CN112423966A - 用于制造空间塑料成型件的3d打印机 - Google Patents

Abstract

根据本发明，成型件的3D打印借助于挤出机来实现，在其中固体塑料熔化，其中熔体通过完全或部分可封闭的或完全或部分待开启的喷嘴施覆且未从喷嘴施覆的熔体引导回到挤出机中。

Description

用于制造空间塑料成型件的3D打印机

背景技术

3D是三维的缩写。过去，打印机仅适合于二维作品。自一些时间以来，3D打印机也已用于三维作品。在此，材料既是点状的和/或作为材料线/条/带来施覆。材料线/条/带可以是短的或者长的。在任一情况下，材料点和/或材料线如此彼此排列，从而形成所期望的成型件。

使用3D打印机，也可以由热塑性塑料制作空间成型件。对此有利的是，在施覆之前将塑料变成熔体液态形状。熔体液态的塑料通过喷嘴到达应用点。喷嘴形成打印头。使用部位是如下点，在其处应开始或继续成型件的制造。在带有三轴(x轴，y轴，z轴)的坐标系中，点由所有轴上的值确定。在此，此外存在如下可能性：

- 喷嘴在水平面(由X轴和Y轴确定)中的固定竖立的基座上的垂直/竖直位置中移动。在此，挤出机可以与喷嘴一起移动。

对于较小的挤出机，此解决方案是更好的变型方案。

优选地，挤出机那么与喷嘴一起被保持在可行进/可移动的壳体零件中，该壳体零件本身被保持在一个可行进/可移动的壳体零件中，其中两个壳体零件的运动方向相互处于横向，以便可到达平面中的每个位置。可利用装置的控制系统促使装置对特定的结构产品的调节或对另一结构产品的改装。

对于较大的结构零件、如建筑物零件或整个建筑物有利的是，挤出机一起移动。那么对于挤出机的运动设置有沿着建筑物墙壁的引导，从而可实现通过挤出机沿着墙壁的运动引起的较大运动。此外，挤出机还可以摆动运动地布置，以便能够并排铺设熔体带。作为挤出机的摆动运动的替代方案，还可以调节喷嘴。滑块特别适合于此，通过其从挤出机逸出的熔体可相对墙壁的侧边转向。

- 底座在固定竖立的、垂直/竖直的喷嘴下移动到水平平面(由X轴和Y轴所确定)中。

- 喷嘴可以在水平面(由X轴和Y轴确定)中在底座上在垂直/竖直位置中移动。同时，底座可以在喷嘴下方在水平面(由X轴和Y轴确定)中移动。

- 喷嘴在垂直/竖直位置中垂直移动，以便匹配于相应的点的高度(在Z轴上)。

- 底座在喷嘴的垂直/竖直位置中移动，以便匹配于相应的点的高度(在Z轴上)。

- 不仅喷嘴而且底座均可垂直/竖直移动，以便匹配于相应的点的高度(在Z轴上)。

这些动作优选地计算机支持地实施。在此有利的是，数据来自利用其构造/描绘成型件的计算机支持的绘图程序，同时用于喷嘴和/或底座的运动。最著名的绘图/构造程序是CAD程序。该程序以及其他绘图程序可以作为软件开发的基础。与此无关地，在根据本发明的3D打印的情形中，存在可以直接使用或以较小改动用于控制的控制程序。用于打印头/喷嘴的移动的这种控制程序也可以是其他机器、例如自动铣削机的控制程序。这样的控制系统能够使用一个工具在所有方向上实施最精细的步骤，不仅在直线上而且在弯曲路径上实施最精细的步骤。在此必须仅输入以其描述熔体点/线/带/条的位置的数据。这样的控制系统还可以在宽的界限内以不同的速度运行。这样的控制系统还能够在快速档中以比工作速度高得多的速度桥接到另一个使用地点。

