AT524916A2

AT524916A2 - Vorrichtung und Verfahren zum Entfernen von Hilfsmaterial 3D-gedruckter Werkstücke

Info

Publication number: AT524916A2
Application number: ATA50906/2021A
Authority: AT
Original assignee: Xioneer Systems Gmbh
Priority date: 2021-03-23
Filing date: 2021-11-12
Publication date: 2022-10-15
Also published as: AT524915A2

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen von Hilfsmaterial 3D-gedruckter Werkstücke (1), insbesondere zum Entfernen von in einer Löseflüssigkeit (3) löslichem Stützmaterial, wobei eine Trommel (8) zur Aufnahme mindestens eines Werkstücks (1) vorgesehen ist, wobei die Trommel (8) zum Lösen des Hilfsmaterials zumindest teilweise mit der Löseflüssigkeit (3) gefüllt ist, wobei die Löseflüssigkeit (3) zum Lösen des Hilfsmaterials geeignet und/oder eingerichtet ist, und wobei ein Drehantrieb (7) vorgesehen ist, der die Trommel (8) zum Lösen des Hilfsmaterials in Drehung versetzt.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Entfernen von Hilfsmaterial 3D-gedruckter Werkstücke

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.

Beim Herstellen von 3D-gedruckten Werkstücken, also insbesondere beim Herstellen von Werkstücken durch additive Fertigung, ist es bekannt, Hilfsmaterial zu verwenden, das den Aufbau komplex geformter dreidimensionaler Teile ermöglicht. Bei der Herstellung von Werkstücken durch schichtweises Auftragen eines aufgeschmolzenen Kunststoffs müssen zur Bildung auskragender Teile oft Stützstrukturen mitgedruckt werden. Diese Stützstrukturen werden gemäß Stand der Technik nach Fertigstellung des Werkstücks abgebrochen. An den Übergangsstellen zur Stützstruktur ist die Oberfläche des Werkstücks dadurch oft beeinträchtigt. Insbesondere können Grate

zurückbleiben, die in einem gesonderten Arbeitsschritt entfernt werden müssen. Um dies zu vermeiden, ist es bekannt, Stützstrukturen aus einem Hilfsmaterial bzw.

Stützmaterial zu drucken, das durch ein Lösungsmittel aufgelöst werden kann. Das Lösungsmittel ist so gewählt, dass es zwar das Hilfsmaterial, also z.B. die Stützstruktur

auflöst, nicht aber das Werkstück selbst, womit nach einer gewissen Zeit das Werkstück zurückbleibt.

Die Verwendung von löslichem Stützmaterial im Vergleich zu Stützmaterial, welches

abgebrochen werden muss, weist einige Vorteile auf.

Wie erwähnt, sichert das Stützmaterial Überhänge, Brücken, Hohlräume usw. im Druckmodell während des Druckvorgangs. Damit das Stützmaterial diese Funktion zuverlässig erfüllen kann, muss es gut am Modell haften können. Anderenfalls kann es sich während des Druckvorgangs ablösen oder verrutschen, was dann zu einem Fehldruck führen könnte. Je höher die Haftung des Stützmaterials am Modell und am Drucksubstrat ist, desto zuverlässiger wirkt dessen Stützfunktion. Herkömmliche Stützmaterialien weisen meist eine derart starke Haftung an den Modellmaterialien auf, dass diese kaum mehr mechanisch abgebrochen werden können, ohne das Modell zu beschädigen. Insbesondere um nun das Problem des Ablösens oder Verrutschens des Stützmaterials während des Drucks zu vermeiden, werden lösliche Stützmaterialen

angeboten.

Besonders kleinere und schwer erreichbare Kavitäten lassen sich kaum mechanisch und händisch vom Stützmaterial befreien. Aber die Flüssigkeit erreicht schwer zugängige Stellen einfacher als ein Werkzeug. Somit können im Falle eines löslichen Stützmaterials diese Kavitäten wesentlich leichter mittels eines Lösungsmittels davon befreit werden.

Ein weiterer Vorteil des löslichen Stützmaterials liegt darin, dass dessen Entfernung ohne mechanische Werkzeuge erfolgen kann. Somit wird ein manueller Aufwand zum Abbrechen des Stützmaterial reduziert oder sogar komplett eliminiert. Die Lösung eines löslichen Stützmaterials kann selbsttätig durch Benetzen mit der Löseflüssigkeit erfolgen. Somit ist das lösliche Stützmaterial oft einfacher zu verwenden, schneller entfernbar, und schlussendlich wirtschaftlicher in der Anwendung.

Der Prozess wird gemäß Stand der Technik dadurch beschleunigt, dass das

Lösungsmittel in einem Becken in Bewegung versetzt wird. Insbesondere ist es

bekannt, am Boden eines Beckens ein Schaufelrad zu drehen, um so eine Strömung in dem Becken zu erzeugen. Die Funktionsweise dieser Vorrichtungen entspricht im

Wesentlichen der eines Magnetrührers.

Zudem ist es bekannt, Zu- und Ableitungen für das Lösungsmittel in dem Becken vorzusehen, und das Lösungsmittel mit einer leistungsstarken Pumpe durch diese

Öffnungen zu pumpen, um eine Strömung zu erzeugen.

In der Praxis kann es bei diesen Systemen jedoch zu Problemen kommen. Insbesondere kann es vorkommen, dass Teile des Werkstücks oder des Stützmaterials in die Pumpen gelangen und diese dadurch blockieren oder beschädigen. Zudem sind die durch das Schaufelrad oder die Pumpe generierten Strömungen relativ statisch, wodurch es in Bereichen mit geringerer Strömungsgeschwindigkeit zu einem sehr

langsamen Lösen des Hilfsmaterials kommt.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Entfernen von Hilfsmaterial 3D-gedruckter Werkstücke zu schaffen, die zuverlässig, rasch und schonend arbeiten. Insbesondere soll die Vorrichtung ein rasches Auflösen des Hilfsmaterials bewirken können. Überdies soll die Vorrichtung das Hilfsmaterial schonend entfernen, sodass die Werkstücke bei dem Verfahren nicht zerstört werden. Selbst wenn sich ein Teil des Hilfsmaterials oder des Werkstücks löst, soll die Vorrichtung dadurch nicht beeinträchtigt oder beschädigt werden. Das Verfahren soll bevorzugt unbeaufsichtigt durchgeführt werden können, eine sehr hohe

Betriebszuverlässigkeit bieten und möglichst weitgehend automatisierbar sein.

Die Aufgabe der Erfindung wird insbesondere durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entfernen von Hilfsmaterial 3D-gedruckter Werkstücke, insbesondere zum Entfernen von in einer Löseflüssigkeit löslichem Stützmaterial, wobei eine Trommel zur Aufnahme mindestens eines Werkstücks

vorgesehen ist, wobei die Trommel zum Lösen des Hilfsmaterials zumindest teilweise

mit der Löseflüssigkeit gefüllt ist, und wobei die Löseflüssigkeit zum Lösen des Hilfsmaterials geeignet und/oder eingerichtet ist.

Erfindungsgemäß soll ein Drehantrieb vorgesehen sein, der die Trommel zum Lösen des Hilfsmaterials in Drehung versetzt.

Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das mindestens eine Werkstück zum Entfernen des Hilfsmaterials im Wesentlichen frei schwimmend in der Trommel angeordnet ist oder angeordnet werden kann. Hierbei kann bei allen Ausführungsformen die Vorrichtung und das mindestens eine in der Vorrichtung angeordnete Werkstück als

Anordnung angesehen werden.

Es kann vorteilhaft sein, wenn eine flexible Schutzhülle, wie insbesondere ein Beutel aus einem netzartigen Gewebe, vorgesehen ist. Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass sich das mindestens eine Werkstück beim Lösen des Hilfsmaterials in der Schutzhülle befindet. Die Schutzhülle ist bevorzugt derart ausgestaltet, dass die Löseflüssigkeit durch die Schutzhülle hindurchtreten kann, um das Hilfsmaterial von einem Werkstück zu lösen. Beim Lösevorgang sind somit bevorzugt die Schutzhülle und die Trommel zumindest teilweise mit der Löseflüssigkeit gefüllt.

Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Werkstück in der Schutzhülle frei

schwimmend in der Trommel angeordnet ist.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Trommel eine öffenbare und schließbare Türe zur Einbringung und Entnahme des Werkstücks aufweist.

Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass eine verschließbare Flüssigkeitsöffnung

vorgesehen ist, die als Zulauf und/oder Ablauf für die Löseflüssigkeit wirkt.

Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Flüssigkeitsöffnung ein Ventil oder ein Absperrelement zur steuerbaren Zu- oder Ableitung der Löseflüssigkeit zugeordnet ist.

Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass eine Heizvorrichtung zur Beheizung der Löseflüssigkeit vorgesehen ist, wobei die Heizvorrichtung insbesondere die in der

Trommel angeordnete Löseflüssigkeit beim Lösen des Hilfsmaterials beheizt.

Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die drehbare Trommel im Wesentlichen flüssigkeitsdicht ausgebildet ist und dadurch als Behältnis für die Löseflüssigkeit wirkt.

Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die drehbare Trommel flüssigkeitsdurchlässig ausgebildet ist und Trommelöffnungen zum Durchtritt der Löseflüssigkeit aufweist. Gegebenenfalls ist hierbei vorgesehen, dass die Trommel in die Löseflüssigkeit ragt oder in der Löseflüssigkeit angeordnet ist, die innerhalb eines feststehenden Behältnisses angeordnet ist, womit auch die Trommel zumindest teilweise mit

Löseflüssigkeit gefüllt ist.

Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass mindestens ein Strömungselement von der drehbar angetriebenen Trommel in die Löseflüssigkeit ragt, wobei das Strömungselement zur Bewegung der Löseflüssigkeit und insbesondere Erzeugung einer Turbulenz eingerichtet ist.

Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Löseflüssigkeit im Wesentlichen unbewegt oder stillstehend im Behältnis angeordnet ist, und nur durch die Drehung der Trommel und gegebenenfalls deren Strömungselement durchmischt oder in Bewegung versetzt

wird.

Gegebenenfalls betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Entfernen von Hilfsmaterial 3Dgedruckter Werkstücke, insbesondere zum Entfernen von löslichem Stützmaterial,

bevorzugt in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Es ist vorteilhaft, wenn das Hilfsmaterial dadurch vom Werkstück entfernt wird, dass das mindestens eine Werkstück in einer Trommel angeordnet wird, dass die Trommel zum Lösen des Hilfsmaterials zumindest teilweise mit der Löseflüssigkeit gefüllt ist oder

wird, wobei die Löseflüssigkeit zum Lösen des Hilfsmaterials geeignet und/oder

eingerichtet ist, und dass die Trommel zum Lösen des Hilfsmaterials von einem

Drehantrieb in Drehung versetzt wird.

Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das mindestens eine Werkstück zum Entfernen

des Hilfsmaterials im Wesentlichen frei in der Trommel schwimmt.

Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass eine Heizvorrichtung die Löseflüssigkeit beheizt, wobei die Heizvorrichtung insbesondere die in der Trommel angeordnete Löseflüssigkeit beim Lösen des Hilfsmaterials beheizt. Die Löseflüssigkeit sollte die Heizvorrichtung möglichst effektiv umströmen, sodass ein guter Wärmeübergang gewährleistet ist und Verdampfung an der Oberfläche der Heizvorrichtung vermieden

wird.

Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Hilfsmaterial bei der Bewegung des Werkstücks in der Löseflüssigkeit gelöst wird.

Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Hilfsmaterial zusätzlich durch die Bewegung des Werkstücks durch die Löseflüssigkeit mechanisch abgelöst wird.

In den meisten Fällen kann der Lösevorgang durch erhöhte Temperatur beschleunigt werden. Die Temperatur sollte gesteuert bzw. geregelt werden, damit das Werkstück

nicht deformiert wird.

Die Beheizung kann innenliegend oder über die Behälterwand erfolgen. Ebenso könnte ein Teilstrom aus dem Behälter durch eine Beheizungszone oder einen Wärmetauscher geführt werden. Die Löseflüssigkeit kann gegebenenfalls vorgeheizt zugegeben

werden.

Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Behältnis und/oder die Trommel eine Öffenbare und schließbare Türe zur Einbringung und Entnahme des Werkstücks aufweist. Die Türe kann beispielsweise oben oder seitlich vorgesehen bzw. angebracht

sein.

Gegebenenfalls ist eine Trocknungsvorrichtung vorgesehen, die das vom Hilfsmaterial befreite Werkstück trocknet.

Gegebenenfalls kann die Bewegungsvorrichtung nach dem Lösen des Hilfsmaterials bei aus dem Behältnis entferntem Lösemittel mit einer höheren Drehzahl gedreht werden, um am Werkstück anhaftende Löseflüssigkeit von diesem durch Fliehkraft zu entfernen.

Alternativ oder zusätzlich kann eine Trocknungsvorrichtung vorgesehen sein, die beispielsweise erwärmte Luft, insbesondere Heißluft, durch das Behältnis und/oder die Trommel leitet, um die am Werkstück anhaftende Löseflüssigkeit zu verdampfen.

Um eine Trocknung des Werkstücks zuverlässig durchführen zu können, sollte die Temperatur der Luft gesteuert oder geregelt sein, um die Verformung des Werkstücks bei einer zu hohen Lufttemperatur zu vermeiden. Alternativ kann eine vorgetrocknete

Luft mit einem niedrigen Taupunkt eingebracht werden.

Gegebenenfalls ist ein Füllstandsensor vorgesehen, der eine Steuerung des Füllstands des Behältnisses bzw. der Trommel erlaubt. Beispielsweise kann dieser Füllstandsensor eine im Bereich der Lagerung des Behältnisses oder der Trommel vorgesehene Wiegeeinrichtung sein. Alternativ können herkömmliche Füllstandeinrichtungen vorgesehen sein. Die Füllstandmessung ermöglicht die Wahl

einer gewissen Füllung des Behältnisses mit der Löseflüssigkeit.

Insbesondere kleinere Werkstücke können in Netzen oder durchströmbaren Beuteln

angeordnet werden.

Eine aktive Bewegung der Löseflüssigkeit durch Pumpen, Propeller, Düsen etc soll oder kann entfallen. Bevorzugt sollen durch die Bewegung des Werkstücks durch die Flüssigkeit Turbulenzen direkt am Werkstück erzeugt werden. Dadurch sind die Turbulenzen deutlich stärker und effektiver. Der Lösevorgang wird dadurch beschleunigt.

Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Hilfsmaterial bei der Bewegung des

Werkstücks in der Löseflüssigkeit gelöst wird.

Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Hilfsmaterial zusätzlich durch die Bewegung des Werkstücks durch die Löseflüssigkeit, zumindest in Teilen, mechanisch abgelöst

wird.

Obwohl die Erfindung grundsätzlich nicht auf die Verwendung einer speziellen Löseflüssigkeit eingeschränkt ist, ist bevorzugt vorgesehen, dass das Hilfsmaterial ein durch eine Lauge bzw. ein in einer Lauge lösliches Hilfsmaterial ist. Die Lauge, in der sich das Hilfsmaterial gelöst hat, kann nach der Bearbeitung des Werkstücks einfach ins Abwasser abgeleitet werden. Gegebenenfalls ist ein Tank vorgesehen, in dem die Lauge gespeichert ist, um sie in das Behältnis einzuleiten. Je nachdem, wieviel Hilfsmaterial bereits in der Lauge gelöst ist, kann die Lauge wieder zurück in den Tank

geführt werden, um erneut zum Entfernen von Hilfsmaterial verwendet zu werden.

Einige Hilfsmaterialien lösen sich beispielsweise direkt in Wasser. Das gelöste Material kann mit der Löseflüssigkeit leicht vom Werkstück getrennt werden. Ein weiterer

Waschschritt mit frischer Flüssigkeit kann das Ergebnis weiter verbessern.

Das Hilfsmaterial Polystyrol (PS) kann beispielsweise mit Limonene (Orangenöl) aufgelöst werden. Es gibt auch Hilfsmaterialien, welche mit Alkohol oder anderen Lösungsmitteln aufgelöst werden können.

Bevorzugt werden unbedenkliche Löseflüssigkeiten wie beispielsweise Wasser, schwache Laugen oder Säuren bzw. schwach basische oder saure Lösungen

verwendet, die gegebenenfalls in den Abfluss abgeleitet werden dürfen.

