abgeleitet und wieder eingeleitet werden, nachdem die dreidimensionale Struktur 10 bis unter den Schmelzpunkt des Zinks bzw. der Zinklegierung abgekühlt ist.

Um alle Schichten einer vollständig ausgebildeten, dreidimensionalen Struktur 10 auf diese Weise zu beschichten bzw. einer Diffusion zugänglich zu machen, kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren der Flüssigkeitsspiegel 4 optional am Ende des Druckvorgangs über die gebildete dreidimensionale Struktur 10 hinaus angehoben werden, sodass die dreidimensionale Struktur 10 rundherum vollständig vom flüssigen Kühl- und Stützmittel 41 bedeckt ist.

Weiters ist es bei einem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, den Flüssigkeitsspiegel 4 jeweils nach der Ausbildung ausgewählter, insbesondere aller, bereits ausgebildeten Schichten S der dreidimensionalen Struktur 10 über die als nächstes zu überlagernde Oberfläche O„.1 der zuletzt vollständig ausgebildeten Schicht S,.+ hinaus angehoben wird. Dabei wird die als nächstes zu überlagernde Oberfläche O„.1 vom flüssigen Kühl- und Stützmittel 41 bedeckt, und der Flüssigkeitsspiegel 4 kann oberhalb der als nächstes zu überlagernde Oberfläche O„.1 gehalten werden, bis die Beschichtung der als nächstes zu überlagernden Oberfläche O„.1 abgeschlossen ist. Der Flüssigkeitsspiegel 4 kann, je nach Beschichtungsart z.B. für einen vorgegebenen Zeitraum von jeweils beispielsweise 0,1 bis 5 s oberhalb der als nächstes zu überlagernde Oberfläche O„.14 gehalten werden. Derart kann auch die jeweils als nächstes zu überlagernde Oberfläche O,„.4 durch das flüssige Kühl- und Stützmittel 41 beschichtet werden bzw. können Bestandteile aus dem flüssigen Kühl- und Stützmittel 41 in diese Oberfläche diffundieren.

Anschließend wird der Flüssigkeitsspiegel 4 vor dem Aufbringen der als nächstes auszubildenden Schicht S, der dreidimensionalen Struktur 10 wieder in einen Bereich von 1 bis 10 Schichtdicken unterhalb der jeweils zu überlagernden Oberfläche O„.4 abgesenkt und die nächste Schicht wird darauf gedruckt bzw. aufgebracht.

Fig. 3 zeigt eine Detailausschnitt aus einem zweiten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung 100 mit der vorteilhafterweise ein gezielter zeitlicher und räumlicher Temperaturgradient eingestellt werden kann. Wie in Fig. 3 ersichtlich ist, umfasst die Anordnung 100 im zweiten Ausführungsbeispiel zwei Heiz-/Kühlelemente 9a, 9b, beispielsweise zwei Peltierelemente, mittels denen die räumliche

Temperaturverteilung im flüssigen Kühl- und Stützmittel 41 gezielt reguliert werden kann.

Beispielsweise kann das erste Heiz-/Kühlelement 9a vertikal und gegebenenfalls auch horizontal verstellbar sein, sodass es beim Anheben oder Absenken des Flüssigkeitsspiegel 4 mitgeführt werden kann, sodass es sich stets gerade unterhalb der Oberfläche des Flüssigkeitsspiegels 4 befindet. Das zweite Heiz-/Kühlelement 9b ist im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 im Bereich des Bodens des Behälters 1 montiert und kann ebenfalls vertikal und gegebenenfalls horizontal verstellbar sein.