在规则的成型件的情形中，从喷嘴中的规则的熔体离开是可能的。这样的规则的成型件例如是管状成型件。管状成型件、类似规则的成型件然而极其少借助于3D打印机生产，因为所有常规制造过程在经济上都远优于使用3D打印机的生产。在不规则的成型件的情形中情况不同。这意味着，成型件越不规则，借助于3D打印机生产就可越经济。在本发明的意义中，每一个成型件是不规则的，其需要改变的熔体出料口。这在厚度改变的情形中如同样在壁部断裂/中断中是这种情况，但是同样已经在拐角处的情形中是这种情况。在厚度变化随着喷嘴运动/底座运动的改变和/或随着从喷嘴每时间单位的离开量的改变期间可被考虑，在断裂/中断的情形中可需要熔体流的中断/改变。带有不同的尺寸的产品的生产已经可使得根据本发明的3D打印经济实惠。与此无关地可已经为有利的是，为了避免产生库存品借助于根据本发明的3D打印机，仅根据要求打印出所期望的成型件。

借助熔化装置来生成熔体是众所周知的，其在原理上从粘合剂技术中是已知的。在粘合剂技术中，将由粘合材料制成的线材或棒推入加热装置(喷胶枪)并在尖端进行液化。用线材或棒将液化的材料推出加热装置。以线材或棒的压力/进给确定粘合剂施覆。当该技术被用于熔化热塑性塑料时,代替由粘合剂材料制成的线材或棒，设置有由热塑性塑料制成的线材或棒。

该技术的缺点在于，每时间单位内尚不能以这种方式使得较大数量塑性塑料供使用。但是，对于将3D打印机用于成型件的工业生产，这是一种前提条件。

然而，例如由DE102016213439A1和EP3020550B1已知使用挤出机用于熔化热塑性塑料用于3D打印机的建议。然而，在EP3020550B1中，其涉及单螺杆挤出机，其具有将塑料输送直到打印头的任务，在打印头中，塑料应通过加热熔化。在此三台单螺杆挤出机并排布置，单螺杆挤出机中的每台确定用于不同的材料，例如，不同颜色的材料。使用两台挤出机以用于改变材料可能已经是极限的，因为一台挤出机则总是不使用。在三台挤出机的情形中，似乎排除了经济性。DE102016213439A1使得公开的是，如何熔化塑料。仅要求塑料要在从喷嘴离开之前已被熔化。

在打印头中熔化的缺点是，在打印过程中断的情况下，熔体液态的材料保留在打印头中。在那里形成了一个所谓的死区，在死区中，存在塑料有发生非常不利的变化的风险。

发明内容

本发明基于如下任务，利用挤出机改善在3D打印中熔体的处理。这利用独立权利要求的特征实现。从属权利要求描述了本发明的优选的实施例。

重要的是：

- 封闭件，利用其可实现安全且有利地将熔体量匹配于各自的需要

- 具有足以满足相应需要的熔体体积的挤出机。

在此根据本发明，可选地设置有一个可移动的喷嘴和/或挤出机，其螺杆/主轴可以沿轴向方向调节，并形成针对喷嘴的封闭件/塞子的调节元件，在打印过程中从该喷嘴施覆熔体。通过移动螺杆/塞子，可使喷嘴完全或部分开启或完全或部分闭合。可选地，螺杆/主轴形成至少在关闭位置伸到喷嘴开口中的尖端。这可以证明是有利的，如果成型件具有小尺寸和低重量。那么，在底座的水平运动自由度的情形中因此在螺杆/主轴的垂直/竖直位置的情形中相关联的水平运动自由度的限制与重量无关。

但是，也存在较大的成型件，其尺寸和其重量为成型件和承载成型件的底座/工作台的移动准备一些困难。当根据本发明的打印应用于结构体/建筑物时，实际上排除了结构体/建筑物的成型件的运动。那么，整个设施随着挤出机移动。