Beispielhaft können einige exemplarische Kombinationen von Hilfsmaterial mit einer

geeigneten Löseflüssigkeit und Werkstückmaterial genannt werden:

Werkstückmaterial: ABS, ASA, SAN, PA, PET, PC, PLA, aber auch andere;

Hilfsmaterial: laugenlösliche Thermoplaste von Carboxyl-Gruppen-haltigen Co- oder Terpolymeren auf Polyacrylat-Basis (Polycarbonsäuren) und/oder deren Mischungen

Werkstückmaterial: PLA, PET, aber auch andere;

Hilfsmaterial: Wasserlösliche Thermoplaste wie Polyvinylalkohol (PVOH oder PVA), Butendiol-Vinyl-Alkohol Copolymer (BVOH) oder Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC)

Werkstückmaterial: Objet®-Materialien von Stratasys Hilfsmaterial: Zugehörige Stützmaterialien der SUP-Serie

Werkstückmaterial: Photopolymere (z.B. Modelmaterialien der Marke Keyence) Hilfsmaterial: Wasserlösliche Materialien (z.B. Stützmaterialien der Marke Keyence)

Bevorzugt werden Thermoplaste mit hoher Erweichungstemperatur mit einem Stützmaterial kombiniert, welches ebenfalls einen höheren Wärmestand aufweist. Dies trifft beispielsweise auf spezialisierte, laugenlösliche Thermoplaste auf Polyacrylat-

Basis zu.

Es ist auch möglich organische (brennbare) Lösungsmittel zum Lösen des Stützmaterials zu verwenden. Hierzu sollte eine sorgfältige Absicherung gegen austretende Dämpfe vorgesehen sein. Auch ist darauf zu achten, dass keine elektrostatische Aufladung, kein Kurzschluss, oder keine starke Hitzebildung auftritt. Gegebenenfalls kann der Inneraum der Vorrichtung mit Inertgas gefüllt werden, um z.B. Explosionen zu verhindern. Ein Beispiel hier ist die Verwendung von Polystyrol als Stützmaterial in Verbindung mit z.B. ABS. Als Lösemittel wird häufig Limonen (Orangenöl) verwendet.

Für Hochleistungsthermoplaste wie Polyetherketone (PEEK) kann Polyethersulfon (PES), Polysulfon (PSU) oder Polyphenylsulfon (PPSU) als Stützmaterial verwendet werden. Denkbare Lösemittel sind hier Dichlormethan oder Tetrahydrofuran. Wegen der von organischen Lösemitteln ausgehenden Gesundheitsgefahr, sollten die Werkstücke unter adäquaten Bedingungen sorgfältig von absorbiertem Lösemittel befreit werden.

Die Mischungen von Stützmaterial und organischen Lösemitteln sind gegebenenfalls einer Sondermüll-Entsorgung zuzuführen. Wegen des hohen Aufwandes und Gefahr

werden solche Varianten in aller Regel nicht bevorzugt.

Durch Turbulenzen im Lösemittel in der Vorrichtung kann es zur verstärkten Schaumbildung in der Vorrichtung kommen. Um die Schaumbildung zu reduzieren, können Entschäumer, Schaumbremser oder Schaumverhüttungsmitteln vor dem oder

während des Lösevorgangs beigemischt werden.

In weiterer Folge werden exemplarische Ausführungsformen der Erfindung

beschrieben.

Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Trommel in einer ersten Phase des Betriebs in eine Richtung gedreht wird und in einer zweiten Phase in die entgegengesetzte Richtung. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Drehantrieb nach einer gewissen Dauer oder einer gewissen Anzahl an Umdrehungen die Drehrichtung umkehrt. Die Umkehrung der Bewegungsrichtung kann zur Verbesserung der Effizienz des Verfahrens und der Vorrichtung mehrmals erfolgen.

Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Drehachse des Drehantriebs im Wesentlichen horizontal verläuft. Auch die Rotationsachse der Trommel kann bevorzugt horizontal verlaufen. Insbesondere können die Rotationsachse der Trommel und die Drehachse des Drehantriebs koaxial angeordnet sein.

Alternativ kann die Drehachse der Bewegungsvorrichtung, insbesondere die Drehachse des Drehantriebs auch horizontal oder in eine andere beliebige Richtung verlaufen.

Die Türe zum Einbringen oder Herausnehmen der Werkstücke ist vorzugsweise im Bereich der Stirnseite der Trommel vorgesehen. Alternativ kann die Türe im Bereich des Mantels der Trommel vorgesehen sein. Die Öffnung der Trommel und/oder des Behältnisses kann auch von oben erfolgen, insbesondere wenn die Drehachse gekippt

ist oder vertikal gewählt wurde.

Die Trommel kann öffenbar ausgebildet sein oder sie weist so große Trommelöffnungen auf, dass die Werkstücke durch diese Öffnungen in die Trommel eingebracht werden

können.

Bevorzugt ist die Löseflüssigkeit vorerst im Wesentlichen unbewegt in dem Behältnis angeordnet. Durch das Betätigen der Bewegungsvorrichtung, insbesondere durch Drehung der Trommel, kann die Löseflüssigkeit dennoch in Bewegung versetzt werden.

Wird die Löseflüssigkeit durch die Bewegung der Trommel selbst in Bewegung versetzt, so kann die Bewegungsrichtung der Trommel umgekehrt werden, um wieder eine ausreichende Relativbewegung zum Werkstück herzustellen. Durch diese Vorgehensweise kann die Bildung von Turbulenzen am Werkstück verbessert werden,

um den Lösevorgang zu verbessern.

Alternativ oder zusätzlich kann mindestens ein Strömungselement vorgesehen sein, das die Strömung der Löseflüssigkeit derart beeinflusst, dass es zu einer ausreichenden Relativbewegung des Werkstücks gegenüber der Löseflüssigkeit kommt. Beispielsweise kann ein an der Trommel vorgesehenes Strömungselement die Löseflüssigkeit in Bewegung versetzen. Das Zusammenspiel von Schwerkraft, Zentrifugalkraft und gegebenenfalls einem Strömungselement, welches eine sich aufbauende Strömung ablenken und in Turbulenz versetzen kann, unterstützt den

Lösevorgang.

Gegebenenfalls kann vorgesehen sein, dass die Effizienz der Vorrichtung und des Verfahrens dadurch verbessert wird, dass die Löseflüssigkeit durch die Trommel und/oder das Strömungselement mitgezogen wird, um in einem anderen Bereich

abzutropfen. Gegebenenfalls kann vorgesehen werden, dass Strömungselemente als

Schöpfaufbauten in der Trommel wirken, welche während der Drehung die Flüssigkeit mitnehmen und anschließend von oben auf die Werkstücke beregnen.

Gegebenenfalls können kleine frei schwimmende Gegenstände mit rauen Oberflächen wie Bürsten oder Schwämme dem Behälter zugegeben werden. Diese reiben während des Lösevorgangs am Hilfsmaterial und dienen somit der mechanischen Unterstützung des Lösevorganges. Weiterhin entfernen diese Gegenstände mögliche Ablagerungen an der Trommel oder am Werkstück. Faser- oder Schwamm-artige Gebilde, die gegebenenfalls im Behältnis angebracht sind, können kleine Partikel aus der Waschlösung binden oder filtern, bevor diese Partikeln die Oberflächen von

Werkstücken oder Maschinenteilen kontaminieren.

Die Intensität von lokalen Turbulenzen kann in einfacher Weise über die Bewegungscharakteristik der Trommel eingestellt werden. So kann die Vorrichtung eine passende Turbulenz einstellen, um eine hohe Lösekraft zu erreichen ohne dabei das Werkstück zu beschädigen.

Durch geeignet angebrachte Sichtfenster kann der Lösevorgang von außen fortwährend beobachtet werden, um Informationen über den Lösefortschritt zu gewinnen. Es können

auch Kameras eingesetzt werden.

In allen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass die Löseflüssigkeit zwar grundsätzlich ruhend in dem Behältnis angeordnet ist, aber durch die Trommel

verwirbelt bzw. bewegt wird.

In allen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung mindestens eine horizontal oder mindestens eine vertikal angeordnete Welle aufweist. An der mindestens einen Welle kann die Trommel angeordnet sein. Die mindestens eine Welle kann sich beidseitig von der Trommel in Richtung des Gehäuses der Vorrichtung erstrecken. Gegebenenfalls kann die Trommel beidseitig über die mindestens eine Welle mit dem Gehäuse verbunden sein.

Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass eine Bewegungsvorrichtung, insbesondere der

Drehantrieb, eine Bewegung, insbesondere eine Drehbewegung, auf die Welle

überträgt und dadurch insbesondere die Trommel in Bewegung, insbesondere in eine Drehung, gesetzt wird.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann unter einer vertikalen Welle eine Welle oder ein Teil einer Welle verstanden werden, welche, insbesondere im Wesentlichen, senkrecht zum Boden angeordnet ist, auf welchem die Vorrichtung steht.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann unter einer horizontalen Welle eine Welle oder ein Teil einer Welle verstanden werden, welche, insbesondere im Wesentlichen, waagrecht zum Boden angeordnet ist, auf welchem die Vorrichtung steht.

