BE1026781B1

BE1026781B1 - Werkwijze voor het vervaardigen van een object

Info

Publication number: BE1026781B1
Application number: BE20185791A
Authority: BE
Inventors: Benjamin Clement
Original assignee: Unilin Bvba
Priority date: 2018-11-12
Filing date: 2018-11-12
Publication date: 2020-06-17
Also published as: BE1026781A1

Abstract

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een object (1), waarbij het voornoemde object (1) wordt opgebouwd door middel van de techniek van het 3D printen, waarbij de voornoemde werkwijze minstens de volgende stappen omvat: - het voorzien van een filament (2); - het opsmelten van een gedeelte van het materiaal van het voornoemde filament (2), bij voorkeur door middel van extrusie; - het deponeren van het gesmolten materiaalgedeelte van het voornoemde filament (2) voor de vorming van minstens een gedeelte van het voornoemde object; daardoor gekenmerkt dat het voornoemde materiaalgedeelte van het filament (2) wordt aangekleurd voordat de stap van het deponeren wordt uitgevoerd. De uitvinding heeft verder nog betrekking op een object (1) bekomen aan de hand van dergelijke werkwijze, alsmede op een inrichting voor het vervaardigen van dergelijk object (1).

Description

Werkwijze voor het vervaardigen van een object.

Deze uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een object, alsmede op een object bekomen volgens deze werkwijze en alsmede op een inrichting voor het opbouwen van dit object. Meer speciaal heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een object door middel van de technologie van het 3D printen. Meer speciaal heeft de huidige uitvinding betrekking op een werkwijze of technologie die gebruik maakt van een filament, zoals bijvoorbeeld het geval is bij Fused Filament Fabrication (FFF) technologie en Fused Deposition Modeling (FDM) technologie.

Een dergelijke methode en bijhorende inrichting is bijvoorbeeld gekend uit het US 2018/0 043 629 en het WO 2016/140 420, waarbij een vooraf gekleurd filament aangevoerd wordt, opgesmolten wordt in een smeltinrichting en via extrusie gedeponeerd wordt in een deponeerinrichting. De kleur van het gevormd object is gelijk aan de kleur van het filament. Het nadeel van deze inrichtingen is het feit dat het bekomen object slechts één uniforme kleur vertoont.

Uit het KR 10-2018-0001340 en het KR 10-2016-0016985 is een inrichting bekend die gebruik maakt van twee of meer verschillend gekleurde filamenten. De filamenten kunnen onafhankelijk van elkaar aangevoerd worden, opgesmolten worden in een smeltinrichting en gedeponeerd worden in een deponeerinrichting, elk via een eigen aanvoerlijn. Het bekomen object kan zodanig worden opgebouwd dat het de individuele kleuren van de verschillende filamenten vertoont. Het nadeel is dat deze inrichtingen complex zijn en dat het aantal kleuren van het object beperkt is tot het aantal filamenten dat gebruikt kan worden. Bovendien is het niet bijzonder praktisch om met een groot aantal kleuren te werken.

Het US 2018/0 022 027 openbaart een inrichting voorzien van twee of meer filament aanvoerlijnen, één smeltinrichting en een deponeerinrichting. De filamenten hebben elk een bepaalde kleur en in functie van de gevraagde kleur voor het object wordt een overeenstemmende hoeveelheid van één of meerdere filamenten opgesmolten en

BE2018/5791 gemengd in de smeltinrichting. De mogelijkheid om materiaal van verschillend gekleurde filamenten te mengen in de smeltinrichting laat een breed gamma aan kleuren toe. Het nadeel is dat meerdere filamenten aangevoerd moeten worden, wat de inrichting complex maakt.

Uit het US 2015/0 375 451 is een inrichting gekend die gebruik maakt van een kleurinrichting, een smeltinrichting en een deponeerinrichting, waarbij een of meerdere kleurstoffen toegevoegd worden aan een opgesmolten materiaalgedeelte van een wit filament in de smeltinrichting of net na de smeltinrichting en voor de deponeerinrichting, waarbij de kleurstoffen gemengd kunnen worden voordat ze toegevoegd worden of waarin de kleurstoffen afzonderlijk toegevoegd kunnen worden en mengen in de smeltinrichting of in de deponeerinrichting. Er worden twee of meer kleurstofreservoirs voorzien. Deze manier van werken vertoont het nadeel dat het verkrijgen van een exacte, vooraf bepaalde, kleur complex en moeilijk controleerbaar is. Een ander nadeel van deze manier van werken is dat mengen van kleurstoffen in de smeltinrichting of na de smeltinrichting en voor de deponeerinrichting kunnen zorgen voor vervuiling van de inrichting, zodat een vlotte kleuromschakeling moeilijk wordt.

Uit het WO 2018/099 307 is een inrichting gekend die bestaat uit zowel een 3D printer en uit een inkjet printer. In de 3D printer wordt een neutraal gekleurd filament, bijvoorbeeld een transparant of wit filament, opgesmolten en via extrusie gedeponeerd laag per laag, waarbij na het deponeren van een laag deze laag aangekleurd wordt door middel van inkjet printing met de inkjet printer alvorens de volgende laag gedeponeerd wordt. Tijdens het aankleuren van een laag materiaal met de inkjet printer wordt het depositieproces, bijvoorbeeld het extrusieproces, van de 3D printer gestopt om het aankleuren toe te laten. De uniformiteit en kwaliteit van het verkregen object kan in het gedrang komen door het onderbreken van het depositieproces, bijvoorbeeld het extrusieproces. Een verder nadeel is dat de maximale breedte van de depositie bepaald wordt door de breedte van de inkjet printkop.

De uitvinding beoogt een alternatieve werkwijze voor het vervaardigen van een object, waarbij volgens verschillende voorkeurdragende uitvoeringsvormen een oplossing kan

BE2018/5791 worden bekomen voor één of meer van de problemen met de werkwijzen uit de stand van de techniek.

Hiertoe betreft de uitvinding volgens haar eerste onafhankelijk aspect een werkwijze voor het vervaardigen van een object, waarbij het voornoemde object wordt opgebouwd door middel van de techniek van het 3D printen, waarbij de voornoemde werkwijze minstens de volgende stappen omvat

- het voorzien van een filament;

- het opsmelten van een gedeelte van het materiaal van het voornoemde filament;

- het deponeren van het gesmolten materiaalgedeelte van het voornoemde filament voor de vorming van minstens een gedeelte van het voornoemde object, bij voorkeur door middel van extrusie, waarin het voornoemde materiaalgedeelte van het filament wordt aangekleurd voordat de stap van het opsmelten wordt uitgevoerd. Met “filament” wordt in het kader van de huidige uitvinding een langwerpig materiaal bedoeld, zoals een draad of een staaf, namelijk met een lengte die minstens twee keer de diameter van de grootste omschreven cirkel van de dwarsdoorsnede bedraagt.

Doordat het voornoemde materiaalgedeelte van het filament wordt aangekleurd voordat de stap van het opsmelten wordt uitgevoerd, kunnen de kleuren op een eenvoudige en nauwkeurige wijze bekomen worden. Verder kunnen nuances zoals verzadiging van de kleur en kleurintensiteit op nauwkeurige wijze bekomen worden, en kan vervuiling van de smeltinrichting gereduceerd worden. De verzadiging van de kleur is een maat voor de levendigheid van een kleur: een lage verzadiging geeft grauwe, fletse kleuren, terwijl een hoge verzadiging levendige kleuren geeft. Een verzadiging van 0% geeft een grijze kleur. De kleurintensiteit, ook wel helderheid genoemd, is een maat voor de lichtheid en donkerheid van een kleur, bijvoorbeeld lichtgroen vs. donkergroen.

Het voornoemde filament kan bij voorkeur voorzien worden als een filament op een rol of bobijn, waarbij het filament op continue of quasi-continue manier aangevoerd kan worden. Volgens een andere mogelijkheid kan het voornoemde filament voorzien

BE2018/5791 worden als een eenheid, bijvoorbeeld staafvormig, met beperkte lengte, bijvoorbeeld een lengte van 0.5 cm tot 100 cm, zoals bijvoorbeeld 1 cm tot 50 cm, of 5 cm tot 20 cm, waarbij het filament wordt aangevoerd door de ene na de andere eenheid aan te voeren.