在螺杆/主轴伸到喷嘴中的情况下，喷嘴开口或螺杆/主轴的尖端具有沿熔体的流动方向减缩的形状。螺杆尖端/主轴尖端可以具有楔形形状。那么喷嘴/喷嘴开口与之匹配。喷嘴开口和螺杆尖端/主轴尖端优选地具有圆锥形状。螺杆尖端/主轴尖端也可以具有球形或其他形状，尤其是球形的圆形。利用这样的尖端，可以组合减缩喷嘴如同样具有柱形开口的喷嘴。

随着在熔体流动方向的减缩开口，喷嘴可以对应于

- 螺杆尖端/主轴尖端，其与喷嘴开口类似地减缩，且随着螺杆/主轴的轴向运动进入喷嘴中，且使喷嘴部分或完全闭合，或随着螺杆/主轴的轴向运动离开喷嘴，且使喷嘴完全或部分开启。

根据螺杆尖端/主轴尖端的直径，螺杆尖端/主轴尖端可以在闭合位置中

- 伸出喷嘴尖端。然后，螺杆尖端/主轴尖端的直径小于在端部处的喷嘴开口，该喷嘴开口指向熔体的流动方向。

- 或以喷嘴尖端结束。然后，螺杆尖端/主轴尖端的直径与在端部处的喷嘴开口的直径相同，该喷嘴开口指向熔体的流动方向。

- 在喷嘴尖端前结束。然后，螺杆尖端/主轴尖端的直径大于在端部处的喷嘴开口的直径，该喷嘴开口指向熔体的流动方向。

在每个闭合位置，螺杆尖端/主轴尖端的外罩面与喷嘴开口的外罩面平行地伸延。

- 螺杆尖端/主轴尖端，其与喷嘴开口不同地减缩。在此，相对于喷嘴开口，在对于螺杆轴线/主轴轴线的楔形或圆锥形的情况下，螺杆尖端/主轴尖端可能具有较小的倾角或较大的倾角。在螺杆尖端/主轴尖端的较小的倾角的情形中，则取决于螺杆尖端/主轴尖端的直径，产生螺杆尖端/主轴尖端的边缘与喷嘴开口的外罩面触碰，或喷嘴开口的边缘与螺杆尖端/主轴尖端的外罩面的触碰。

- 在螺杆尖端/主轴尖端的球形或其他圆形的情形中，则在喷嘴开口的圆锥形状的情形中取决于螺杆尖端/主轴尖端的直径，

- 产生螺杆尖端/主轴尖端与喷嘴开口的外罩面的触碰，或

- 产生喷嘴开口的边缘与螺杆尖端/主轴尖端的外罩面的接触。

根据本发明的螺杆/主轴的运动，可选地通过以下实现，即将螺杆/主轴沿轴向方向可移动地布置在从属的挤出机壳体内。对于轴向的移动，不同的驱动器是可行的，不仅液压而且机械的。液压驱动器具有沿轴向方向作用于螺杆/主轴的液压缸/动力活塞，带有距离控制装置/步进控制装置。通过电子距离测量，即使是较小的距离/调整也可以测量和控制。电动往复设备也可以用作螺杆/主轴的轴向运动的驱动器。电动往复设备/动力活塞特别适用于快速且频繁的关闭和开启运动。这意味着，电动往复设备/动力活塞特别适用于短的线/带/条和与之相应短的熔体流动间隔。这更适用于极端情况，例如熔体点。

即使在轴向可移动的布置中，也可以通过马达和传动机构使背离喷嘴的在端部处的螺杆/主轴旋转运动。对此，例如可以将带有花键连接的驱动轮安装在螺杆/主轴上。当驱动轮沿轴向保持有旋转运动所需的间隙时，花键连接允许螺杆/主轴发生移动。在螺杆/主轴与驱动器之间的成本适宜的驱动连接设置了以一个多个楔形带的带驱动器。楔形带允许在同时根据本发明的移动的情形中驱动轮在螺杆/主轴上的固定布置。这尤其适用于较小的移动。移动也可在待制造的成型件的显著的高度的情形中通过调节底座保持成较小。