Gegebenenfalls kann die Vorrichtung eine Bremsvorrichtung aufweisen, wobei die Bremsvorrichtung zur Abbremsung der Bewegung, insbesondere der Drehung, der Trommel eingerichtet ist.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung, insbesondere das Behältnis und/oder die Trommel, zwei öffenbare und schließbare Türen zum Einbringen oder Herausnehmen der Werkstücke aufweist. Gegebenenfalls können die beiden Türen gegenüberliegend an der Vorrichtung, insbesondere an dem Behältnis und/oder an der Trommel, angeordnet sein. Insbesondere können durch beide Türen Werkstücke in die Vorrichtung, insbesondere das Behältnis und/oder die Trommel, eingebracht werden. Gegebenenfalls kann die Türe, insbesondere die beiden Türen, im Bereich der Mantelfläche oder Längsseite des Behältnisses und/oder der Trommel vorgesehen sein. Es kann also gegebenenfalls möglich sein die Vorrichtung, insbesondere das Behältnis und/oder die Trommel, von beiden Seiten zu beladen und entladen.

Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Türe eine Verriegelungsvorrichtung aufweist, sodass die Türe bei einer Bewegung des Behältnisses und/oder der Trommel verschlossen und/oder verriegelt ist.

Die Türe kann eine Breite im Bereich zwischen 10 cm bis einschließlich 100 cm,

insbesondere im Bereich zwischen 70 cm bis einschließlich 80 cm, aufweisen. Die Breite und Höhe der Türe kann, insbesondere die Größe, bevorzugt des Durchmessers,

der Trommel betragen. Die Breite und Höhe der Türe kann größer als der Durchmesser der Trommel sein. Die Breite und Höhe der Türe kann gegebenenfalls mindestens die Hälfte der Größe, insbesondere des Durchmessers, der Trommel betragen. Die Breite und Höhe der Türe kann gegebenenfalls auch größer als die Hälfte der Größe,

insbesondere als der Durchmesser, der Trommel sein.

Die Türe kann eine Höhe im Bereich zwischen 10 cm bis einschließlich 100 cm,

insbesondere im Bereich zwischen 30 cm bis einschließlich 40 cm, aufweisen.

Die Türe kann als Schiebetür, Anschlagtür und/oder Klapptür ausgebildet sein.

Die Trommeln können als Trommel mit Y-Kammer, insbesondere als Trommel mit 3 Kammern, oder als Pullmann-Trommel, insbesondere als Trommel mit 2 Kammern,

ausgebildet sein.

Insbesondere kann die Vorrichtung, das Gehäuse der Vorrichtung, das Behältnis und/oder die Trommel aus Edelstahl bestehen oder Edelstahl umfassen.

Gegebenenfalls ist eine Steuerungseinrichtung mit einer Bedienschnittstelle vorgesehen, die dem Benutzer die Bedienung der Vorrichtung ermöglicht und/oder erlaubt. Insbesondere kann durch die Steuerungseinrichtung die Bewegungsvorrichtung, die Zuführung der Löseflüssigkeit, insbesondere die Zuführung der, gegebenenfalls solvensfreien, Flüssigkeit, bevorzugt des Wassers und/oder des Solvens, bevorzugt des Lösepulvers, und/oder das mindestens eine Ventil gesteuert und/oder geregelt werden.

Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass für die Dosierung des Solvens, insbesondere des Lösepulvers, eine Dosiervorrichtung vorgesehen ist. Diese Dosiervorrichtung kann über die Steuerungseinrichtung gesteuert und/oder geregelt werden. Diese Dosiervorrichtung kann zur Eindosierung des Solvens eingerichtet sein. Die Dosiervorrichtung kann beispielsweise als Schlauchquetschpumpe ausgebildet sein.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass über den Füllstandsensor der Vorrichtung die Konzentration der Löseflüssigkeit, insbesondere das Verhältnis von Solvens, bevorzugt von Lösepulver, zur, gegebenenfalls solvensfreien, Flüssigkeit, insbesondere zum Wasser, in der Vorrichtung, insbesondere im Behältnis und/oder der Trommel, gesteuert und/oder geregelt wird.

Insbesondere kann die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet sein, über den Füllstandsensor den Füllstand der Löseflüssigkeit und/oder die Konzentration der Löseflüssigkeit einzustellen.

Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass über die Steuerungseinrichtung und/oder den Füllstandsensor ein vorab bestimmter Füllstand in der Vorrichtung, insbesondere im Behältnis und/oder der Trommel, einstellbar ist. Dadurch ist es gegebenenfalls möglich, dass die in der Vorrichtung angeordneten Werkstücke, insbesondere bei der Bewegung der Trommel, durch die Löseflüssigkeit bewegt und/oder in die Löseflüssigkeit, bevorzugt im Wesentlichen vollständig, getaucht werden. Insbesondere können dadurch die Werkstücke, insbesondere bei der Bewegung der Trommel, in die Löseflüssigkeit, im Wesentlichen vollständig, eingetaucht werden.

Insbesondere kann die Vorrichtung und/oder die Bewegungsvorrichtung dazu eingerichtet sein, die Trommel für eine Zeitdauer im Bereich von 5 Minuten bis einschließlich 3000 Minuten, insbesondere im Bereich von 15 Minuten bis einschlie ßlich 600 Minuten, gegebenenfalls von mehr als 90 Minuten, bevorzugt unterbrechungsfrei, zu bewegen und/oder zu drehen. Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Vorrichtung und/oder die Bewegungsvorrichtung derart ausgestaltet sind, dass eine Bewegung und/oder Drehung der Trommel für eine Zeitdauer im Bereich von 5 Minuten bis einschließlich 3000 Minuten, insbesondere im Bereich von 15 Minuten bis einschlie ßlich 600 Minuten, gegebenenfalls von mehr als 90 Minuten, bevorzugt unterbrechungsfrei, möglich ist. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Vorrichtung und/oder die Bewegungsvorrichtung dazu eingerichtet sind, die Trommel mit einer im Wesentlichen konstanten Drehzahl und/oder mit einer, insbesondere konstanten,

Umlaufgeschwindigkeit, insbesondere im Bereich von 0,1 Meter pro Sekunde bis 10

Meter pro Sekunde, bevorzugt 0,5 Meter pro Sekunde bis 5 Meter pro Sekunde, für die oben angeführten Zeitdauern zu drehen.

Insbesondere umfasst die Vorrichtung und/oder die Bewegungsvorrichtung eine Kühlvorrichtung, wobei die Kühlvorrichtung die Bewegungsvorrichtung kühlt. Durch die Kühlung der Bewegungsvorrichtung ist es gegebenenfalls möglich, dass die Bewegungsvorrichtung die Trommel unterbrechungsfrei dreht und/oder bewegt.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann unter unterbrechungsfrei verstanden werden, dass die Trommel mit einer im Wesentlichen konstanten Drehzahl und/oder stillstandsfrei gedreht und/oder bewegt wird.

Um den Lösevorgang zu beschleunigen, kann die Drehrichtung der Trommel in vorab festgelegten zeitlichen Abständen umgekehrt werden. Die Häufigkeit dieser Umkehrung der Drehrichtung der Trommel kann durch die Steuerungseinrichtung gesteuert

und/oder geregelt werden.

Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Entfernen von Hilfsmaterial 3Dgedruckter Werkstücke, insbesondere zum Entfernen von löslichem Stützmaterial, bevorzugt in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, umfassend, insbesondere weitere, folgende Schritte.

Gegebenenfalls Einbringen einer, gegebenenfalls solvensfreien, Flüssigkeit, insbesondere von Wasser, in die Vorrichtung, insbesondere in das Behältnis. Gegebenenfalls Messen und/oder Regelung der Menge der, insbesondere eingebrachten, gegebenenfalls solvensfreien, Flüssigkeit mittels eines Sensors, insbesondere des Füllstandsensors.

Gegebenenfalls Einbringen eines Solvens, insbesondere eines Lösepulvers, in die Vorrichtung, insbesondere in das Behältnis.

Gegebenenfalls Messen und/oder Regelung der Menge des, insbesondere eingebrachten, Solvens mittels eines Sensors, insbesondere des Füllstandsensors, und/oder der Dosiervorrichtung.

Gegebenenfalls kann, insbesondere mit dem Verfahren, die Konzentration der Löseflüssigkeit, insbesondere das Verhältnis des Solvens, bevorzugt des Lösepulvers, zur, gegebenenfalls solvensfreien, Flüssigkeit, insbesondere Wasser, in der Vorrichtung, insbesondere im Behältnis und/oder der Trommel, einstellbar sein.