Het voornoemde aankleuren omvat bij voorkeur minstens het aanbrengen van een kleurstof. Bij voorkeur kan de voornoemde kleurstof minstens gekozen worden uit de lijst van reactieve kleurstof, zure kleurstof en dispersie kleurstof.

De voornoemde kleurstof kan pigmenten omvatten of vrij zijn van pigmenten. Een pigment gebaseerde kleurstof kan organische pigmenten en/of anorganische pigmenten omvatten. Een kleurstof die vrij is van pigmenten omvat bij voorkeur water oplosbare kleurstofmoleculen, bijvoorbeeld organische kleurstofmoleculen, die vanuit een oplossing, dispersie of een suspensie een object, bijvoorbeeld een filament, kunnen aankleuren.

De kleurstof kan een verf zijn. Bij voorkeur omvat de verf pigmenten.

De kleurstof kan bijvoorbeeld een inkt zijn. Bij voorkeur omvat de inkt pigmenten. Bij voorkeur omvat het voornoemde aankleuren het aanbrengen van minstens een inkt gekozen uit de lijst van solvent-gebaseerde inkt, water-gebaseerde inkt, en UV-curable inkt, waarbij de voornoemde inkt bij voorkeur pigmenten omvat. Er wordt opgemerkt dat in het geval een UV-curable inkt de UV curevan de aangebrachte inkt kan worden uitgevoerd op het filament of op het opgebouwde object. Wanneer de UV cure van de aangebrachte inkt wordt uitgevoerd op het filament, kan dit uitgevoerd worden na de stap van het aankleuren en voor de stap van het opsmelten, en/of na de stap van het opsmelten en voor de stap van het deponeren.

In het vervolg van de tekst kan de term kleurstof verwijzen naar een verf, bijvoorbeeld een verf die minstens pigmenten omvat, en/of naar een inkt, bijvoorbeeld een inkt die minstens pigmenten omvat.

BE2018/5791

Het voornoemde aankleuren omvat bij voorkeur minstens het aanbrengen van een kleurstof aan het oppervlak van het betreffende filament. Het aanbrengen van een kleurstof aan het oppervlak van het filament omvat bij voorkeur het hechten van de kleurstof aan het oppervlak van het filament. Voornoemde hechting van de kleurstof aan het oppervlak van het betreffende filament kan bekomen worden via adsorptie, het vormen van één of meerdere bindingen, bijvoorbeeld een covalente binding en/of een waterstofbrugbinding.

Het voornoemde aankleuren kan het aanbrengen van een kleurstof tot in de kern van het filament omvatten. Het aanbrengen van een kleurstof tot in de kern van het filament kan bekomen worden door middel van penetratie, diffusie of absorptie van de kleurstof door het filament. Het filament kan bijvoorbeeld opgebouwd zijn als een open cel structuur. Bij voorkeur omvat de open cel structuur kanalen die van aan het oppervlak van het filament tot in de kern van het filament gaan. Een open cel structuur kan op eenvoudige wijze penetratie van de kleurstof tot in de kern van het filament mogelijk maken.

Bij voorkeur wordt bij het aankleuren minstens één additief toegevoegd aan het betreffende materiaalgedeelte van het filament. Het betreffende additief kan een oppervlaktespanning verlagende stof, een adhesie promotor, een UV stabilizator, een weekmaker, een verstevigend element, een hard partikel, of combinaties hiervan zijn.

Bij voorkeur gebeurt de voornoemde stap van het aankleuren met digital inkjet printing of digital valve jet printing. De voornoemde stap van het aankleuren kan op alternatieve wijze met spraying of met een likrol gebeuren.

Bij voorkeur wordt de stap van het aankleuren van het materiaalgedeelte van het filament uitgevoerd in een kleurinrichting. Bij voorkeur omvat de kleurinrichting minstens een aanbrenginrichting voor het aanbrengen van de kleurstof op het filament en/of een of meerdere compartimenten voor het opslaan van een kleurstof. Bij voorkeur omvat de aanbrenginrichting een nozzle head met meerdere nozzles. Bij voorkeur is het betreffende compartiment voor het opslaan van een kleurstof een

BE2018/5791 kleurstofreservoir. Bij voorkeur omvat de kleurinrichting minstens een aanvoerlijn van het betreffende kleurstofreservoir naar de aanbrenginrichting.

Bij voorkeur is de aanbrenginrichting een nozzle head met één of meerdere nozzles, zoals het geval is bij een inkjet printer. Bij voorkeur kan het betreffende kleurstofreservoir gekoppeld worden aan de aanbrenginrichting via een aanvoerlijn en eventueel minstens een klep, zoals het geval is bij een zogenaamde valve jet printer.

Bij voorkeur is minstens een kleurstofreservoir voorzien waaruit de kleurstof kan worden aangevoerd naar het filament. Bij voorkeur worden meerdere kleurstofreservoirs voorzien, bijvoorbeeld minstens vier reservoirs. Wanneer minstens vier kleurstofreservoirs voorzien worden kan gebruik gemaakt kan worden van een CMYK kleurstofset (cyaan, magenta, geel en key/zwart). Wanneer bijvoorbeeld vijf kleurstofreservoirs voorzien worden kan gebruik gemaakt wordt van een CMYK kleurstofset en kan het vijfde reservoir een andere, bijvoorbeeld witte, kleurstof of een kleurstof met een spotkleur bevatten.

De stap van het aankleuren kan het aanvoeren van een hoeveelheid kleurstof van elk kleurstofreservoir naar de aanbrenginrichting omvatten waarbij elke kleurstof afzonderlijk op het filament aangebracht wordt. De afzonderlijk aangebrachte kleurstoffen worden gemengd tijdens de stap van het opsmelten van het materiaalgedeelte van het filament.

Volgens een alternatieve werkwijzekan de stap van het aankleuren het aanvoeren van een hoeveelheid kleurstof van elk kleurstofreservoir naar de aanbrenginrichting omvatten waarbij de kleurstoffen gemengd worden in de aanbrenginrichting alvorens aangebracht te worden op het filament.

Bij voorkeur ontvangt een designinrichting design informatie van het te bekomen object, waarbij de designinrichting de design informatie omzet in een printpatroon. Bij voorkeur is een centrale verwerkingseenheid (Eng. Central processing unit, afgekort als CPU) voorzien. Bij voorkeur is de CPU gekoppeld aan de designinrichting. Bij voorkeur ontvangt de CPU het voornoemde printpatroon van de designinrichting.

BE2018/5791

Bij voorkeur omvatten de kleurstofaanvoerlijnen geen klep en is de verbinding tussen het betreffende kleurstofreservoir en de aanbrenginrichting open. De viscositeit van de kleurstof, bijvoorbeeld een pigment gebaseerde inkt, dient voldoende hoog te zijn zodat de kleurstof niet vanzelf van het reservoir naar de aanbrenginrichting vloeit. Bij voorkeur is de CPU gekoppeld aan minstens een kleurstofaanvoerlijn, en bij voorkeur aan alle aanvoerlijnen. De CPU kan het printpatroon omzetten in signalen die een impuls, zoals een druk, uitoefenen op de gekoppelde aanvoerlijn zodat op elk moment de correcte hoeveelheid van elke kleurstof aangevoerd kan worden van het betreffende kleurstofreservoir aan de aanbrenginrichting.

Als alternatief kan elke kleurstofaanvoerlijn van het betreffende kleurstofreservoir naar de aanbrenginrichting een klep omvatten. Bij voorkeur is de CPU gekoppeld aan minstens een klep, en bij voorkeur aan alle kleppen. De CPU kan het printpatroon omzetten in signalen die toelaten om elke klep individueel te openen en/of te sluiten. Doordat elke klep individueel geopend en/of gesloten kan worden, kan op elk moment de correcte hoeveelheid van elke kleurstof aangevoerd worden aan de aanbrenginrichting.