可选地代替或附加于螺杆/主轴的轴向可调节性，设置有喷嘴的轴向的可调节性，以便部分或完全开启或闭合喷嘴。在此，喷嘴要么对着螺杆尖端/主轴尖端运动要么由螺杆尖端/主轴尖端离开。作为用于喷嘴的轴向运动的运动驱动器，相同的驱动器和控制装置适用于螺杆/主轴的轴向运动。

可选地可以将滑块用作封闭件。

以上描述的喷嘴特别有利于具有垂直/竖直移动的喷嘴或垂直/竖直移动的螺杆/主轴以及不仅垂直移动而且水平移动的底座/工作台的设施。垂直/竖直的布置允许熔体向下放置(ablegen，有时称为沉积)，这样做特别好。此外，熔体没有明显的从放置位置流出的倾向。

另外，如果喷嘴可以与以熔体馈送喷嘴的挤出机一起水平移动，则上述喷嘴也可以使用。

在3D打印结构体/建筑物以及其他具有较大重量和较大尺寸的成型件的情形中，设施的移动可以具有较大的优点。

根据本发明，概念“结构体”包括构成建筑物的主要部分的较大的结构体，以及具有用于建造房屋的板大小甚至砖或其他石头大小的较小的结构体。

在制造结构体/建筑物时可行的是，不建造接缝，或将接缝的数量限制为必要的膨胀接缝的数量。有利地，膨胀接缝可同时如此设计，使得接缝带随后可以容易地安装。在可粘合的接缝带的情形中，在凹部/槽的基底中带有粘合面的简单的凹部/槽就足够了。在传统的结构体处，对于接缝带，相应的凹部/槽被模制到结构体中，只要未已经设置有接缝带的混凝土浇筑。在根据本发明的结构体/建筑物的情形中也可以加工凹部/槽。优选地，这不是事后的，而是已经在通过3D打印制造中进行的。

当接缝带可以与根据本发明制造的结构体/建筑物焊接时，产生特别的优点。为此，接缝带和结构体/建筑物必须至少在焊接面处由可焊接的材料制成。可选地，该结构体对此完全或部分由可以与接缝带焊接的材料制成，或者在其制造中将轮廓模制到该结构体中，或层压到该结构体上，其可与所述接缝带焊接。

对于焊接，接缝带和结构体/建筑物不必整体由相同的塑料制成。如果接缝带和/或结构体/建筑物由建立可焊接性的塑料份额的塑料混合物组成就足够了。对于可焊接性，取决于材料，接缝带处的可焊接材料的按重量计算低于40%的比例，按重量计算低于30%的比例，按重量计算还更优选低于20%的比例，以及按重量计算最优选低于10%的比例可以就足够了。重量百分比与结构体/建筑物和接缝带的总塑料混合物有关。

可焊接性可以显著降低成本。对此可以包括在装配中的显著节省。另外，在如下位置有一个极大的优势，在那里进行密封。利用焊接，与其他连接技术相比，密封明显更好。密封作用变得更好。在进行密封的部位，焊缝可以同时彼此隔开一定距离，其中可以用压缩空气施加焊缝之间的中间空间，以检查焊缝。

根据本发明的焊接连接也可以用在接缝带以外的建筑产品上，甚至独立于根据本发明的3D打印。这样的应用领域由塑料窗户形成。塑料窗户通常具有塑料框架，而片材则由玻璃制成。塑料框架通常由PVC(聚氯乙烯)或与PVC的混合物制成。塑料框架在此由复杂的型材组成，其必须满足各种功能。与建筑物的连接只是其功能之一。使用本发明的焊接技术时，如果存在上述先决条件，则窗户可以直接焊接在结构体/建筑物处。如果该结构体/建筑物不满足先决条件，可以在结构体/建筑物处固定或模制简单的塑料型材，其可与塑料窗户焊接。塑料窗户的外边缘处的一条简单支腿就可以足以进行焊接。例如，如果塑料窗户的支腿在其安装时平放在结构体/建筑物的外表面或内表面上，则可以将塑料窗户处的简单支腿在外部或内部平地焊接在结构体/建筑物上。这是这样的情况，如果支腿例如平行于窗户的前面伸延。例如，由Z形型材制成的框架状中间件可有助于在窗户开口内安装窗户。型材然后以一条支腿焊接到结构体的外部或内部，且以另一条支腿与窗户框架焊接。