Wie in Fig. 3 schematisch angedeutet ist, heizt das erste Heiz-/Kühlelement 9a das

flüssige Kühl- und Stützmittel 41, dessen Temperatur bereits zumindest der jeweiligen Schmelztemperatur entspricht, weiter darüber hinaus auf. Das zweite Heiz-/Kühlelement

9b kann im Vergleich zum ersten Heiz-/Kühlelement 9a das flüssige Kühl- und Stützmittel 41 weniger stark aufheizen oder kühlen, jedoch nur insoweit, als die Temperatur des flüssigen Kühl- und Stützmittels 41 stets oberhalb dessen Schmelztemperatur bleibt. Auf diese Weise wird im zweiten Ausführungsbeispiel ein linearer Temperaturgradient im flüssigen Kühl- und Stützmittel 41 bzw. ein Temperaturanstieg von z.B. dem Boden des Behälters 1 in Richtung der Oberfläche des Flüssigkeitsspiegels 4 erzielt. Dies kann eine noch gezieltere Steuerung der Bildung eines gewünschten Gefüges im metallischen Werkstoff der dreidimensionalen Struktur 10 erleichtern.

Wie bereits zuvor erwähnt, kann ein erfindungsgemäßes Verfahren bzw. eine erfindungsgemäße Vorrichtung 100 analog auch für das 3D-Drucken von dreidimensionalen Strukturen 10 mit flüssigen anorganischen Glaswerkstoffen verwendet werden. Beispielsweise kann als flüssiger Werkstoff ein silikatisches Glas wie z.B. Quarzglas mit einer Dichte von z.B. 2,2 g/cm® und einem Schmelzpunkt von ca. 1700 °C eingesetzt und mit einer Aluminiumlegierung als flüssigem Kühl- und Stützmittel 41 kombiniert werden. Eine derartige Aluminiumlegierung kann z.B. einen Schmelzpunkt von ca. 660 °C und eine Dichte von 2,7 g/cm® aufweisen. Bei einer derartigen Kombination von flüssigem Glaswerkstoff und flüssigem Kühl- und Stützmittel 41 ist es vorteilhafterweise möglich, die gedruckten Glasstrukturen optimal zu stützen und Wärme aus den bereits erstellten Schichten S abzuführen.

Sind im verwendeten flüssigen Kühl- und Stützmittel 41, beispielsweise der zuvor erwähnten Aluminiumlegierung, Elemente wie z.B. Eisen, Silber, oder Kupfer vorhanden, kann es im Kontakt mit dem flüssigen Kühl- und Stützmittel 41 zur Ausbildung einer Färbung des Glaswerkstoffs kommen, bzw. derart eine gezielte Färbung erzeugt werden.

Wie zuvor bereits erwähnt, werden unter anorganischen Gläsern im Zusammenhang mit der Erfindung alle metallischen und nicht metallischen anorganischen Gläser verstanden. Nicht darunter fallen organische Gläser, d.h. z.B. Polymermaterialien. Unter metallischen Gläsern sind Metall- oder Metall-und-Nichtmetall-Legierungen, die auf atomarer Ebene keine kristalline, sondern eine amorphe Struktur aufweisen und metallische Leitfähigkeit zeigen, zu verstehen. Weitere Beispiele für nicht metallische anorganische Gläser sind neben nichtoxidischen Halogenid- und Chalkogenidgläsern, oxidische Gläser wie phosphatische und silikatische Gläser, oder Boratgläser.

Claims

1. Verfahren zum 3D-Drucken von dreidimensionalen Strukturen (10) mit einem flüssigen metallischen Werkstoff oder einem flüssigen anorganischen Glaswerkstoff, wobei die jeweilige dreidimensionale Struktur (10) auf einem in einem Behälter (1) angeordneten Drucktisch (2) ausgebildet wird, indem flüssiger Werkstoff mittels eines Druckkopfs (3) schichtweise mit einer jeweils vorgegebenen Schichtdicke (d) auf dem Drucktisch (2) aufgebracht wird,

wobei zunächst auf dem Drucktisch (2) eine Grundschicht (S+) der dreidimensionalen Struktur (10) mit einer ersten zu überlagernden Oberfläche (O4) hergestellt wird und die weiteren Schichten (S) der dreidimensionalen Struktur (10) einander überlagernd auf der zu überlagernden Oberfläche (O„.4) der jeweils davor ausgebildeten Schicht (S,4) in Richtung normal zum Drucktisch aufgebracht werden, bis die dreidimensionale Struktur (10) vollständig ausgebildet ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

in dem Behälter (1) mittels eines in den Behälter (1) eingeleiteten flüssigen Kühl- und Stützmittels (41) ein Flüssigkeitsspiegel (4) erzeugt wird,