Verder kan minstens een intermediaire behandeling worden uitgevoerd na de voornoemde stap van het aankleuren en voor de voornoemde stap van het opsmelten, waarbij de betreffende intermediaire behandeling een droogstap en/of een uithardingsstap kan zijn. Bij voorkeur is de uithardingsstap een UV cure, een LED cure en/of een electron beam (EB) cure. De voornoemde droogstap kan uitgevoerd worden om bijvoorbeeld minstens overtollig vocht te verwijderen uit het filament en/of uit de kleurstof. Een te hoog vochtgehalte kan de voornoemde stap van het opsmelten en/of de voornoemde stap van het deponeren bemoeilijken. De betreffende droogstap kan bijvoorbeeld uitgevoerd worden met warmte en/of met IR straling. De voornoemde uithardingsstap kan bijvoorbeeld minstens een betere fixatie van de kleurstof op het filament toelaten en/of toelaten overtollig vocht te verwijderen uit het filament en/of uit de kleurstof.

BE2018/5791

Verder kan minstens een voorbehandeling van het betreffende filament worden uitgevoerd voor de stap van het aankleuren, waarbij de betreffende voorbehandeling een droogstap, een corona behandeling, een atmosferisch plasma behandeling en/of het aanbrengen van één of meerdere primers, weekmakers, kationische producten, en/of polymeren met/zonder anorganische deeltjes kan zijn. De voorbehandeling kan bijvoorbeeld worden uitgevoerd minstens om het filament voor te bereiden op de stap van het aankleuren. De voorbehandeling kan bijvoorbeeld worden uitgevoerd minstens om de hechting of adhesie van de kleurstof aan het filament tijdens en/of na de stap van het aankleuren te verbeteren, en/of minstens om onzuiverheden op het filamentoppervlak te verwijderen en/of minstens om het vochtgehalte in het filament te reduceren.

Bij voorkeur omvat de voorbehandeling minstens een droogstap. Wanneer de voorbehandeling een droogstap omvat kan het vochtgehalte van het filament gereduceerd worden. Een gereduceerd vochtgehalte van het filament kan ervoor zorgen dat de betreffende kleurstof beter opgenomen kan worden door het filament en/of dat de betreffende kleurstof beter kan hechten aan het filament.

Bij voorkeur omvat de voornoemde voorbehandeling minstens een spoelstap en/of een wasstap, waarbij onzuiverheden, bijvoorbeeld stof of residu van het productieproces van het filament, aan het filamentoppervlak verwijderd kunnen worden. Bij voorkeur omvat de voornoemde voorbehandeling minstens het aanbrengen van een primer. Bij voorkeur omvat de voornoemde voorbehandeling minstens een corona behandeling.

Bij voorkeur omvat de voornoemde voorbehandeling minstens een atmosferisch plasma behandeling. Het aanbrengen van een primer, een corona behandeling en/of een atmosferisch plasma behandeling kunnen de hechting van de kleurstof aan het filament in de stap van het aankleuren verbeteren. Wanneer de voorbehandeling een corona behandeling en/of een atmosferisch plasma behandeling is, kunnen bepaalde functionele groepen aan het filamentoppervlak bekomen worden. Een atmosferisch plasma behandeling kan daarnaast ook een reiniging van het filamentoppervlak omvatten.

BE2018/5791

Bij voorkeur is het filament een thermoplastisch polymeer. Een thermoplastisch polymeer kan één of meerdere van volgende polymeren zijn: een polyolefin, polyester (PES), polyamide (PA), polymelkzuur (PLA - polylactic acid), thermoplastisch polyurethaan (TPU), polyvinylalcohol (PVA). Een polyolefin polymeer kan bijvoorbeeld polypropyleen (PP), polyethyleen (PE), of combinaties hiervan zijn. PES polymeer kan bijvoorbeeld polyethyleentereftalaat (PET) of polybutyleentereftalaat (PBT) zijn. Het PES polymeer kan virgin PES polymeer zijn, gerecycleerd PES polymeer, of een mengsel van virgin PES polymeer en gerecycleerd PES polymeer. In het bijzonder kan het PET polymeer virgin PET polymeer zijn, gerecyleerd PET polymeer, of een mengsel van virgin PET polymeer en gerecycleerd PET polymeer. Het gerecyleerd PET polymeer kan zijn oorsprong hebben in PET flessen. PA polymeer kan bijvoorbeeld PA PA6, PA6-6, PA10, PA12, of combinaties hiervan zijn.

Het voornoemde filament kan gevuld zijn met cellulose gebaseerde partikels en/of minerale partikels. De cellulose gebaseerde partikels en/of minerale partikels in het filament kunnen het object van de uitvinding additionele eigenschappen geven ten opzichte van een object vervaardigd met een filament dat niet gevuld is met cellulose gebaseerde partikels en/of minerale partikels. De additionele eigenschappen kunnen bijvoorbeeld zijn, zonder hiertoe gelimiteerd te zijn: een verhoogde hardheid, verhoogde densiteit, verhoogde abrasieweerstand, verhoogde snijweerstand, verhoogde slijtagebestendigheid.

Bij voorkeur vertoont het filament een basiskleur, zoals wit, die bij voorkeur uniform is minstens over de dwarsdoorsnede van het filament, en bij voorkeur ook over de volledige lengte van het filament. Het filament kan ook een basiskleur verschillend van wit vertonen. Een filament in een basiskleur verschillend van wit kan gebruikt worden wanneer een object vervaardigd wordt dat kleuren vertoont die variëren in verzadiging en/of intensiteit van een basiskleur, maar dezelfde tint hebben. Bijvoorbeeld, wanneer het filament groen is, kan een object kleuren vertonen die gaan van grauw-groen tot fel groen (variatie in verzadiging) en/of van bleekgroen tot donkergroen (variatie in intensiteit).

BE2018/5791

Het filament kan volledig transparant, doorschijnend of volledig opaak zijn. Wanneer gewerkt wordt met volledig of deels transparante filamenten kan het opgebouwde object overeenstemmend transparante gedeelten vertonen.

Het voornoemde filament kan op verschillende mogelijke wijzen worden uitgevoerd, waarvan hieronder enkele belangrijke mogelijkheden worden opgesomd zonder exhaustief te willen zijn.

Volgens een eerste mogelijkheid is de dwarsdoorsnede van het filament cirkelvormig. In zulk geval wordt een eenvoudig aan te kleuren oppervlak bekomen in de vorm van het manteloppervlak van het betreffende filament. Het is duidelijk dat wanneer de dwarsdoorsnede van het filament ovaal is een gelijkaardig voordeel wordt bereikt..

Volgens een tweede mogelijkheid is de dwarsdoorsnede in hoofdzaak cirkelvormig of ovaal en omvat minstens één uitsparing. Bij voorkeur omvat de betreffende dwarsdoorsnede minstens twee uitsparingen, bijvoorbeeld drie, vier of vijf uitsparingen. Bij voorkeur is de betreffende uitsparing voorzien om geheel of gedeeltelijk opgevuld te worden met kleurstof tijdens de stap van het aankleuren. Bij voorkeur kan de hoeveelheid kleurstof die aangebracht wordt in de betreffende uitsparing tijdens de stap van het aankleuren gevarieerd worden, bijvoorbeeld zodat de betreffende uitsparing nu eens volledig opgevuld wordt, en dan eens gedeeltelijk. Als alternatief of bijkomend kan de betreffende uitsparing voorzien zijn om te worden opgevuld met een additief, bij voorkeur met een additief zoals hoger vermeld. Wanneer een set van CMYK + W kleurstoffen wordt gebruikt (cyaan magenta geel zwart + wit) tijdens de stap van het aankleuren, kan de dwarsdoorsnede bijvoorbeeld minstens vijf uitsparingen omvatten. Bij voorkeur zijn de betreffende uitsparingen voorzien om te worden opgevuld tijdens de stap van het aankleuren, bijvoorbeeld één uitsparing per kleurstof. Bij voorkeur kan de hoeveelheid kleurstof die aangebracht wordt in de betreffende uitsparingen tijdens de stap van het aankleuren gevarieerd worden. Wanneer de hoeveelheid van elke kleurstof die aangebracht wordt gevarieerd kan worden, kunnen alle mogelijke kleurtinten, graden van intensiteit en graden van verzadiging bekomen worden.