通过熔化焊接面且紧接着相互压紧可进行热焊接。也可以使用溶剂焊接进行冷焊接。对此焊接面涂有溶剂，且在溶胀后彼此压紧。溶剂焊接也适用于硬PVC，其主要用于窗户结构。四氢呋喃被认为是合适的溶剂。

在不期望焊接的地方，可以使用合适的粘合剂将窗户框架粘合到结构体/建筑物上。合适的粘合剂例如是两组分粘合剂。这些粘合剂提供高的粘合性能和长的使用寿命。

对于用于管道的结构体/建筑物的渗透性(水/污水；电力；煤气；通风等)可以进行诸如法兰的安装，其可以与窗户一样焊接/粘合。

当设施移动时，如果喷嘴不仅具有开启/关闭功能，并且可以将熔体不仅放置在一条线上，而且也可以同时将熔体分布在一个例如比熔体线/条/带或熔点更宽的面上，这是有用的。例如，当3D打印机应该在一个工作过程中要竖起墙壁时这是这样的情况。然后3D打印机应将熔体放置在整个壁宽上。这可以通过点或利用线或带/线/条来实现。

墙壁的制造也可以通过形成封闭层或通过形成中空空间来进行。如果墙壁的封闭外层通过桥接部彼此连接，且如果桥接部在各层之间不同倾斜地伸延，在中空空间形成的情形中产生特别的优点。例如，一个桥接部可以在墙壁的一个纵向方向上以45度倾斜伸延，而另一桥接部可以在墙壁的相反的纵向上以45度倾斜伸延。可选地，在此桥接部可以交叉。这样促使牢固的连接，并在需要时允许墙壁通风；如有必要，中空空间还可用于管线引导建筑物中单个或所有存在的介质。

可选地，中空空间形成在形成统一厚层的情况下发生。中空空间都可以分别封闭。这在形成水密的中空空间的情况下也是可能的。这在建筑物墙壁的与地面接触的区域中是有利的。中空空间可以任意设计。具有特别的静态强度和在负荷下特别有利的变形行为的中空空间是有利的。例如，合适的中空空间模仿封闭的蜂窝来设计。封闭的中空空间还提供了有利的热绝缘。

可选地，中空空间也至少部分地互连。这可以有利地用于垂直/竖直地在中空空间之间建立连接，使在扩散途径上渗透的湿气可以向上蒸发。

上述构造可以通过铺设熔体带和/或熔体线和/或熔体束和/或熔体点来实现。熔体带/线/束简化了打印，通过以熔体线/束/带的形式的较长的溶体流是可行的。熔体线包含薄的熔体施覆。熔体带/束的宽度是熔体线的宽度的数倍。它们的厚度可以与熔体线相同，但也可以是熔体线厚度的数倍。在以较大的施覆功率工作的位置处，较大的厚度是有利的。同样在熔体带/线/束的情形中，必须考虑带/线/线的中断。与之相反，当逐点铺设熔体时，熔体流动极其频繁地中断。电动运行的升降设备特别适合于逐点熔体铺设。

当在二维打印单元中仅用打印材料创建了唯一的覆层/层时，在三维打印单元中，则是多个覆层/层相叠铺设。通常，在每一层/覆层中逐行进行。逐行操作模式的缺点是打印机的显著的空位移动和/或成型件的显著的空位移动。根据本发明，如果将逐行打印限制在成型件的底部面上，即当到达底部面的边缘时换向，则产生打印功率显著提高。有利的是，必须在换向时过渡到相邻行中时不进行中断铺设。那么，打印沿着蜿蜒的走向。如果在完成底部面之后将墙面如底部面进行处理，换向过程会堆积。在墙面的情况下，优选地过渡到沿着墙面的运动方向。可以通过这种方式对新的运动方向进行编程。有帮助地，对于成型件，可以转动成型件构建在其上的工作台，直到打印机的运动方向沿墙壁的方向伸延。代替转动工作台或附加地，挤出机与喷嘴和其他附件一起转动可以使打印机移动取向于要打印的墙壁的走向变得简单。即使是单个零件(如喷嘴)的可转动运动性可有助于使喷嘴的移动方向取向于墙壁。