- wobei der Flüssigkeitsspiegel (4) mit steigender Anzahl der ausgebildeten Schichten (S) der dreidimensionalen Struktur (10) derart in einem Bereich von 1 bis 10 Schichtdicken (d) unterhalb der jeweils zu überlagernden Oberfläche (O„.1) eingestellt wird, dass die jeweils zu überlagernde Oberfläche (O„.1) der zuletzt vollständig ausgebildeten Schicht (S„.1) vor dem Aufbringen der als nächstes auszubildenden Schicht (S„) der dreidimensionalen Struktur (10) frei von flüssigem Kühl- und Stützmittel (41) ist und

- wobei das flüssige Kühl- und Stützmittel (41) annähernd die gleiche Dichte aufweist wie der flüssige Werkstoff, sodass während der fortschreitenden Ausbildung der dreidimensionalen Struktur (10) ein Großteil der auf die bereits ausgebildeten Schichten wirkenden Gewichtskräfte kompensiert wird.

2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels zumindest einer Temperaturregeleinheit die Temperatur des flüssigen Kühl- und Stützmittels (41) im Behälter (1) einstellbar und regelbar ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein gezielter zeitlicher und/oder räumlicher Temperaturgradient innerhalb des flüssigen Kühl- und Stützmittels (41) ausgebildet wird, sodass die bereits ausgebildeten Schichten (S) der dreidimensionalen Struktur (10) mit einer definierten Abkühlrate beaufschlagt werden.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als flüssiges Kühl- und Stützmittel (41) geschmolzenes Metall oder eine geschmolzene Metalllegierung oder eine metallische Suspension eingesetzt wird.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssige Kühl- und Stützmittel (41) im Wesentlichen die gleiche Dichte wie der flüssige Werkstoff, insbesondere zwischen 60% und 140%, vorzugsweise zwischen 80 % und 120 % der Dichte des Werkstoffs, aufweist.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Umwälzelements (5) eine definierte Strömung oder Umwälzung im flüssigen Kühl- und Stützmittel (41) erzeugt und derart eine homogene Temperaturverteilung im flüssigen Kühl- und Stützmittel (41) eingestellt wird.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsspiegel (4) über die gebildete dreidimensionale Struktur (10) hinaus angehoben wird, nachdem alle Schichten (S) der dreidimensionalen Struktur (10) vollständig ausgebildet sind.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsspiegel (4) nach der Ausbildung ausgewählter, insbesondere aller, Schichten der dreidimensionalen Struktur (10) über die als nächstes zu überlagernde Oberfläche (O,.1) der zuletzt vollständig ausgebildeten Schicht (S„.14) hinaus angehoben wird, insbesondere für einen vorgegebenen Zeitraum von 0,1 bis 5 s oberhalb der als nächstes zu überlagernden Oberfläche (O..4) gehalten wird, und anschließend vor dem Aufbringen der als nächstes auszubildenden Schicht (S,) der dreidimensionalen Struktur (10), insbesondere wieder, in einen Bereich von 1 bis 10 Schichtdicken (d) unterhalb der jeweils zu überlagernden Oberfläche (O..1) abgesenkt wird.