BE2018/5791

Volgens een derde mogelijkheid kan de dwarsdoorsnede van het filament polygonaal zijn. Bij voorkeur is de polygonale dwarsdoorsnede van het filament een dwarsdoorsnede die minstens drie hoeken omvat, en bijvoorbeeld driehoekig, vierhoekig of vijfhoekig is. Volgens een belangrijke uitvoeringsvorm is de dwarsdoorsnede rechthoekig, waarbij één paar zijden significant langer, bijvoorbeeld meer dan driemaal of zelfs meer dan tienmaal langer, is dan het andere paar zijden. Volgens deze uitvoeringsvorm kan een lintvormig filament worden bekomen met eenvoudig aan te kleuren oppervlakken en een beperkte dikte, die niet noodzakelijk aangekleurd dient te worden vermits deze weinig bijdraagt aan de uiteindelijk verkregen kleur na de stap van het opsmelten van het aangekleurd gedeelte van het lintvormig filament.

Volgens een vierde mogelijkheid kan de dwarsdoorsnede van het filament een dwarsdoorsnede met lobben zijn. Bij voorkeur is de dwarsdoorsnede met lobben een dwarsdoorsnede met minstens twee lobben. Bij voorkeur is de dwarsdoorsnede met lobben een dwarsdoorsnede met minstens drie lobben, bijvoorbeeld een drie-lobbige dwarsdoorsnede, een vier-lobbige dwarsdoorsnede, of een vijf-lobbige dwarsdoorsnede.

Volgens een bijzondere uitvoeringsvorm worden, in het kader van de uitvinding, minstens twee filamenten aangevoerd en aangekleurd, waarbij de betreffende filamenten bij voorkeur samen opgesmolten worden nadat ze zijn aangekleurd. Door te werken met meerdere filamenten kan minstens bekomen worden dat er meer kleurstof per volume en/of gewicht filament voorzien kan worden dan wanneer één filament met een grotere diameter aangevoerd wordt, doordat voor hetzelfde volume en/of hetzelfde gewicht aan filament het oppervlak waarop kleurstof aangebracht kan worden groter is wanneer minstens twee filamenten aangevoerd worden. Door minstens twee filamenten aan te voeren in plaats van één filament met een grotere diameter kunnen objecten bekomen worden die minstens een kleur vertonen met een hoge verzadiging en/of een hogere intensiteit, en/of een verbeterde uniformiteit ten opzichte van eenzelfde volume en/of gewicht aan filament dat aangevoerd wordt als één filament met een grotere diameter.

BE2018/5791

In bovenstaande bijzondere voorkeurdragende uitvoeringsvorm is het basismateriaal van beide voornoemde filamenten bij voorkeur in hoofdzaak hetzelfde thermoplastisch polymeer. Volgens een alternatieve uitvoeringsvorm kunnen bijzondere effecten worden bereikt wanneer filamenten van verschillende polymeren worden aangewend. Wanneer filamenten van verschillende polymeren worden aangewend, kan een object bekomen worden dat minstens een composiet is en/of opgebouwd is uit een copolymeer, waarbij het bekomen object bij voorkeur eigenschappen vertoont van de polymeren waaruit de beide voornoemde filamenten zijn opgebouwd, bijvoorbeeld, zonder limiterend te willen zijn, een specifieke flexibiliteit, hardheid, slijtvastheid, en/of vuurvastheid. Wanneer filamenten van verschillende polymeren worden aangewend, kan een object bekomen worden dat minstens gebieden omvat die verschillende eigenschappen vertonen, waarbij de eigenschappen afkomstig zijn van de verschillende polymeren.

De voornoemde filamenten van bovenstaande bijzondere uitvoeringsvorm kunnen aangekleurd worden in een onderling gelijke kleurtint, verzadiging en/of intensiteit of in een onderling verschillende kleurtint, verzadiging en/of intensiteit, waarbij in de stap van het opsmelten door menging een homogene kleur ontstaat.

De beide voornoemde filamenten van bovenstaande bijzondere uitvoeringsvorm kunnen aangevoerd en aangekleurd worden zonder dat er een of meerdere contactoppervlakken zijn tussen de filamenten. Wanneer de voornoemde filamenten aangekleurd worden in een onderling verschillende kleurtint, verzadiging en/of intensiteit, worden de filamenten bij voorkeur aangevoerd en aangekleurd zonder dat er contactoppervlakken zijn tussen de filamenten. Volgens een alternatieve uitvoering kunnen beide voornoemde filamenten van bovenstaande bijzondere uitvoeringsvorm aangevoerd en aangekleurd worden waarbij er een of meerdere contactoppervlakken zijn tussen de filamenten, bijvoorbeeld doordat de filamenten tijdens het aanvoeren verstrengeld worden, bijvoorbeeld getwist en/of getwijnd worden.

De kleurovergangen in het object dat vervaardigd wordt met de methode volgens de uitvinding kunnen gradueel zijn en/of scherp zijn. Een scherpe kleurovergang is een overgang waarbij op twee naburige posities de kleuren die het object vertoont een

BE2018/5791 verschil vertonen in tint, verzadiging en/of intensiteit die met het blote oog waargenomen kan worden. Een graduele kleurovergang is een overgang waarbij over meerdere naburige posities de kleuren die het object vertoont een verschil vertonen in tint, verzadiging en/of intensiteit die voor twee naburige posities niet met het blote oog waar te nemen zijn, maar die over de voornoemde meerdere naburige posities samen wel een verandering van kleurtint, verzadiging en/of intensiteit vertonen die met het blote oog waargenomen kan worden. Met naburige posities worden posities bedoeld die maximaal 1 millimeter van elkaar verwijderd zijn, bijvoorbeeld 0.75 millimeter of 0.5 millimeter. Met meerdere naburige posities worden minstens drie posities bedoeld waarbij respectievelijk de eerste en de tweede, en de tweede en de derde positie naburig zijn, bijvoorbeeld drie posities naast elkaar. Het is voor de vakman duidelijk dat met waarneembaar met het blote oog Delta E waarden worden bedoeld die kleiner of gelijk zijn aan 1, opgemeten volgens het CIELAB principe. In functie van het design van het te bekomen object kunnen bepaalde kleurovergangen scherp afgelijnd zijn en kunnen andere kleurovergangen gradueel zijn, of kunnen alle kleurovergangen scherp zijn, of kunnen alle kleurovergangen gradueel zijn.

Voornoemde materiaalgedeelten van het filament die een graduele kleurovergang omvatten kunnen bijvoorbeeld bekomen worden als gevolg van delen filament die tijdens de stap van het aankleuren aangekleurd worden met het restant van een eerste kleurstof en met het begin van de volgende kleurstof. Wanneer een scherpe kleurovergang gewenst is volgens het design, kunnen de voornoemde materiaalgedeelten daardoor mogelijks niet de correcte kleurtint, verzadiging en/of intensiteit vertonen. De voornoemde materiaalgedeelten met de incorrecte kleur kunnen gedeponeerd worden zodat ze geen deel uitmaken van het object of op plaatsen gedeponeerd worden die, nadat het object vervaardigd is, niet meer of nauwelijks zichtbaar zijn.

Het wegwerken van filamentgedeelten met een ongewenste kleur kan volgens verschillende uitvoeringsvormen in de praktijk worden gezet. Volgens een eerste uitvoeringsvorm kunnen tijdens de stap van het deponeren de voornoemde materiaalgedeelten met de incorrecte kleur gedeponeerd worden op een positie inwendig in het object of op een intern oppervlak van het object, bijvoorbeeld als

BE2018/5791 onderdeel van een inwendig structureel element, zoals een verstevigingsrib, of op het binnenoppervlak van een uitsparing, bij voorkeur zodanig dat zij niet of nauwelijks zichtbaar zijn in het finale object. Volgens een tweede uitvoeringsvorm kunnen tijdens de stap van het deponeren de voornoemde materiaalgedeelten met de incorrecte kleur gedeponeerd worden op posities die geen deel uitmaken van het te vervaardigen object, bijvoorbeeld op een speciaal daarvoor voorziene locatie.

Verder kan minstens een nabehandeling uitgevoerd worden na de stap van het deponeren. Bij voorkeur omvat de voornoemde nabehandeling een droogstap, een stoomstap, en/of een wasstap. Voornoemde nabehandeling kan uitgevoerd worden onmiddellijk na depositie van een materiaalgedeelte van het filament op het voornoemde materiaalgedeelte van het filament, of, in het geval van een laagsgewijze opbouw, na elke laag die gedeponeerd wordt, en/of na de volledige stap van het deponeren van het object, op het finale object.