在结构体/建筑物的生产中有利的是，挤出机连同用于在结构体/建筑物上打印的喷嘴和其他附件可以向任何方向行进。对于行进，可以针对根据本发明的设施为每个结构体/建筑物设置轨道。带有喷嘴的轨道和/或挤出机高度可同时调节。控制系统的软件应设立用于，以便在输入轨道的尺寸以及它们彼此之间的相对位置和高度时，所有熔体带/线/束都以期望的长度被铺设到所期望的位置处。也考虑对设施进行激光控制。在此优选地使用多个激光器，其将带有喷嘴的挤出机在每个期望的位置处转向。在大型结构体的情形中，逐段制造结构体/建筑物。

下面显示了使用较短和较长熔体带的不同的可能方法的一些：

- 打印机可沿墙壁纵向方向铺设一条长的熔体带/线/束。下一个长的熔体带也沿着墙壁纵向方向铺设，但同时在先前铺设的熔体带/线/束旁边稍微偏移，

- 较长的熔体带/线/束在此最终能够并排而置，

- 较长的熔体带/线/束可以在此彼此侧向重叠铺设，

- 较长的熔体带/线/束可以在形成水平间距的情况下相互铺设，

- 间隔一定距离，将两个间隔开的较长的熔体带/线/束通过较短的熔体带/线/束连接，

通过长和短熔体束/线/带交替布置和/或熔体束/线/带偏移，在每一层/覆层的熔体束/线/带中都产生连接/结合。通过在每一个新层/覆层中,熔体束/线/带相对于先前铺设的层/覆层中的熔体束/线/带引导经过,还改善了熔体束/线/带的连接/结合。如果交替(从一层/覆层到另一层/覆层)完全或部分铺设更窄或更宽的熔体带/线/束，则可以进一步改进。例如，较宽的熔体带/线/束的宽度可能是较窄的熔体带/线/束的两倍宽。可选地较窄的宽度与较大的宽度之间的比例在1到1.1之间或直至1到4之间。

- 在熔体带/线/束的交叉部位/相交部位(Stoßstelle，有时称为撞击部位)处，避免熔体带/线/束在一覆层/层上叠放。如果两覆层/层相互叠放，熔体带/线/束就会相互叠放。优选地在每一覆层/层中维持厚度保持恒定。根据本发明，可以实现较长的熔体带/线/束(示例性命名为熔体带1)在另一熔体带/线/束(示例性命名为熔体带2)前结束，且在另一个熔体带2之后重新开始。熔体带1因此被熔体带2中断。与其他方法相比，在每个交叉部位/相交部位进行完全相同的操作，包括较差的处理方案。

最好在所有交叉部位/相交部位创建一个连接。连接是指彼此相交的构件彼此连接，并且被融合成在其他的构件的熔体带/线/束之间的一个构件的熔体带/线/束。如果在下一个熔体覆层/层中熔体带2在熔体带1前面终止,并且在熔体带1之后重新放置，则在交叉的熔体带/线/束处形成根据本发明的连接。由此熔体带1在此交叉部位处穿过，而熔体带2中断。

- 优选地，相应地设计相交部位。相交部位在此是指如下部位:

- 在其处两堵墙以T形或L形彼此相交(aneinander stoßen，有时称为彼此撞击)