Die Konzentration der Löseflüssigkeit kann im Bereich von 0,4 Gramm Lösungspulver pro Liter, gegebenenfalls solvensfreier, Flüssigkeit, insbesondere Wasser, bis einschließlich 100 Gramm Lösungspulver pro Liter, gegebenenfalls solvensfreier, Flüssigkeit, insbesondere Wasser, liegen. Gegebenenfalls können ersatzweise für Lösungspulver auch flüssige Solvenzen oder Detergenzien bevorzugt alkalische im Gemisch oder als Reinsubstanz, insbesondere zum Beispiel Aminoethanol, verwendet werden. Die Konzentration der Löseflüssigkeit kann im Bereich von 10 Gramm Lösungspulver pro Liter, gegebenenfalls solvensfreier, Flüssigkeit, insbesondere Wasser, bis einschließlich 34 Gramm Lösungspulver pro Liter, gegebenenfalls solvensfreier, Flüssigkeit, insbesondere Wasser, liegen. Die Konzentration der Löseflüssigkeit kann im Bereich von 5 Gramm Lösungspulver pro Liter, gegebenenfalls solvensfreier, Flüssigkeit, insbesondere Wasser, bis einschließlich 50 Gramm Lösungspulver pro Liter, gegebenenfalls solvensfreier, Flüssigkeit, insbesondere Wasser, liegen.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann unter Konzentration der Löseflüssigkeit das Verhältnis zwischen dem Solvens und der, gegebenenfalls solvensfreien, Flüssigkeit, insbesondere Wasser, verstanden werden.

Gegebenenfalls Bestimmen mindestens einer Abmessung des gedruckten Werkstücks mittels einer Abmessvorrichtung.

Gegebenenfalls Einbringen des gedruckten Werkstücks in die Vorrichtung,

insbesondere in die Trommel.

Gegebenenfalls Einbringen einer Löseflüssigkeit, insbesondere einer, gegebenenfalls solvensfreien, Flüssigkeit und/oder eines Solvens, in die Vorrichtung, insbesondere in das Behältnis.

Gegebenenfalls Messen und/oder Regelung der Menge der, insbesondere eingebrachten, Löseflüssigkeit mittels eines Sensors, insbesondere des Füllstandsensors, auf Basis der bestimmten Abmessung des Werkstücks. Gegebenenfalls ist das gedruckte Werkstück, insbesondere zumindest temporär,

bevorzugt im Wesentlichen vollständig, von der Löseflüssigkeit bedeckt.

Gegebenenfalls kann der Füllstand in der Vorrichtung, insbesondere in dem Behältnis und/oder der Trommel, mittels der Steuerungseinrichtung und/oder der Abmessvorrichtung derart eingestellt werden, dass die gedruckten Werkstücke, insbesondere bei der Bewegung der Trommel, bevorzugt im Wesentlichen vollständig, in die Löseflüssigkeit eingetaucht sind.

Die Trommel der Vorrichtung kann ein Volumen von 1 Liter bis einschließlich 10000 Liter, bevorzugt ein Volumen von 10 Liter bis einschlie ßlich 2000 Liter, insbesondere 20 Liter bis 1800 Liter, aufweisen. Insbesondere kann die Trommel der Vorrichtung ein Volumen von 30 Liter, 40 Liter, 50 Liter, 60 Liter, 70 Liter, 80 Liter, 90 Liter, 100 Liter, 110 Liter, 120 Liter, 600 Liter, 700 Liter, 800 Liter, 900 Liter, 1000 Liter, 1100 Liter, 1200 Liter, 1300 Liter, 1400 Liter, 1500 Liter, 1600 Liter, 1700 Liter, 1800 Liter und/oder 1900

Liter, aufweisen.

Um eine Unwucht der Trommel bei der Drehung minimieren zu können, ist es

gegebenenfalls vorteilhaft, die Trommel gleichmäßig zu beladen.

Die maximale Beladung kann sich im Wesentlichen nach der Geometrie der Werkstücke, der Struktur der Werkstücke und Anteil der Stützen, sowie nach Geometrie der Trommel richten. Die Menge an erforderlichem Lösungsmittel, welche zum Auflösen des Stützmaterials benötigt wird, kann gegebenenfalls aus dem Maschinenprogramm des additiven Fertigungsvorgangs des Werkstücks, insbesondere zum Beispiel GCODE, ermittelt werden. Insbesondere kann die Menge an erforderlichem Lösungsmittel an die Steuerungseinrichtung übermittelt werden, welche diese

gegebenenfalls einstellt. Gegebenenfalls leitet sich daraus ab, dass sich aus unterschiedlichen Geometrien der Stützstrukturen und der Modelle sowie unterschiedlichen Stützmaterialien eine breite Auswahl an möglichen

Lösungsmittelkonzentrationen und Füllmengen ergeben.

Der Durchmesser der Trommel kann 10 cm bis einschlie Blich 200 cm, insbesondere 40 cm, 50 cm, 60 cm, 70 cm, 80 cm, 90 cm, 100 cm, 110 cm, 120 cm, 130 cm, 140 cm

und/oder 150 cm, betragen.

Das Verhältnis zwischen dem Trommeldurchmesser und der Trommellänge kann gegebenenfalls im Bereich von 1:5 bis einschließlich 10:1 liegen (Durchmesser : Länge). Bevorzugt kann das Verhältnis zwischen dem Trommeldurchmesser und der Trommellänge im Bereich von 1:3 bis einschließlich 5:1 betragen (Durchmesser : Länge). Besonders bevorzugt kann das Verhältnis zwischen dem Trommeldurchmesser und der Trommellänge im Bereich zwischen 1:2 bis einschließlich 3:1 betragen

(Durchmesser : Länge).

Die Umlaufgeschwindigkeit der Trommel kann während des Lösevorgangs im Bereich von 0,1 Meter pro Sekunde bis einschließlich 10 Meter pro Sekunde, insbesondere 0,5 Meter pro Sekunde bis einschließlich 5 Meter pro Sekunde, bevorzugt 1 Meter pro Sekunde bis einschließlich 3 Meter pro Sekunde, betragen.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann unter Umlaufgeschwindigkeit der Trommel die tangentiale Geschwindigkeit am Rand, insbesondere an der Mantelfläche, der Trommel verstanden werden. Gegebenenfalls entspricht diese Umlaufgeschwindigkeit der Geschwindigkeit mit welcher das Werkstück durch die Flüssigkeit bewegt wird.

Die Heizvorrichtung kann als Dampfheizvorrichtung und/oder als elektrische Heizvorrichtung ausgebildet sein.

Bevorzugt ist die Heizvorrichtung, insbesondere von der Steuerungseinrichtung,

gesteuert und/oder geregelt, um eine bestimmte Temperatur oder ein Temperaturprofil bei dem Lösevorgang einzustellen.

Insbesondere betrifft die Erfindung die Verwendung einer Vorrichtung zum Entfernen von Hilfsmaterial 3D-gedruckter Werkstücke, insbesondere zum Entfernen von in einer Löseflüssigkeit löslichem Stützmaterial, wobei eine Trommel zur Aufnahme mindestens eines Werkstücks vorgesehen ist, wobei die Trommel zum Lösen des Hilfsmaterials zumindest teilweise mit der Löseflüssigkeit gefüllt ist, wobei die Löseflüssigkeit zum Lösen des Hilfsmaterials geeignet und/oder eingerichtet ist, und wobei ein Drehantrieb

vorgesehen ist, der die Trommel zum Lösen des Hilfsmaterials in Drehung versetzt.

Insbesondere betrifft die Erfindung die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Entfernen von Hilfsmaterial 3D-gedruckter Werkstücke.

Gegebenenfalls sind weitere Vorrichtungen, wie insbesondere Register, Schächte, Schubladen und/oder Regalböden, in der Trommel angeordnet, welche dazu eingerichtet sind, die Werkstücke in der Trommel, insbesondere auf unterschiedlichen

Ebenen zu beladen, zu verteilen und/oder zu fixieren.

Fig. 1 zeigt eine schematische Schrägansicht von Komponenten einer ersten Ausführungsform. Fig. 2 zeigt eine schematische Schrägansicht von Komponenten einer zweiten

Ausführungsform.

Wenn nicht anders angegeben, so entsprechen die Bezugszeichen folgenden Komponenten: Werkstück 1, Behältnis 2, Löseflüssigkeit 3, Bewegungsvorrichtung 5, Drehachse 6, Drehantrieb 7, Trommel 8, Trommelöffnung 9, Flüssigkeitsöffnung 10, Ventil 11, Heizvorrichtung 12, Türe 13, Strömungselement 14.