Bij voorkeur wordt de voornoemde nabehandeling na de stap van het deponeren uitgevoerd op het betreffende object. Voornoemde nabehandeling kan bedoeld zijn om minstens de kleurstof te fixeren, en/of om ongewenst materiaal te verwijderen. Het voornoemde fixeren van de kleurstof kan bijvoorbeeld gebeuren door middel van een droogstap. Bij voorkeur wordt de betreffende droogstap uitgevoerd door het object te verwarmen. Het object kan bijvoorbeeld verwarmd worden tot een temperatuur tussen 40°C en 120°C gedurende een periode van 5 minuten tot 60 minuten. De combinatie van temperatuur en droogtijd wordt onder andere bepaald door het object en zijn dimensies en vorm, door de samenstelling van het filament, en door de samenstelling van de kleurstoffen.

Bij voorkeur worden minstens twee nabehandelingen uitgevoerd na de stap van het deponeren, waarin de eerste nabehandeling bijvoorbeeld de kleurstof kan fixeren en de tweede nabehandeling bijvoorbeeld een wasstap kan zijn.

Bij voorkeur omvat de voornoemde nabehandeling minstens twee wasstappen. De voornoemde wasstappen worden bij voorkeur uitgevoerd op een verschillende temperatuur. De voornoemde wasstappen kunnen bijvoorbeeld uitgevoerd worden met

BE2018/5791 hetzelfde detergent of met een verschillend detergent. Bij voorkeur wordt minstens een wasstap van de voornoemde wasstappen uitgevoerd zonder detergent. Bij voorkeur wordt een droogstap uitgevoerd na de voornoemde wasstap of de voornoemde wasstappen. Bij voorkeur wordt de betreffende droogstap uitgevoerd door het object te verwarmen. Het object kan bijvoorbeeld verwarmd worden tot een temperatuur tussen 40°C en 120°C gedurende een periode van 5 minuten tot 60 minuten. De combinatie van temperatuur en droogtijd wordt onder andere bepaald door het object en zijn dimensies en vorm, door de samenstelling van het filament, en door de samenstelling van de kleurstoffen.

De uitvinding betreft volgens een tweede aspect een object opgebouwd door middel van de techniek van het 3D printen. Het object kan een object zijn bekomen aan de hand van een werkwijze met de kenmerken van het eerste onafhankelijk aspect van de uitvinding. Het object kan een 3D object zijn. Het voordeel van een object bekomen aan de hand van een werkwijze volgens het eerste onafhankelijk aspect van de uitvinding is dat een nauwkeurig design en een oneindig aantal designs mogelijk zijn doordat het filament wordt aangekleurd voor de stap van het opsmelten.

De uitvinding betreft volgens een derde aspect van de uitvinding een inrichting voor het vervaardigen van een object, waarbij de betreffende inrichting geschikt is of geconfigureerd is voor het uitvoeren van een werkwijze volgens het eerste onafhankelijk aspect van de uitvinding.

De uitvinding betreft volgens een vierde, onafhankelijk, aspect een inrichting voor het vervaardigen van een object, waarbij het betreffende object wordt vervaardigd door middel van de techniek van het 3D printen, waarbij de voornoemde inrichting minstens de volgende onderdelen omvat:

- een aanvoerinrichting voor het voorzien van een filament;

- een smeltinrichting voor het opsmelten van een gedeelte van het materiaal van het voornoemde filament;

- een deponeerinrichting voor het deponeren van het gesmolten materiaal voor de vorming van minstens een gedeelte van het voornoemde object, bij voorkeur door middel van extrusie,

BE2018/5791 waarbij de betreffende inrichting verder nog een kleurinrichting omvat voor het aankleuren van het voornoemde materiaalgedeelte van het filament, de betreffende kleurinrichting zich bevindend in doorstroom van het filament wor de betreffende smeltinrichting.

Het voordeel van een inrichting waarbij de betreffende kleurinrichting zich bevindt voor de betreffende smeltinrichting is dat er op nauwkeurige wijze kleurstof op het filament aangebracht kan worden doordat de hoeveelheid van elke kleurstof precies afgemeten kan worden in functie van het design van het te vervaardigen object, de design informatie van het te vervaardigen object en/of het patroon van het te vervaardigen object.

Bij voorkeur omvat de deponeerinrichting minstens één nozzle voor het 3D printen van het voornoemde object. Wanneer hogere snelheden of bredere deposities gewenst zijn, kan de deponeerinrichting meerdere nozzles omvatten, bijvoorbeeld twee, drie, vier, vijf of tien nozzles.

Volgens een verdere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens het vierde, onafhankelijk, aspect van de uitvinding kan de betreffende inrichting minstens een van de volgende bijkomende onderdelen omvatten:

- Compartiment voor de stockage van voornoemd filament;

- Designinrichting voor het inlezen van de design informatie;

- Centrale verwerkingseenheid voor het aansturen van de kleurinrichting;

- Eén of meerdere compartimenten voor het opslaan van een kleurstof;

- Dragerplaat waarop de deponeerinrichting actief is.

Het compartiment voor de stockage van voornoemd filament kan een filament op een rol, een houder of een bobijn omvatten. Een filament op een rol, een houder of een bobijn laat toe het filament op continue of quasi-continue manier aan te voeren naar de voornoemde kleurinrichting.

De inrichting omvat bij voorkeur een designinrichting voor het inlezen van de design informatie. De design informatie kan manueel ingevoerd worden of ingelezen worden

BE2018/5791 vanop een drager, bijvoorbeeld vanop een computer. De designinrichting zet bij voorkeur de design informatie om in een printpatroon.

Bij voorkeur omvat de inrichting een centrale verwerkingseenheid (CPU) voor het aansturen van de kleurinrichting. Bij voorkeur ontvangt de CPU het printpatroon van de designinrichting.

Bij voorkeur omvat de inrichting één of meerdere compartimenten voor het opslaan van een kleurstof. Bij voorkeur is het betreffende compartiment voor het opslaan van een kleurstof een kleurstofreservoir. Bij voorkeur is het voornoemde kleurstofreservoir via een aanvoerlijn verbonden met een aanbrenginrichting voor de voornoemde stap van het aankleuren.

Bij voorkeur omvatten de kleurstofaanvoerlijnen geen klep en is de verbinding tussen het betreffende kleurstofreservoir en de aanbrenginrichting open. De viscositeit van de kleurstof dient voldoende hoog te zijn zodat de kleurstof niet vanzelf van het reservoir naar de aanbrenginrichting kan vloeien. Bij voorkeur is de CPU gekoppeld aan minstens een kleurstofaanvoerlijn, en bij voorkeur aan alle aanvoerlijnen. De CPU kan het printpatroon omzetten in signalen die een impuls, zoals een druk, uitoefenen op de gekoppelde aanvoerlijn zodat op elk moment de correcte hoeveelheid van elke kleurstof aangevoerd kan worden van het betreffende kleurstofreservoir aan de aanbrenginrichting.

BE2018/5791

Bij voorkeur omvat de inrichting een dragerplaat waarop de deponeerinrichting actief is. De dragerplaat is een plaat waarop het object volgens de uitvinding gedeponeerd wordt. Bij voorkeur omvat de dragerplaat minstens één perforatie.

De voornoemde dragerplaat kan statisch of dynamisch zijn uitgevoerd ten opzichte van de deponeerinrichting. Wanneer de dragerplaat statisch is uitgevoerd heeft de dragerplaat een vaste positie ten opzichte van de deponeerinrichting. Wanneer de dragerplaat dynamisch is uitgevoerd kan de dragerplaat bewegen in de z-richting ten opzichte van de deponeerinrichting, of bewegen in het x-y-vlak van de dragerplaat, of bewegen in x,y,z-richting ten opzichte van de deponeerinrichting en de dragerplaat.

De voornoemde deponeerinrichting, meer speciaal de eventuele nozzle, kan statisch of dynamisch zijn uitgevoerd ten opzichte van de dragerplaat. Wanneer de deponeerinrichting, meer speciaal de eventuele nozzle, statisch is uitgevoerd heeft de deponeerinrichting, meer speciaal de eventuele nozzle een vaste positie ten opzichte van de dragerplaat. Wanneer de deponeerinrichting, meer speciaal de eventuele nozzle, dynamisch is uitgevoerd kan de deponeerinrichting, meer speciaal de eventuele nozzle, bewegen in z-richting ten opzichte van de dragerplaat, of bewegen in het x-y-vlak van de dragerplaat, of bewegen in x,y,z-richting ten opzichte van de deponeerinrichting, meer speciaal de eventuele nozzle, en de dragerplaat.

