AT526563A1 - Extrusionskopf für die additive Fertigung eines Formkörpers - Google Patents
Extrusionskopf für die additive Fertigung eines Formkörpers Download PDFInfo
- Publication number
- AT526563A1 AT526563A1 ATA50778/2022A AT507782022A AT526563A1 AT 526563 A1 AT526563 A1 AT 526563A1 AT 507782022 A AT507782022 A AT 507782022A AT 526563 A1 AT526563 A1 AT 526563A1
- Authority
- AT
- Austria
- Prior art keywords
- tubular body
- carrier
- extrusion
- induction coil
- guide flange
- Prior art date
Links
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 239000000654 additive Substances 0.000 title claims abstract description 6
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 title claims abstract description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 6
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims abstract description 21
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 18
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 abstract description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 abstract description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 239000012815 thermoplastic material Substances 0.000 description 6
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 3
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
- B29C64/205—Means for applying layers
- B29C64/209—Heads; Nozzles
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/02—Induction heating
- H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
- H05B6/105—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor
- H05B6/108—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor for heating a fluid
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
- B29C64/295—Heating elements
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/02—Induction heating
- H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
- H05B6/105—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor
- H05B6/107—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor for continuous movement of material
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/02—Induction heating
- H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
- H05B6/14—Tools, e.g. nozzles, rollers, calenders
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/02—Induction heating
- H05B6/36—Coil arrangements
- H05B6/44—Coil arrangements having more than one coil or coil segment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
- B29C35/02—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
- B29C35/08—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation
- B29C35/0805—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation
- B29C2035/0811—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation using induction
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
Es wird ein Extrusionskopf für die additive Fertigung eines Formkörpers mit einem in einer Extrusionsdüse (4) mündenden, zuführseitig in einem Träger (2) gehaltenen, einen Extrusionskanal (3) bildenden Rohrkörper (5) aus einem ferromagnetischen Werkstoff und mit wenigstens einer den Rohrkörper (5) zwischen dem Träger (2) und der Extrusionsdüse (4) umschließenden Induktionsspule (6) beschrieben. Um vorteilhafte Aufschmelzbedingungen zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass der Rohrkörper (5) einen in axialer Richtung zwischen der Induktionsspule (6) und dem Träger (2) angeordneten, radial nach außen abstehenden Leitflansch (7) für das induzierte Magnetfeld aufweist.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Extrusionskopf für die additive Fertigung eines Formkörpers mit einem in einer Extrusionsdüse mündenden, zuführseitig in einem Träger gehaltenen, einen Extrusionskanal bildenden Rohrkörper aus einem ferromagnetischen Werkstoff und mit wenigstens einer den Rohrkörper zwischen dem Träger und der Extrusionsdüse umschließenden Induktionsspule.
Um die für das Aufschmelzen eines in Strangform einem Extrusionskopf zugeführten thermoplastischen Materials benötigte Wärmeenergie vorteilhaft zur Verfügung stellen zu können, ist es bekannt (EP 3 148 293 A1, WO 2016/102 669 A1), anstelle der üblichen elektrischen Widerstandsheizung eine elektrische Induktionsheizung vorzusehen. Zu diesem Zweck sind ein einen Extrusionskanal zum Aufschmelzen des zugeführten thermoplastischen Materials bildender, in einer Extrusionsdüse zum Austragen des Schmelzestrangs mündender Rohrkörper aus einem ferromagnetischen Werkstoff und wenigstens eine Induktionsspule vorgesehen, die den Rohrkörper mit radialem Abstand umschließt. Der induktiv erwärmte Rohrkörper kann somit seine Wärme an das thermoplastische Material abgeben, das während seiner Förderung durch den Extrusionskanal in einer hinsichtlich des Temperaturverlaufs bestimmten Art vorteilhaft aufgeschmolzen werden kann, um als Schmelzestrang aus der den Extrusionskanal abschließenden
Extrusionsdüse ausgetragen zu werden.