10. Vorrichtung (100) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend

- einen in einem Behälter (1) angeordneten und als Auflage für die zu erstellende dreidimensionale Struktur (10) dienenden Drucktisch (2), - einen, insbesondere mit einem mit flüssigem Werkstoff gefüllten Werkstoffreservoir verbundenen, Druckkopf (3) zur schichtweisen Aufbringung von flüssigem Werkstoff mit einer vorgegebenen Schichtdicke zur Ausbildung der dreidimensionalen Struktur (10) auf dem Drucktisch (2), dadurch gekennzeichnet, - dass die Vorrichtung (100) zumindest eine an den Behälter (1) angeschlossene Zuleitung (51) umfasst, wobei die Zuleitung den Behälter (1) mit zumindest einem Reservoir, das mit einem flüssigen Kühl- und Stützmittel (41) befüllbar ist, verbindet und wobei die Zuleitung (51) dazu ausgebildet ist, flüssiges Kühl- und Stützmittel (41) aus dem zumindest einen Reservoir in den Behälter (1) zu leiten, und - dass die Vorrichtung (100) eine Steuereinheit (6) und zumindest eine Füllstandsregelungseinheit (5) umfasst, wobei die Steuereinheit (6) mit der zumindest einen Füllstandsregelungseinheit (5) verbunden ist und wobei die Steuereinheit (6) dazu ausgebildet ist, die zumindest eine Füllstandsregelungseinheit (5) anzusteuern, den Flüssigkeitsspiegel (4) mit steigender Anzahl der ausgebildeten Schichten der dreidimensionalen Struktur (10) derart in einem Bereich von 1 bis 10 Schichtdicken (d) unterhalb der jeweils zu überlagernden Oberfläche (O„-1) der zuletzt vollständig ausgebildeten Schicht (S„-4) einzustellen, dass die jeweils zu überlagernde Oberfläche (O1) der zuletzt vollständig ausgebildeten Schicht (S„.14) vor dem Aufbringen der als nächstes auszubildenden Schicht (S„) der dreidimensionalen Struktur (10) frei von flüssigem Kühl- und Stützmittel (41) ist.

11. Vorrichtung (100) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100) zumindest eine, insbesondere mit der Steuereinheit (6) verbundene, Temperaturregeleinheit umfasst, die dazu ausgebildet ist, die Temperatur des flüssigen Kühl- und Stützmittels (41) im Behälter (1) einzustellen und zu regeln.

12. Vorrichtung (100) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturregeleinheit dazu ausgebildet ist, einen gezielten zeitlichen und/oder räumlichen Temperaturgradienten im flüssigen Kühl- und Stützmittel (41) einzustellen, sodass die bereits ausgebildeten Schichten der dreidimensionalen Struktur (10) mit einer definierten Abkühlrate beaufschlagt werden.

14. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucktisch (2) und/oder der Druckkopf (3) und/oder der Behälter (1) höhenverstellbar ist.

15. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucktisch (2) und/oder der Behälter (1) horizontal verstellbar: und insbesondere waagrecht ausrichtbar, ist und/oder dass der Druckkopf (3) und/oder der Behälter (1) horizontal verstellbar ist.

16. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100) eine Haltevorrichtung (7) zur Fixierung zumindest der Grundschicht (S+), und insbesondere weiterer Schichten, der dreidimensionalen Struktur (10) auf dem Drucktisch umfasst.

17. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zumindest ein im Behälter (1) angeordnetes Umwälzelement (8) umfasst, wobei das zumindest eine Umwälzelement (8) dazu ausgebildet ist, eine definierte Strömung oder Umwälzung im flüssigen Kühl- und Stützmittel (41) zu erzeugen und derart eine homogene Temperaturverteilung im flüssigen Kühl- und Stützmittel (41)

einzustellen.

18. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstandsregelungseinheit (5) eine, insbesondere an die Zuleitung (51) angeschlossene, Pumpe umfasst, wobei die Pumpe dazu ausgebildet ist, flüssiges Kühlund Stützmittel (41) in den Behälter (1) einzubringen und/oder flüssiges Kühl- und Stützmittel (41) aus dem Behälter (1) auszubringen.