In een eerste uitvoeringsvorm kan de voornoemde deponeerinrichting, meer speciaal de eventuele nozzle, bewegen in x,y,z-richting ten opzichte van de voornoemde dragerplaat die een vaste positie heeft.

In een tweede uitvoeringsvorm kan de voornoemde deponeerinrichting, meer speciaal de eventuele nozzle, een vaste positie hebben en kan de voornoemde dragerplaat bewegen in x,y,z-richting ten opzichte van de betreffende deponeerinrichting, of nozzle.

In een verdere uitvoeringsvorm kan de voornoemde deponeerinrichting, meer speciaal de eventuele nozzle, bewegen in z-richting ten opzichte van de voornoemde

BE2018/5791 dragerplaat en kan de betreffende dragerplaat in het x,y-vlak ten opzichte van de betreffende deponeerinrichting, of nozzle, bewegen.

De onafhankelijke en afhankelijke conclusies beschrijven bijzondere en voorkeurdragende aspecten van de uitvinding. Aspecten van de afhankelijke conclusies kunnen gecombineerd worden met aspecten van de onafhankelijke en van andere afhankelijke conclusies, en/of met aspecten zoals hierboven en/of hieronder beschreven.

Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, zijn hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, enkele voorkeurdragende uitvoeringsvormen beschreven, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin:

figuur 1 een schematische voorstelling van een werkwijze volgens de uitvinding weergeeft;

figuur 2 een variante schematische voorstelling van een werkwijze volgens de uitvinding weergeeft;

figuren 3 tot en met 6 schematische voorstellingen van een kleurinrichting volgens de uitvinding weergeven;

figuur 7 de dwarsdoorsnede van een aangekleurd filament weergeeft;

figuren 8 tot en met 14 op dezelfde schaal als figuur 7 variante dwarsdoorsneden van een aangekleurd filament weergeven;

figuren 15 en 16 op dezelfde schaal als figuur 7 een variante uitvoeringsvorm van de dwarsdoorsnede van figuren 7 tot en met 14 weergeven.

Figuur 1 toont een schematische voorstelling van een werkwijze voor het vervaardigen van een object 1 volgens het eerste aspect van de uitvinding, waarbij het object 1 wordt opgebouwd door middel van de techniek van het 3D printen. Een filament 2 wordt vanuit de aanvoerinrichting 3 voorzien en wordt aangeleverd volgens een richting aangeduid met pijlen 4, aan een kleurinrichting 5. In de kleurinrichting 5 gebeurt de stap van het aankleuren van een materiaalgedeelte van het filament 2. Hierna wordt het aangekleurde materiaalgedeelte van het filament 2 aangeleverd aan een smeltinrichting 6 waar het aangekleurd filament 2 opgesmolten wordt. Het

BE2018/5791 opgesmolten gedeelte van het materiaal van het filament 2 wordt aangeleverd aan een deponeerinrichting 7. De deponeerinrichting 7 is in dit voorbeeld voorzien van extrusiemiddelen 8, bijvoorbeeld roterende componenten. Door middel van extrusie wordt het filament 2 gedeponeerd via een nozzle 9 op een dragerplaat 10. Na de stap van deponeren van het filament 2 koelt het gedeponeerde materiaal af en stolt het. Een object 1 wordt aldus vervaardigd. In dit geval kan de nozzle 9 bewegen in de x,y,zrichting, aangeduid met X, Y en Z, ten opzichte van de dragerplaat 10 die een vaste positie heeft.

Figuur 2 toont een variante op de schematische voorstelling van figuur 1, waarbij na de stap van het aankleuren van een materiaalgedeelte van het filament 2 in de kleurinrichting 5 en voor de stap van het opsmelten van het aangekleurde filament in de smeltinrichting 6 een intermediaire behandeling van het filament gebeurt in een intermediaire inrichting 11. De intermediaire behandeling kan bijvoorbeeld een UVcure zijn in het geval dat de kleurstof voor het aankleuren een UV-curable inkt is.

Figuren 3 en 4 tonen een schematische voorstelling van een kleurinrichting 5 volgens de uitvinding. De kleurinrichting 5 omvat meerdere kleurstofreservoirs, in dit geval vijf kleurstofreservoirs 12, 13, 14, 15, 16, bijvoorbeeld voor cyaan, magenta, geel, en zwart en wit. Alle kleurstofreservoirs 12, 13, 14, 15, 16 hebben een, in dit geval open, aanvoerlijn 17, 18, 19, 20, 21 om kleurstof aan te voeren van hun respectievelijk kleurstofreservoir 12, 13, 14, 15, 16 naar een aanbrenginrichting 22 in respectievelijke richting 23, 24, 25, 26, 27. De viscositeit van de kleurstof is in dit geval voldoende hoog om transport van de kleurstof van het kleurstofreservoir 12, 13, 14, 15, 16 naar de aanbrenginrichting 22 te vermijden bij afwezigheid van een externe impuls. Een CPU 28 is gekoppeld aan alle aanvoerlijnen 17, 18, 19, 20, 21 en ontvangt een printpatroon van een designinrichting 29. De designinrichting 29 genereert het printpatroon op basis van design informatie. De CPU 28 zet het printpatroon om in signalen die een impuls geven zodat de correcte hoeveelheid kleurstof wordt aangevoerd vanuit elk kleurstofreservoir 12, 13, 14, 15, 16 via de aanvoerlijn 17, 18, 19, 20, 21 naar de aanbrenginrichting 22.

BE2018/5791

Figuur 3 toont een kleurinrichting 5 waarin de afzonderlijke kleurstoffen gemengd worden in de aanbrenginrichting 22 vóór het aankleuren van het filament 2 en waarin de kleurstof aangebracht wordt als spotkleurstof.

Figuur 4 toont een kleurinrichting 5 waarin de afzonderlijke kleurstoffen niet gemengd worden in de aanbrenginrichting 22 vóór het aankleuren van het filament. De kleurstoffen worden afzonderlijk gedeponeerd op het filament 2, en zullen mengen in de stap van het opsmelten in de smeltinrichting 6.

Figuren 5 en 6 tonen een schematische voorstelling van een variante op de kleurinrichting 5 van respectievelijk figuren 3 en 4, waarbij elke aanvoerlijn 17, 18, 19, 20, 21 voorzien is van een klep 30, 31, 32, 33, 34. Een CPU 28 is gekoppeld aan alle kleppen 30, 31, 32, 33, 34 en ontvangt een printpatroon van een designinrichting 29. De designinrichting 29 genereert het printpatroon op basis van design informatie. De CPU 28 zet het printpatroon om in signalen die de kleppen 30, 31, 32, 33, 34 kunnen openen en/of sluiten zodat de correcte hoeveelheid kleurstof wordt aangevoerd vanuit elk kleurstofreservoir 12, 13, 14, 15, 16 via de betreffende aanvoerlijn 17, 18, 19, 20, 21 naar de aanbrenginrichting 22.

Figuur 5 toont een kleurinrichting 5 waarin de afzonderlijke kleurstoffen gemengd worden in de aanbrenginrichting 22 vóór het aankleuren van het filament 2 en waarin de kleurstof aangebracht wordt als spotkleurstof.

Figuur 6 toont een kleurinrichting 5 waarin de afzonderlijke kleurstoffen niet gemengd worden in de aanbrenginrichting 22 vóór het aankleuren van het filament. De kleurstoffen worden afzonderlijk gedeponeerd op het filament 2, en zullen mengen in de stap van het opsmelten in de smeltinrichting 6.

Figuur 7 toont een dwarsdoorsnede van een filament 2 na de stap van het aankleuren. Het filament 2 heeft een ronde dwarsdoorsnede. Het filament 2 is aangekleurd met een enkele kleurstof 35. Tijdens de stap van het aankleuren is de kleurstof 35 bekomen door menging van de verschillende kleurstoffen in de aanbrenginrichting 22 voordat de kleurstof 35 aangebracht is op het filament 2, bijvoorbeeld de aanbrenginrichting 22 van de kleurinrichting 5 van figuren 3 en 5. De kleurstof 35 is aangebracht over het volledige manteloppervlak 36 van het filament 2. De dikte D van de aangebrachte

BE2018/5791 kleurstof 35 kan gevarieerd worden en wordt bepaald door de verzadiging van de kleur en door de intensiteit van de kleur.