Fig. 1 zeigt eine schematische Schrägansicht von Komponenten einer ersten Ausführungsform. Zum Entfernen von Hilfsmaterial 3D-gedruckter Werkstücke 1 werden diese in eine Trommel 8 eingebracht. Hierzu ist eine öffen- und schließbare Türe 13 vorgesehen. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Trommel 8

flüssigkeitsdurchlässig ausgebildet und weist mehrere Trommelöffnungen 9 auf. Die

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Trommel 8 ist in einem Behältnis 2 angeordnet. Insbesondere kann das Behältnis 2 durch die Türe 13 verschlossen werden.

Bevorzugt ist das Hilfsmaterial ein Stützmaterial, das bei der Herstellung der Werkstücke 1 durch 3D-Druck mitgedruckt wird. Dieses Stützmaterial ist bevorzugt aus einem anderen Material als jener Teil des Werkstücks 1, von dem das Hilfsmaterial entfernt werden soll. Bevorzugt ist die Löseflüssigkeit 3 so gewählt, dass das Hilfsmaterial in der Löseflüssigkeit 3 löslich ist und in dieser aufgelöst werden kann. Zusätzlich kann ein Lösen des Hilfsmaterials auch durch ein mechanisches Lösen vom eigentlichen Werkstück 1 erfolgen.

In weiterer Folge wird die Türe 13 geschlossen und der Prozess kann gestartet werden. In einem ersten Schritt wird die Löseflüssigkeit 3 in das Behältnis 2 bzw. in die Trommel 8 eingeleitet bis ein bestimmter Füllstand erreicht ist. Gegebenenfalls kann die Trommel 8 vollständig oder auch nur teilweise mit der Löseflüssigkeit 3 gefüllt werden. Die Löseflüssigkeit 3 ist dazu geeignet und/oder eingerichtet, das Hilfsmaterial des Werkstücks 1 zu lösen. Zur Einleitung der Löseflüssigkeit 3 weist die Vorrichtung eine Flüssigkeitsöffnung 10 auf, die durch ein Ventil 11 geöffnet und geschlossen werden kann. Eine Steuerungseinrichtung übernimmt die Steuerung des Ventils 11 und gegebenenfalls auch die Steuerung bzw. die Regelung des Füllstandes.

Zur Verbesserung der Effizienz bei der Lösung des Hilfsmaterials ist eine Bewegungsvorrichtung 5 vorgesehen. Diese Bewegungsvorrichtung 5 umfasst einen Drehantrieb 7 zur Bewegung, insbesondere zu Drehung der Trommel 8.

Beim Lösevorgang sind die Werkstücke 1 bevorzugt frei schwimmend in der Trommel 8 angeordnet. Es können hierbei nur ein Werkstück 1 oder mehrere Werkstücke 1 in der

Trommel 8 angeordnet sein. Die Trommel 8 wird von dem Drehantrieb 7 um eine Drehachse 6 gedreht. Die

Drehachse 6 ist bevorzugt koaxial mit der Rotationsachse der Form der Trommel 8 angeordnet.

Zur weiteren Verbesserung der Effizienz der Vorrichtung kann zumindest ein Strömungselement 14 vorgesehen sein. Dieses Strömungselement 14 ist in der vorliegenden Ausführungsform an der Trommel 8, insbesondere an der Innenseite der Trommel 8 angebracht. Bei einer Bewegung der Trommel 8 wird dadurch auch das Strömungselement 14 bewegt. Das Strömungselement 14 erzeugt eine Turbulenz in der Löseflüssigkeit 3.

Gegebenenfalls können die Strömungselemente 14 derart ausgebildet sein, dass sie bei einer Drehung der Trommel 8 Löseflüssigkeit 3 aufnehmen, nach oben transportieren und an einer gewissen Stelle wieder abgeben. Die Strömungselemente 14 können dadurch als eine Art Schöpfwerk wirken, das die Löseflüssigkeit 3 von oben abtropfen lässt. Die Strömungselemente 14 können zum Beispiel als schräg angeordnete Lamellen ausgebildet sein.

Gegebenenfalls können die Strömungselemente 14 derart abgebildet sein, dass sie bei einer Drehung der Trommel 8 die Werkstücke 1 mitnehmen, nach oben transportieren und sie dort wieder in die Flüssigkeiten fallen lassen, um so den Lösevorgang zu

verbessern.

Zur weiteren Verbesserung der Effizienz der Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass der Drehantrieb 7 die Drehrichtung der Trommel 8 von Zeit zu Zeit umkehrt.

Die Werkstücke 1 sind bei diesem Vorgang bevorzugt frei schwimmend in der Löseflüssigkeit 3 angeordnet und nicht an der Trommel 8 oder an dem Behältnis 2 angebracht.

Zur weiteren Verbesserung der Effizienz der Vorrichtung kann eine Heizvorrichtung 12 zur Beheizung der Löseflüssigkeit 3 vorgesehen sein. Bevorzugt ist die Heizvorrichtung 12 gesteuert und/oder geregelt, um eine bestimmte Temperatur oder ein Temperaturprofil bei dem Lösevorgang einzustellen.

Die Temperatur sollte so hoch sein, dass das Lösen des Hilfsmaterials in der Löseflüssigkeit 3 verbessert ist, Jedoch sollte sie so niedrig sein, dass das Werkstück 1

nicht beschädigt oder zu stark erweicht wird.

In der vorliegenden Ausführungsform ist die Trommel 8 flüssigkeitsdurchlässig ausgebildet. Insbesondere weist die Trommel 8 eine Vielzahl an Trommelöffnungen 9 auf. Gegebenenfalls kann die Trommel 8 aus einem durchgehenden Material gebildet werden, das bei der Fertigung mit mehreren Trommelöffnungen 9 versehen wird. Ebenso kann die Trommel 8 ein gitterförmiges Gebilde wie beispielsweise eine käfigförmige Trommel 8 sein.

Die Trommel 8 ist im Behältnis 2 angeordnet. Wird nun das Behältnis 2 zumindest teilweise mit der Löseflüssigkeit 3 befüllt, so dringt die Löseflüssigkeit 3 durch die Trommelöffnungen 9 in die Trommel 8 ein. Dadurch ist auch die Trommel 8 zumindest

teilweise mit einer Löseflüssigkeit 3 gefüllt.

Fig. 2 zeigt eine schematische Schrägansicht von Komponenten einer zweiten Ausführungsform. Die mit Bezugszeichen versehenen Komponenten entsprechen den

Komponenten aus Fig. 1.

Die Werkstücke 1 sind innerhalb einer drehbar angetriebenen Trommel 8 angeordnet. Im vorliegenden Fall sind die Werkstücke 1 in einer flexiblen Schutzhülle angeordnet. Eine derartige flexible Schutzhülle kann selbstverständlich auch in der Ausführungsform der Fig. 1 verwendet werden, wie auch in der Ausführungsform der Fig. 2 die Werkstücke 1 direkt, also ohne Schutzhülle, in dem Behältnis 2 angeordnet sein

können.

In der Ausführungsform der Fig. 2 ist die Trommel 8 flüssigkeitsdicht ausgebildet und wirkt somit als Behältnis 2. Wiederum wird beim Lösevorgang die Trommel 8 durch eine Bewegungsvorrichtung 5 in Bewegung gesetzt. Insbesondere ist ein Drehantrieb 7 vorgesehen, der die Trommel 8 um die Drehachse 6 dreht. Der Vorgang zum Entfernen

des Hilfsmaterials entspricht bevorzugt jenem aus Fig. 1.

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Ein Unterschied der beiden Ausführungsformen besteht darin, dass bei Fig. 2 die Flüssigkeitsöffnung 10 zum Einbringen und Ableiten der Löseflüssigkeit 3 gegenüber den Zuleitungen so ausgerichtet werden muss, dass ein Einleiten bzw. ein Ableiten der Löseflüssigkeit 3 ermöglicht wird. Insbesondere kann bei Drehung der Trommel 8 die Flüssigkeitsöffnung 10 durch ein Ventil 11 verschlossen werden, um ein Austreten der Löseflüssigkeit 3 zu verhindern. In der vorliegenden Ausführungsform ist lediglich eine Flüssigkeitsöffnung 10 vorgesehen, die über ein Ventil 11 verschlossen werden kann. Zum Einleiten der Löseflüssigkeit 3 wird diese an der Zuleitung für die Löseflüssigkeit 3 positioniert. Zum Ableiten der Löseflüssigkeit 3 wird die Flüssigkeitsöffnung 10 an dem Abfluss positioniert. Durch Steuerung des Ventils 11 kann ein Flüssigkeitstransport

bewirkt werden.