Um zwischen den ferromagnetischen Rohrkörpern und einer diese Rohrkörper aufnehmenden, von wenigstens einer Induktionsspule umschlossenen, elektrisch isolierenden Hülse einen Ringspalt vorzusehen, der einen Wärmeübergang zwischen den induktiv erwärmten Rohrkörpern und der diese Rohrkörper
Das im Rohrkörper induzierte Magnetfeld bildet im Bereich des den Rohrkörper aufnehmenden Trägers ein die Heizleistung der Induktionsspule beeinträchtigendes Streufeld. Bildet der Träger in herkömmlicher Weise einen Kühlkörper auf Aluminium- oder Kupferbasis, durch den der thermoplastische Materialstrang dem Rohrkörper zugefördert wird, so ergibt sich das zusätzliche Problem, dass das aus dem vom Kühlkörper aufgenommenen zulaufseitigen Ende des Rohrkörpers austretende magnetische Streufeld im Kühlkörper Wirbelströme induziert, die den Kühlkörper unerwünscht erwärmen. Zur Verbesserung der Induktionswirkung der Induktionsspule ist es zwar bekannt (EP 3 148 293 A1) die Induktionsspule außen mit einem Weicheisenzylinder zu umfassen, doch kann damit das Problem der magnetischen Streufelder im Bereich des in einem Träger gehaltenen, zuführseitigen Endes des ferromagnetischen Rohrkörpers nicht gelöst werden.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Extrusionskopf für die additive Fertigung eines Formkörpers so mit einer induktiven Heizeinrichtung auszustatten, dass unerwünschte Wirkungen von magnetischen Streufeldern im
zuführseitigen Bereich der Rohrkörper weitgehend vermieden werden können.
Ausgehend von einem Extrusionskopf der eingangs geschilderten Art löst die Erfindung die gestellte Aufgabe dadurch, dass der Rohrkörper einen in axialer Richtung zwischen der Induktionsspule und dem Träger angeordneten, radial nach außen abstehenden Leitflansch für das induzierte Magnetfeld aufweist.
Durch den radial nach außen abstehenden Leitflansch ergibt sich eine Verzweigung des magnetischen Kreises mit der Wirkung, dass ein erheblicher Teil der im Leitflansch gebündelten magnetischen Feldlinien aus dem ferromagnetischen Rohrkörper austritt, sodass das magnetische Restfeld im Anschlussbereich des Rohrkörpers an den Träger ein vergleichsweise geringes Streufeld bedingt, sodass
die induktiven Erwärmung des Rohrkörpers verbessert wird. Bei der üblichen
verringert werden können.
Um das Restfeld in dem an den Leitflansch anschließenden, zum Träger hin verlaufenden Abschnitt des Rohrkörpers möglichst klein zu halten, kann der axial über den Leitflansch gegen den Träger vorstehende Abschnitt des Rohrkörpers eine kleinere Wanddicke als der von der Induktionsspule umschlossene Abschnitt des
Rohrkörpers aufweisen.
Ist der Rohrkörper zwischen der Induktionsspule und der Extrusionsdüse ebenfalls mit einem radial nach außen abstehenden Leitflansch für das induzierte Magnetfeld versehen, so kann durch die damit verbundene Bündelung der Feldlinien auch eine Führung des magnetischen Kreises im Bereich der Extrusionsdüse erreicht werden, um besondere Induktionsverhältnisse vorgeben und damit einen vorbestimmten
Temperaturverlauf für den Schmelzestrang sicherstellen zu können.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es
zeigen
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Extrusionskopf ausschnittsweise im Bereich der Induktionsheizung in einem schematischen Längsschnitt und
Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung einer Ausführungsvariante eines
erfindungsgemäßen Extrusionskopfs.
In der Zeichnung ist von dem zum Einsatz kommenden Extrusionskopf lediglich der Bereich schematisch dargestellt, der für das Aufschmelzen des zugeführten thermoplastischen Materialstrangs vorgesehen ist. Dieser thermoplastische Materialstrang, der zur additive Fertigung eines Formkörpers als Schmelze schichtweise aufgebracht wird, wird durch einen Förderkanal 1 eines Trägers 2 einem den Förderkanal 1 fortsetzenden Extrusionskanal 3 zugeführt, der in einer Extrusionsdüse 4 mündet, um entlang des Extrusionskanals 3 aufgeschmolzen und
als Schmelzestrang aus der Extrusionsdüse 4 ausgetragen zu werden.