Figuur 8 toont een variant op de dwarsdoorsnede van het filament 2 van figuur 7 na de stap van het aankleuren. Het filament 2 heeft een ronde dwarsdoorsnede. Het filament 2 is aangekleurd met een enkele kleurstof 37. Tijdens de stap van het aankleuren is de kleurstof 37 bekomen door menging van de verschillende kleurstoffen in de aanbrenginrichting 22 voordat de kleurstof 37 aangebracht is op het filament 2, bijvoorbeeld de aanbrenginrichting 22 van de kleurinrichting 5 van figuren 3 en 5. De kleurstof 37 is aangebracht op minstens twee, in dit geval vijf, posities langsheen het manteloppervlak 36 van het filament 2. Langsheen de lengte van het filament 2 is de aangebrachte kleurstof 37 zichtbaar als een ribbel. De hoeveelheid kleurstof 35 kan gevarieerd worden door ribbels met een kleinere of grotere dwarsdoorsnede en/of meer of minder ribbels af te zetten.

Figuur 9 toont een verdere variant op de dwarsdoorsnede van het filament 2 van figuur 7 na de stap van het aankleuren. Het filament 2 heeft een ronde dwarsdoorsnede met minstens een uitsparing, in dit geval vijf uitsparingen. De uitsparingen kunnen deels of volledig opgevuld worden met kleurstof en/of additieven. De hoogte Hvan opvullen varieert van 0% (niet opgevuld) tot 100% (volledig opgevuld). H1 is de hoogte van opvullen voor de eerste uitsparing, H2 is de hoogte van opvullen voor de tweede uitsparing, enzovoort. In dit geval worden alle vijf de uitsparingen volledig opgevuld - H1 = H2 = H3 = H4 = H5 = 100% - met dezelfde kleurstof 38. Tijdens de stap van het aankleuren is de kleurstof 38 bekomen door menging van de verschillende kleurstoffen in de aanbrenginrichting 22 voordat de kleurstof 38 aangebracht is op het filament 2, bijvoorbeeld de aanbrenginrichting 22 van de kleurinrichting 5 van figuren 3 en 5.

Figuur 10 toont een verdere variant op de dwarsdoorsnede van het filament 2 van figuur 7 na de stap van het aankleuren. Het filament 2 heeft een ronde dwarsdoorsnede en is opgebouwd als een open cel structuur. De open cel structuur omvat kanalen die van aan het manteloppervlak 36 van het filament 2 tot in de kern van het filament lopen. Tijdens de stap van het aankleuren penetreert de kleurstof 39 het filament via

BE2018/5791 de kanalen. Het filament 2 is aangekleurd met een enkele kleurstof 39. Tijdens de stap van het aankleuren is de kleurstof 39 bekomen door menging van de verschillende kleurstoffen in de aanbrenginrichting 22 voordat de kleurstof 39 aangebracht is op het filament 2, bijvoorbeeld de aanbrenginrichting 22 van de kleurinrichting 5 van figuren 3 en 5.

Figuur 11 toont verdere variant op de dwarsdoorsnede van het filament 2 van figuur 7 na de stap van het aankleuren. Het filament 2 heeft een ronde dwarsdoorsnede. Tijdens de stap van het aankleuren worden de kleurstoffen, in dit geval vijf kleurstoffen 40, 41, 42, 43, 44, afzonderlijk aangebracht vanuit de aanbrenginrichting 22, bijvoorbeeld een aanbrenginrichting 22 zoals beschreven in figuren 4 en 6, en zullen de kleurstoffen 40, 41, 42, 43, 44 mengen tijdens de stap van het opsmelten van het filament 2 zodat een uniforme kleur bekomen wordt. Op basis van het printpatroon wordt de correcte hoeveelheid van elke kleurstof 40, 41, 42, 43, 44 afzonderlijk aangebracht op het filament 2. In dit geval is de eerste kleurstof 40 aangebracht als een laag met dikte D40 over het volledige manteloppervlak 36 van het filament 2. De tweede kleurstof is aangebracht als een laag met dikte D41 over het volledige buitenoppervlak van de eerste kleurstof 40. De derde 42, resp. vierde 43 en vijfde 44 kleurstof is aangebracht als een laag met respectievelijke dikte D42, D43, D44 over het volledige buitenoppervlak van de tweede 41, resp. derde 42 en vierde 43 kleurstof.

Figuur 12 toont een variante op de dwarsdoorsnede van het filament 2 van figuur 11 na de stap van het aankleuren. Het filament 2 heeft een ronde dwarsdoorsnede. Tijdens de stap van het aankleuren worden de kleurstoffen, in dit geval vijf kleurstoffen 45, 46, 47, 48, 49, afzonderlijk aangebracht vanuit de aanbrenginrichting 22, bijvoorbeeld een aanbrenginrichting 22 zoals beschreven in figuren 4 en 6, en zullen de kleurstoffen 45, 46, 47, 48, 49 mengen tijdens de stap van het opsmelten van het filament 2 zodat een uniforme kleur bekomen wordt. Op basis van het printpatroon wordt de correcte hoeveelheid van elke kleurstof 45, 46, 47, 48, 49 afzonderlijk aangebracht op het filament 2. Elke kleurstof 45, 46, 47, 48, 49 is aangebracht op een aantal posities langsheen het manteloppervlak 36 van het filament 2. In dit geval is elke kleurstof 45, 46, 47, 48, 49 aangebracht op een enkele positie langsheen het manteloppervlak van het filament. Langsheen de lengte van het filament 2 is de aangebrachte kleurstof 45,

BE2018/5791

46, 47, 48, 49 zichtbaar als een ribbel. De hoeveelheid kleurstof 45, 46, 47, 48, 49 kan gevarieerd worden door ribbels met een kleinere of grotere dwarsdoorsnede en/of meer of minder ribbels af te zetten.

Figuur 13 toont een variante op de dwarsdoorsnede van het filament 2 van figuur 12 na de stap van het aankleuren. Het filament 50 heeft een drie-lobbige dwarsdoorsnede, waarbij de kleurstof aangebracht kan worden in elke uitsparing tussen twee naburige lobben. In het geval van een drie-lobbige structuur zijn er drie uitsparingen. Het is mogelijk een uitsparing deels of volledig op te vullen met een kleurstof 51, bekomen tijdens de stap van het aankleuren door menging van de verschillende kleurstoffen in de aanbrenginrichting 22 voordat de kleurstof 51 aangebracht is op het filament 50, bijvoorbeeld de aanbrenginrichting 22 van de kleurinrichting 5 van figuren 3 en 5. De andere twee uitsparingen kunnen bijvoorbeeld deels of volledig, in dit geval deels, opgevuld worden met een additief 52, 53.

Figuur 14 toont een verdere variant op de dwarsdoorsnede van het filament 2 van figuur 9 na de stap van het aankleuren. Het filament 2 heeft een ronde dwarsdoorsnede met minstens een uitsparing, in dit geval vijf uitsparingen. De uitsparingen kunnen deels of volledig opgevuld worden met kleurstof en/of additieven, in dit geval met vijf kleurstoffen 54, 55, 56, 57, 58 die afzonderlijk zijn aangebracht vanuit de aanbrenginrichting 22, bijvoorbeeld een aanbrenginrichting 22 zoals beschreven in figuren 4 en 6. De kleurstoffen 54, 55, 56, 57, 58 zullen mengen tijdens de stap van het opsmelten van het filament 2 zodat een uniforme kleur bekomen wordt. In dit geval is één uitsparing volledig opgevuld, met kleurstof 54, en zijn de andere uitsparingen deels opgevuld met kleurstoffen 55, 56, 57, 58.