Die Trommel 8 kann auch mehrere Flüssigkeitsöffnungen 10 und Ventile 11 besitzen um zum Beispiel das Ein- und Ausleeren, sowie auch das Durchspülen mit Flüssigkeit

zu beschleunigen.

Die Vorrichtung umfasst eine Heizvorrichtung 12. Die Heizvorrichtung 12 ist dazu eingerichtet, die Löseflüssigkeit 3 zu erwärmen. Insbesondere wird die Löseflüssigkeit 3 auf eine Temperatur erwärmt, bei der die Lösewirkung des Hilfsmaterials verbessert ist. Die Heizvorrichtung 12 wirkt bevorzugt auf die im Behältnis 2 befindliche Löseflüssigkeit 3. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Heizvorrichtung 12 innerhalb des Behältnisses 2 angeordnet. Grundsätzlich kann die Heizvorrichtung 12 jedoch auch in einer Bypass-Leitung vorgesehen sein, durch die die Löseflüssigkeit 3 gepumpt wird,

um wieder in das Behältnis 2 zu gelangen.

Alternativ oder zusätzlich können Heizmatten an der Außenseite des Behältnisses 2 angebracht werden, die das Behältnis 2 samt Löseflüssigkeit 3 aufheizen. Die Heizvorrichtung 12 kann auch in der unteren Hälfte des Behältnisses 2 angebracht werden um so die möglichst effiziente Umspülung der Heizelemente durch die Löseflüssigkeit zu erreichen.

Bei den Ausführungsformen der Fig. 1 und 2 ist bevorzugt ein nicht dargestelltes Gehäuse vorgesehen, in dem die dargestellten Komponenten angeordnet sind. Die

Türe 13 ist hierbei bevorzugt von außen zugänglich.

Bevorzugt ist eine Steuerungseinrichtung mit einer Bedienschnittstelle vorgesehen, die dem Benutzer die Bedienung der Vorrichtung erlaubt und die die Steuerung des Drehantriebs 7 und des mindestens einen Ventils 11 ermöglicht.

Gegebenenfalls ist ein nicht dargestellter Tank zur Aufnahme der Löseflüssigkeit 3 vorgesehen, in den die Löseflüssigkeit 3 abgeleitet werden kann, wenn das Werkstück 1 entnommen werden soll. Gegebenenfalls kann die Löseflüssigkeit 3 aber auch direkt

in den Abfluss geleitet werden.

Ein Verfahren zum Entfernen von Hilfsmaterial 3D-gedruckter Werkstücke 1, insbesondere zum Entfernen von löslichem Stützmaterial, kann gegebenenfalls wie folgt

ablaufen:

Das Werkstück 1 wird in der Regel auf einem 3D-Drucker, beispielsweise auf einem

industriellen 3D-Drucker nach dem FFF-Verfahren aus einem ABS-Kunststoff gedruckt.

Damit Hinterschneidungen und/oder Überhänge des Werkstücks 1 gedruckt werden können, wird ein Hilfsmaterial und insbesondere ein Stützmaterial verwendet. Beispielsweise wird ein 3D-Drucker mit zwei Drückköpfen eingesetzt —- so kann der Drucker neben ABS auch ein Stützmaterial drucken. Als Stützmaterial kann beispielsweise ein laugenlösliches Thermoplast auf Polyacrylat-Basis (Co- oder Terpolymere Polysäuren) eingesetzt werden.

Das fertig gedruckte Werkstück 1 hat beispielsweise Abmessungen von 100 x 100 x 100 mm und besteht aus 150 g ABS und 80 g löslichen Stützmaterial.

Im nächsten Schritt wird das gedruckte Werkstück 1 vom Stützmaterial befreit. Dafür wird insbesondere die erfindungsgemäße Vorrichtung eingesetzt.

Das Behältnis 2 bzw. die Trommel 8 einer exemplarischen Ausführungsform hat einen Durchmesser von 200-800mm, insbesondere von ca. 500 mm oder 480 mm. Die Tiefe beträgt beispielsweise 100-500mm, insbesondere ca. 350 mm oder 300 mm. Die Komponenten sind aus einem Material gefertigt, das insbesondere auch bei höherer Temperatur beständig gegenüber der Löseflüssigkeit ist. Der Behälter 2 kann beispielsweise aus laugen- und temperaturbeständigem Polypropylen hergestellt sein.

Die Trommel 8 kann beispielsweise aus Edelstahl hergestellt sein.

In einem nächsten Schritt wird das Werkstück frei innerhalb des Behälters 2 bzw. innerhalb der Trommel 8 positioniert.

Im nächsten Schritt oder vorab kann die Löseflüssigkeit 3 hergestellt werden. Hierzu werden z.B. 80 g Lösepulver auf Natriumcarbonat-Basis zu 20 Liter Wasser unter Raumtemperatur gemischt. Diese Mischung weist einen pH-Wert von etwa 10 auf.

Anschließend wird die Löseflüssigkeit 3 durch die Flüssigkeitsöffnung 10 in den Behälter 2 eingefüllt. Die Löseflüssigkeit 3 ist dazu eingerichtet, das Stützmaterial unter bestimmten Bedingungen (Temperatur und Agitation) in der Vorrichtung aufzulösen. Die

Dichtungen in der Tür 13 verhindern, dass die Löseflüssigkeit 3 nach außen ausstritt.

Anschließend oder davor wird die Heizvorrichtung 12, beispielsweise mit einer maximalen Heizleistung von 2000 W, aktiviert und die Trommel 8 wird in Bewegung versetzt. Die Bewegung wird beispielsweise mittels eines 300 Watt Universalantriebs

und einer mechanischen Riemenübersetzung von 1:17 erzielt.

Die Bewegung und/oder die Heizleistung werden bevorzugt in allen Ausführungsformen durch eine geeignete mikrocontrollerprogrammierte automatisierte Steuerung samt

Bedienoberfläche gesteuert und/oder geregelt. Nach etwa zwei Stunden, je nach Umgebungs- und Wassertemperatur, erreicht die

Löseflüssigkeit die Betriebstemperatur. Die Betriebstemperatur soll so eingestellt werden, dass sich das Werkstückmaterial (z.B. ABS) nicht thermisch verformt, aber

gleichzeitig hoch genug ist, die Löseleistung zu beschleunigen. Für das verwendete Werkstückmaterial ABS kann beispielsweise eine Betriebstemperatur von 75 °C

gewählt werden.

Die Umdrehungsgeschwindigkeit der Trommel 8 lässt sich mit der Steuerung einstellen. Für die meisten Werkstücke 1 mit Wanddicken größer als 2 mm hat sich ein guter Richtwert von 50 U/min als vorteilhaft erwiesen.

Während des Lösevorgangs kehrt die Vorrichtung die Bewegungsrichtung der Trommel 8 gegebenenfalls öfters um, beispielsweise alle 2 Minuten. Dieses Vorgehen ermöglicht eine intensive Umspülung des Werkstücks 1 mit der Löseflüssigkeit 3 an jeder Stelle

über den gesamten Lösezyklus.

Nach etwa sechs Stunden ist der Lösevorgang abgeschlossen, und das Werkstück ist

vom Hilfsmaterial befreit.

Nun Öffnet die Vorrichtung ein Ventil 11, um die verbrauchte Löseflüssigkeit 3 abzulassen. Die Löseflüssigkeit 3 gelangt über das Ablassrohr in einen Auffangbehälter für eine spätere Entsorgung. Die verbrauchte Löseflüssigkeit nach diesem Vorgang hat beispielsweise einen pH-Wert von 9,6.

Um die Oberfläche des Werkstücks 1 von den Resten der Löseflüssigkeit 3 zu reinigen, kann der Behälter über eine Flüssigkeitsöffnung 10 mit frischem Wasser befüllt werden. Die Vorrichtung versetzt die Trommel 8 wieder in Bewegung, beispielsweise in Rotation mit 50 U/min. Dieser Reinigungsprozess dauert z.B. etwa 10 Minuten, wobei hier auch die Drehrichtung, z.B. alle 2 Minuten, geändert werden kann.

Anschließend wird das Wasser über eine Flüssigkeitsöffnung 10 entsorgt. Erneute

Rotation kann dazu beitragen, das Werkstück von anhaftendem Wasser zu befreien. Eine Drehzahlerhöhung begünstigt diesen Vorgang.