Rohrkörper 5 beispielsweise eingeschraubt wird.
Der Rohrkörper 5 weist in axialer Richtung zwischen der Induktionsspule 6 und dem Träger 2 einen radial nach außen abstehenden Leitflansch 7 für das induzierte Magnetfeld auf, der einen erheblichen Teil des Magnetfeldes aus dem Rohrkörper 5 ableitet, sodass das Restfeld im Bereich des Abschnitts 8 des Rohrkörpers 5 zwischen dem Leitflansch 7 und dem Träger 2 nur ein vergleichsweise geringes Streufeld bedingt, was dazu führt, dass einerseits die Wirkung der induktiven Heizung verbessert werden kann und anderseits die Wirbelströme, die im als metallischer Kühlkörper ausgebildeten Träger 2 induzierten werden, vernachlässigbar sind.
Um das magnetische Restfeld klein zu halten, kann der vom Leitflansch 7 gegen den Träger 2 vorstehende Abschnitt 8 des Rohrkörpers 5 eine gegenüber der übrigen Dicke der Wand des Rohrkörpers 5 kleinere Wanddicke aufweisen.
Wie der Zeichnung entnommen werden kann, kann der Leitflansch 7 des Rohrkörpers 5 vorteilhaft als Halterung des vorzugsweise keramischen Spulenträgers 9 dienen, um ohne zusätzliche Konstruktionsmaßnahmen einen einen Wärmeübergang behindernden Ringspalt 10 zwischen dem Rohrkörper 5 und dem Spulenträger 9 zu sichern. Es muss allerdings darauf geachtet werden, dass die Lage des Leitflansches 7 gegenüber der Induktionsspule 6 so gewählt wird, dass sich ein für den Feldlinienverlauf vorteilhafte Ausbildung des durch den Leitflansch 7 bedingten magnetischen Teilkreises ergibt.
Zum Unterschied zur Ausführungsform nach der Fig. 1 weist der Rohrkörper 5 gemäß der Fig. 2 neben dem im Sinne einer magnetischen Abschirmung des
Trägers 2 wirksamen Leitflansch 7 einen weiteren Leitflansch 11 in axialer Richtung
abzustimmen.
Claims (3)
1. Extrusionskopf für die additive Fertigung eines Formkörpers mit einem in einer Extrusionsdüse (4) mündenden, zuführseitig in einem Träger (2) gehaltenen, einen Extrusionskanal (3) bildenden Rohrkörper (5) aus einem ferromagnetischen Werkstoff und mit wenigstens einer den Rohrkörper (5) zwischen dem Träger (2) und der Extrusionsdüse (4) umschließenden Induktionsspule (6), dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrkörper (5) einen in axialer Richtung zwischen der Induktionsspule (6) und dem Träger (2) angeordneten, radial nach außen abstehenden Leitflansch (7) für das induzierte Magnetfeld aufweist.
2. Extrusionskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der axial über den Leitflansch (7) gegen den Träger (2) vorstehende Abschnitt (8) des Rohrkörpers (5) eine kleinere Wanddicke als der von der Induktionsspule (6) umschlossene Abschnitt des Rohrkörpers (5) aufweist.
3. Extrusionskopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrkörper (5) zwischen der Induktionsspule (6) und der Extrusionsdüse (4) einen radial nach außen abstehenden Leitflansch (11) für das induzierte Magnetfeld
aufweist.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ATA50778/2022A AT526563A1 (de) | 2022-10-06 | 2022-10-06 | Extrusionskopf für die additive Fertigung eines Formkörpers |
PCT/AT2023/060347 WO2024073789A1 (de) | 2022-10-06 | 2023-10-05 | Extrusionskopf für die additive fertigung eines formkörpers |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ATA50778/2022A AT526563A1 (de) | 2022-10-06 | 2022-10-06 | Extrusionskopf für die additive Fertigung eines Formkörpers |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
AT526563A1 true AT526563A1 (de) | 2024-04-15 |
Family
ID=88412221
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
ATA50778/2022A AT526563A1 (de) | 2022-10-06 | 2022-10-06 | Extrusionskopf für die additive Fertigung eines Formkörpers |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
AT (1) | AT526563A1 (de) |
WO (1) | WO2024073789A1 (de) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016102669A1 (en) * | 2014-12-23 | 2016-06-30 | Bond B.V. | Deposition print head |
EP3148293A1 (de) * | 2015-09-28 | 2017-03-29 | Ultimaker B.V. | Induktive düsenheizungsanlage |
EP3260274A1 (de) * | 2016-06-21 | 2017-12-27 | Ultimaker B.V. | Düse für dreidimensionale druckvorrichtung |
US20200061896A1 (en) * | 2018-08-26 | 2020-02-27 | Khan Khac Tran | Induction Heated Extrusion Melter |
-
2022
- 2022-10-06 AT ATA50778/2022A patent/AT526563A1/de unknown
-
2023
- 2023-10-05 WO PCT/AT2023/060347 patent/WO2024073789A1/de unknown
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016102669A1 (en) * | 2014-12-23 | 2016-06-30 | Bond B.V. | Deposition print head |
EP3148293A1 (de) * | 2015-09-28 | 2017-03-29 | Ultimaker B.V. | Induktive düsenheizungsanlage |
EP3260274A1 (de) * | 2016-06-21 | 2017-12-27 | Ultimaker B.V. | Düse für dreidimensionale druckvorrichtung |
US20200061896A1 (en) * | 2018-08-26 | 2020-02-27 | Khan Khac Tran | Induction Heated Extrusion Melter |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2024073789A1 (de) | 2024-04-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE19915682C2 (de) | Spritzgußdüse | |
DE2200489C3 (de) | Induktorvorrichtung für die Hochfrequenz-Induktionserhitzung von Werkstücken | |
DE2127333B2 (de) | Tiegel für das induktive Erwärmen von Metallen | |
DE3532396C2 (de) | ||
DE3642271C2 (de) | ||
DE2157530B2 (de) | Langgestreckte waermeerzeugende vorrichtung in rohrform | |
DE2722475A1 (de) | Spulenanordnung fuer elektromagnetische messungen | |
EP3179485B1 (de) | Hochleistungskoaxialkabel | |
DE19526970C2 (de) | Verfahren zum induktiven Aufheizen eines feuerfesten Formteils | |
DE102011085680B4 (de) | Heizspule für ein Einspritzventil und Einspritzventil | |
AT526563A1 (de) | Extrusionskopf für die additive Fertigung eines Formkörpers | |
EP1046007B1 (de) | Schelle aus thermisch schweissfähigem material für leitungsrohre | |
EP0503237A1 (de) | Feuerfestes Formteil und dessen Verwendung | |
DE19515230C2 (de) | Verfahren zum induktiven Aufheizen eines feuerfesten Formteils sowie ein entsprechendes Formteil | |
DE2328024C3 (de) | Mittelfrequenz-Leistungstransformator mit einer zur starren Verbindung mit einem kühlmitteldurchflossenen Induktor geeigneten Sekundärwicklung | |
DE3335277A1 (de) | Elektrisch betriebenes heizelement fuer eine spritzgiessmaschine oder ein heisskanalwerkzeug | |
DE102004015801B4 (de) | Anlage zur Herstellung von Kabeln mit speziell ausgebildetem Teleskoprohr | |
DE1236178B (de) | Vorrichtung zur zonenweisen Steuerung der Arbeitstemperatur von thermoplastische Kunststoffe verarbeitenden Maschinen | |
DE19637844A1 (de) | Beheizbare Form | |
DE102005054025B4 (de) | Verfahren zur mediendichten Ummantelung eines als Spulensystem ausgeführten Betätigungsmagneten sowie mediendichter Betätigungsmagnet in Form eines Spulensystems | |
DE19843087A1 (de) | Induktor zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wechselfeldes | |
DE939692C (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Warmbehandlung von Stahldraht oder -band | |
DE3530032A1 (de) | Stromleitungskabel | |
DE3423868C2 (de) | ||
DE4002581C2 (de) |