Figuur 15 toont een variante uitvoeringsvorm waarbij twee of meer filamenten, in dit geval zeven filamenten 59, aangevoerd zijn en aangekleurd zijn. De filamenten 59 hebben een ronde dwarsdoorsnede. De filamenten 59 zijn opgebouwd uit hetzelfde thermoplastisch polymeer. De filamenten 59 hebben dezelfde diameter. De filamenten 59 zijn aangekleurd met een kleurstof 60 die voor alle filamenten 59 dezelfde kleurstof 60 is. Tijdens de stap van het aankleuren is de kleurstof 60 bekomen door menging van de verschillende kleurstoffen in de aanbrenginrichting 22 voordat de kleurstof 60

BE2018/5791 aangebracht is op de filamenten 59, bijvoorbeeld de aanbrenginrichting 22 van de kleurinrichting 5 van figuren 3 en 5. In dit geval is de kleurstof 60 aangebracht over het volledige manteloppervlak van de filamenten 59. De dikte T van laag kleurstof 59 kan gevarieerd worden van filament tot filament. In dit geval is de dikte T van de laag kleurstof 60 van elk filament 59 gelijk.

Figuur 16 toont een variante uitvoeringvorm met meerdere filamenten van figuur 15. In dit geval worden vijf filamenten 61 aangevoerd en aangekleurd. De filamenten 61 hebben een ronde dwarsdoorsnede. De filamenten 61 zijn opgebouwd uit hetzelfde thermoplastisch polymeer. De filamenten 61 hebben dezelfde diameter. De filamenten 61 worden in dit geval aangekleurd met kleurstoffen die afzonderlijk worden aangebracht, een kleurstof per filament 61, vanuit de aanbrenginrichting 22, bijvoorbeeld een aanbrenginrichting 22 zoals beschreven in figuren 4 en 6. De kleurstoffen zullen mengen tijdens de stap van het opsmelten van het filament 2 zodat een uniforme kleur bekomen wordt. In dit geval wordt, op basis van het printpatroon, een van de kleurstoffen niet aangebracht, en worden de kleurstoffen 62, 63, 64, 65 aangebracht in verschillende hoeveelheden. In dit geval zijn de kleurstoffen 62, 63, 64, 65 aangebracht over het volledige manteloppervlak van de filamenten 61, en wordt kleurstof 66, indien deze wel wordt aangebracht, ook aangebracht over het volledige manteloppervlak van het filament 61.

Claims

Conclusies.

1 .- Werkwijze voor het vervaardigen van een object (1), waarbij het voornoemde object (1) wordt opgebouwd door middel van de techniek van het 3D printen, waarbij de voornoemde werkwijze minstens de volgende stappen omvat:

- het voorzien van een filament (2);

- het opsmelten van een gedeelte van het materiaal van het voornoemde filament (2);

- het deponeren van het gesmolten materiaalgedeelte van het voornoemde filament (2) voor de vorming van minstens een gedeelte van het voornoemde object (1), bij voorkeur door middel van extrusie;

daardoor gekenmerkt dat het voornoemde materiaalgedeelte van het filament (2) wordt aangekleurd voordat de stap van het opsmelten wordt uitgevoerd.
2 .- Werkwijze volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat het voornoemde aankleuren het aanbrengen van minstens een kleurstof omvat gekozen uit de lijst van reactieve kleurstof, zure kleurstof en dispersie kleurstof.
3 .- Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat het voornoemde aankleuren gebeurt op basis van een kleurstof die pigmenten omvat.
4 .- Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat het voornoemde aankleuren het aanbrengen van minstens een inkt omvat gekozen uit de lijst van solvent-gebaseerde inkt, water-gebaseerde inkt, en/of UV-curable inkt, waarbij de voornoemde inkt bij voorkeur kleurpigmenten omvat.
5 .- Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat bij het voomoemde aankleuren minstens één additief aan het voomoemde materiaalgedeelte van het filament (2) wordt toegevoegd.
6 .- Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat voornoemde stap van het aankleuren gebeurt met digital inkjet printing.

BE2018/5791
7 .- Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat er een intermediaire behandeling wordt uitgevoerd na het aankleuren en voor het opsmelten, waarbij voornoemde intermediaire behandeling een droogstap en/of een uithardingsstap is, zoals bijvoorbeeld een UV cure, een LED cure en/of een electron beam (EB) cure.
8 .- Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat er minstens één voorbehandeling van voornoemd filament (2) wordt uitgevoerd voor de stap van het aankleuren, waarbij voornoemde voorbehandeling een droogstap, een corona behandeling, een atmosferisch plasma behandeling, en/of het aanbrengen van één of meerdere primers, weekmakers, kationische producten, en/of polymeren met/zonder anorganische deeltjes is.
9 .- Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat het filament (2) een thermoplastisch polymeer is.
10 .- Werkwijze volgens conclusie 9, daardoor gekenmerkt dat het filament (2) verder gevuld is met cellulose gebaseerde partikels en/of minerale partikels.
11 .- Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat minstens twee filamenten (59) aangevoerd en aangekleurd worden, waarbij de voornoemde filamenten (59) bij voorkeur samen opgesmolten worden nadat ze zijn aangekleurd.
12 .- Werkwijze volgens conclusie 11, daardoor gekenmerkt dat het basismateriaal van de voornoemde filamenten (59) in hoofdzaak hetzelfde thermoplastisch polymeer is.
13 .- Werkwijze volgens conclusie 11 of 12, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde filamenten (59) aangekleurd worden in een onderling verschillende kleurtint, verzadiging en/of intensiteit, waarbij in de stap van het opsmelten door menging een homogene kleur ontstaat.

BE2018/5791
14 .- Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat er minstens één nabehandeling wordt uitgevoerd na de stap van het deponeren.
15 .- Object (1) bekomen aan de hand van een werkwijze met de kenmerken van één van de voorgaande conclusies.
16 .- Inrichting voor het vervaardigen van een object (1), waarbij voornoemde inrichting geschikt is of geconfigureerd is voor het uitvoeren van een werkwijze volgens één van de conclusies 1 tot 14.
17 .- Inrichting voor het vervaardigen van een object (1), waarbij het voornoemde object (1) wordt vervaardigd door middel van de techniek van het 3D printen, waarbij de voornoemde inrichting minstens de volgende onderdelen omvat:

- een aanvoerinrichting (3) voor het voorzien van een filament (2);

- een smeltinrichting (6) voor het opsmelten van een gedeelte van het materiaal van het voornoemde filament (2);

- een deponeerinrichting (8) voor het deponeren van het gesmolten materiaal voor de vorming van minstens een gedeelte van het voornoemde object (1), bij voorkeur door middel van extrusie;

daardoor gekenmerkt dat de betreffende inrichting verder nog een kleurinrichting (5) omvat voor het aankleuren van het voornoemde materiaalgedeelte van het filament (2), de voornoemde kleurinrichting (5) zich bevindend in doorstroom van het filament (2) voor de voornoemde smeltinrichting (6).
18 .- Inrichting volgens conclusie 17, daardoor gekenmerkt dat de deponeerinrichting minstens één nozzle (9) omvat voor het 3D printen van het voomoemde object (1).
19 .- Inrichting volgens één van de conclusies 17 tot 18, daardoor gekenmerkt dat voornoemde inrichting verder minstens een van volgende bijkomende onderdelen omvat:

- Compartiment voor de stockage van voornoemd filament;

- Designinrichting (29) voor het inlezen van de design informatie;

BE2018/5791

- Centrale verwerkingseenheid (28) voor het aansturen van de kleurinrichting (5);

- Eén of meerdere compartimenten (12, 13, 14, 15, 16) voor het opslaan van een kleurstof;

- Dragerplaat (10) waarop de deponeerinrichting (7) actief is.
20 .- Inrichting volgens conclusie 19, daardoor gekenmerkt dat voornoemde deponeerinrichting (7), meer speciaal de eventuele nozzle (9), beweegt in x,y,zrichting ten opzichte van de voornoemde dragerplaat (10) die een vaste positie heeft.
21 .- Inrichting volgens conclusie 19, daardoor gekenmerkt dat voornoemde deponeerinrichting (7), meer speciaal de eventuele nozzle (9), een vaste positie heeft en dat de voornoemde dragerplaat (10) in x,y,z-richting beweegt ten opzichte van de voornoemde deponeerinrichting (7), of nozzle (9).
22 .- Inrichting volgens conclusie 19, daardoor gekenmerkt dat voornoemde deponeerinrichting (7), meer speciaal de eventuele nozzle (9), beweegt in z-richting ten opzichte van de voornoemde dragerplaat (10) en waarbij de voornoemde dragerplaat (10) beweegt in het x,y-vlak ten opzichte van de voornoemde deponeerinrichting (7), of nozzle (9).