Nun kann das unbeschädigte und vollständig vom Stützmaterial befreite Werkstück aus der Vorrichtung entnommen werden und gegebenenfalls unter Raumbedingungen

trocknen. Für eine vollständige Entfernung von Wasser, welches in kapillare Hohlräume eingedrungen ist, kann eine Vakuumtrocknung bei erhöhter Temperatur vorteilhaft sein.

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Entfernen von Hilfsmaterial 3D-gedruckter Werkstücke (1), insbesondere zum Entfernen von in einer Löseflüssigkeit (3) löslichem Stützmaterial,

- wobei eine Trommel (8) zur Aufnahme mindestens eines Werkstücks (1) vorgesehen ist,

- wobei die Trommel (8) zum Lösen des Hilfsmaterials zumindest teilweise mit der Löseflüssigkeit (3) gefüllt ist,

- und wobei die Löseflüssigkeit (3) zum Lösen des Hilfsmaterials geeignet und/oder eingerichtet ist,

- dadurch gekennzeichnet, dass ein Drehantrieb (7) vorgesehen ist, der die Trommel (8) zum Lösen des Hilfsmaterials in Drehung versetzt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Werkstück (1) zum Entfernen des Hilfsmaterials im Wesentlichen frei schwimmend in der Trommel (8) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine flexible Schutzhülle, wie insbesondere ein Beutel aus einem netzartigen Gewebe, vorgesehen ist,

- dass sich das mindestens eine Werkstück (1) beim Lösen des Hilfsmaterials in der Schutzhülle befindet,

- und dass das Werkstück (1) in der Schutzhülle frei schwimmend in der Trommel (8) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel (8) eine öffenbare und schließbare Türe (13) zur Einbringung und Entnahme des Werkstücks (1) aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

- dass eine verschließbare Flüssigkeitsöffnung (10) vorgesehen ist, die als Zulauf und/oder Ablauf für die Löseflüssigkeit (3) wirkt,

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- und dass der Flüssigkeitsöffnung (10) ein Ventil (11) oder ein Absperrelement zur steuerbaren Zu- oder Ableitung der Löseflüssigkeit (3) zugeordnet ist.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Heizvorrichtung (12) zur Beheizung der Löseflüssigkeit (3) vorgesehen ist, wobei die Heizvorrichtung (12) insbesondere die in der Trommel (8) angeordnete Löseflüssigkeit (3) beim Lösen des Hilfsmaterials beheizt.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

- dass die drehbare Trommel (8) im Wesentlichen flüssigkeitsdicht ausgebildet ist und dadurch als Behältnis (2) für die Löseflüssigkeit (3) wirkt,

- oder dass die drehbare Trommel (8) flüssigkeitsdurchlässig ausgebildet ist und Trommelöffnungen (9) zum Durchtritt der Löseflüssigkeit (3) aufweist, wobei die Trommel (8) in die Löseflüssigkeit (3) ragt oder in der Löseflüssigkeit (3) angeordnet ist, die innerhalb eines feststehenden Behältnisses (2) angeordnet ist, womit auch die Trommel (8) zumindest teilweise mit Löseflüssigkeit (3) gefüllt ist.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,

- dass mindestens ein Strömungselement (14) von der drehbar angetriebenen Trommel (8) in die Löseflüssigkeit (3) ragt.

- wobei das Strömungselement (14) zur Bewegung der Löseflüssigkeit (3) und insbesondere Erzeugung einer Turbulenz eingerichtet ist.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Löseflüssigkeit (3) im Wesentlichen unbewegt oder stillstehend im Behältnis (2) angeordnet ist, und nur durch die Drehung der Trommel (8) und gegebenenfalls

deren Strömungselement (14) durchmischt oder in Bewegung versetzt wird.

Verfahren zum Entfernen von Hilfsmaterial 3D-gedruckter Werkstücke (1), insbesondere zum Entfernen von löslichem Stützmaterial, bevorzugt in einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Hilfsmaterial dadurch vom Werkstück (1) entfernt wird,

- dass das mindestens eine Werkstück (1) in einer Trommel (8) angeordnet wird, - dass die Trommel (8) zum Lösen des Hilfsmaterials zumindest teilweise mit der Löseflüssigkeit (3) gefüllt ist oder wird, wobei die Löseflüssigkeit (3) zum Lösen

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des Hilfsmaterials geeignet und/oder eingerichtet ist, - und dass die Trommel (8) zum Lösen des Hilfsmaterials von einem Drehantrieb (7) in Drehung versetzt wird.

Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Werkstück (1) zum Entfernen des Hilfsmaterials im Wesentlichen frei in der Trommel (8) schwimmt.

Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine flexible Schutzhülle wie insbesondere ein Beutel aus einem netzartigen Gewebe vorgesehen ist,

- dass sich das mindestens eine Werkstück (1) beim Lösen des Hilfsmaterials in der Schutzhülle befindet,

- und dass das Werkstück (1) in der Schutzhülle frei schwimmend in der Trommel (8) angeordnet ist.

Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Heizvorrichtung (12) die Löseflüssigkeit (3) beheizt, wobei die Heizvorrichtung (12) insbesondere die in der Trommel (8) angeordnete Löseflüssigkeit (3) beim Lösen des Hilfsmaterials beheizt.

Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet,

- dass mindestens ein Strömungselement (14) von der drehbar angetriebenen Trommel (8) in die Löseflüssigkeit (3) ragt,

- wobei das Strömungselement (14) zur Bewegung der Löseflüssigkeit (3) und insbesondere Erzeugung einer Turbulenz eingerichtet ist.

Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Löseflüssigkeit (3) im Wesentlichen unbewegt oder stillstehend im Behältnis (2) angeordnet ist, und nur durch die Drehung der Trommel (8) durchmischt oder in Bewegung versetzt wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet,

- dass das Hilfsmaterial bei der Bewegung des Werkstücks (1) in der Löseflüssigkeit (3) gelöst wird,

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- und gegebenenfalls, dass das Hilfsmaterial zusätzlich durch die Bewegung des Werkstücks (1) durch die Löseflüssigkeit (3) mechanisch abgelöst wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16 umfassend, insbesondere weitere, folgende Schritte:

- Einbringen einer, gegebenenfalls solvensfreien, Flüssigkeit, insbesondere von Wasser, in die Vorrichtung, insbesondere in das Behältnis (2) der Vorrichtung,

- Messen und/oder Regelung der Menge der, gegebenenfalls solvensfreien, Flüssigkeit mittels eines Sensors, insbesondere eines Füllstandsensors,

- Gegebenenfalls Einbringen eines Solvens, insbesondere eines Lösepulvers, in die Vorrichtung, insbesondere in das Behältnis (2) der Vorrichtung,

- Gegebenenfalls Messen und/oder Regelung der Menge des Solvens mittels eines Sensors, insbesondere des Füllstandsensors, und/oder einer Dosiervorrichtung.

Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 17 umfassend, insbesondere weitere,

folgende Schritte:

- Bestimmen mindestens einer Abmessung des gedruckten Werkstücks (1) mittels einer Abmessvorrichtung,

- Einbringen des gedruckten Werkstücks (1) in die Vorrichtung, insbesondere in die Trommel der Vorrichtung,

- Einbringen einer Löseflüssigkeit (3), insbesondere einer, gegebenenfalls solvensfreien, Flüssigkeit und/oder eines Solvens, in die Vorrichtung, insbesondere in das Behältnis (2) der Vorrichtung,

- Messen und/oder Regelung der Menge der Löseflüssigkeit (3) mittels eines Sensors, insbesondere des Füllstandsensors, auf Basis der bestimmten Abmessung des Werkstücks, sodass das gedruckte Werkstück (1), zumindest temporär, von der Löseflüssigkeit (3) bedeckt ist.

Verwendung einer Vorrichtung zum Entfernen von Hilfsmaterial 3D-gedruckter

Werkstücke (1), insbesondere zum Entfernen von in einer Löseflüssigkeit (3)

löslichem Stützmaterial,

- wobei eine Trommel (8) zur Aufnahme mindestens eines Werkstücks (1) vorgesehen ist,

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- wobei die Trommel (8) zum Lösen des Hilfsmaterials zumindest teilweise mit der Löseflüssigkeit (3) gefüllt ist,

- wobei die Löseflüssigkeit (3) zum Lösen des Hilfsmaterials geeignet und/oder eingerichtet ist,

- und wobei ein Drehantrieb (7) vorgesehen ist, der die Trommel (8) zum Lösen des Hilfsmaterials in Drehung versetzt.

Verwendung einer Vorrichtung zum Entfernen von Hilfsmaterial 3D-gedruckter

Werkstücke (1) nach Anspruch 19 dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ist.