或

- 在其处墙相交到

- 成型件的底部面

- 中间底部

- 盖板

- 构件的突出部

- 或者类似的东西处。

在T形的相交部位处连接/结合也是有利的。

T型彼此相交与交叉部位的不同之处在于，相交到连续墙的这堵墙不会在连续墙的对面继续。优选地上面在熔体带1和熔体带2处阐释的原理得到保持。在一层/覆层中，熔体带1连续铺设，且熔体带2相交到连续铺设的熔体带1。在处于其上的层/覆层中，熔体带1在熔体带2的宽度上中断，并且熔体带2延伸进入该间隙。

根据本发明，相交部位也可得出，当其形成拐角时。然后，墙壁以L形彼此相交。此相交部位与T形相交部位的不同之处在于，没有墙壁是连续的(超过拐角)。然后，熔体带1在达到熔体带2的宽度的间距时就会在层/覆层中在拐角前结束，使得熔体带2可以被引导/放置到间隙中。在处于其上的层/覆层中，熔体带2终止于与熔体带1的宽度相等的拐角的距离，从而熔体带1可以被引导/放置到间隙中。

作为上述拐角形成的替代方案，熔体带/线/束也可以在拐角处成角度。在此使熔体带/线/束在没有中断的情况下在拐角处成角度并且在拐角处继续引导。原则上，这可以用任何熔体带/熔体束/线来执行。来自带有圆形横截面的喷嘴中的熔体带/线/束是最好的结果。

墙壁与底部面或类似物的联接优选地采用以与T形相交相同的方式解决，因为底部面也由不同的熔体带/线/束组合而成。这意味着，在待制造的底部的墙壁侧的边缘处熔体带/线/束刚好如此放置，如用于制造连续的墙壁，另一墙壁相交到其处。在其中一层/覆层中，底部面的要铺设的熔体带/线/束在长度上被中断，中断的长度等于邻接墙壁的熔体带/线/束的宽度，从而可以将该熔体带导入到这个间隙。在其上设置的层/覆层中，底部的相关的熔体带/线/束在不中断的情况下铺设，且相邻墙的从属的熔体带/线/束与从属于地面的熔体带/线/束相交。

-如果一个建筑物墙是分层/覆层建造的，那么多个熔体带/线/束可以并排和/或依次放置在一个平面中。优选地然后在覆层/平面的熔体带/线/束与处于其上或处于其下的覆层/平面的熔体带/线/束之间设置偏移。偏移至少为1 mm，优选地至少为2mm，还进一步优选地至少3mm，且最高优选地至少4mm，这有利于不同层的啮合。

铺设熔体线时，必须铺设比熔体带更多的熔体线，以便在墙壁和表面处产生相同的体积。

挤出机可以是双螺杆挤出机。

优选地作为挤出机，使用单螺杆挤出机，还进一步优选地行星滚筒挤出机。所提到的所有的挤出机类型都具有填充零件，设置用于打印的塑料被填入到其中。挤出机零件联接到填充零件处，在其中塑料熔化、均匀化并达到打印所需的温度，并保持该温度。如有必要，在此还可以进行脱气，以及与添加剂、助熔剂和填充剂的混合。可选地，同样使用包含带有一种或多种或所有添加剂、助熔剂和填充剂的塑料的预混合的化合物。特别大量的填充剂可用于结构产品的制造。建筑业的填充剂通常是矿物原料。然而，有机原料的填充剂的使用越来越多。例如将细木屑混合到塑料中。加入的填充剂越多，塑料就越能成为粘合剂。在此，对改善塑料框架的强度很感兴趣。这在天然纤维中尤其常见。

塑料与木材颗粒的混合物具有自己的产品名称WPC。基于混合物，木材的份额通常要高于以重量计50％。在WPC中木材的份额也可以达到以重量计60%或70%。此外，如果结构产品可能会暴露于燃烧负荷，结构产品必须包含阻燃剂。常见的阻燃剂是已知的。氢氧化铝属于常见的阻燃剂。结构产品中易燃/可燃成分的比例越大，阻燃剂的比例就越大。当木材颗粒和塑料的高份额大于以重量计70 - 90%时，阻燃剂的份额可达以重量计10 - 30%。考虑的阻燃剂之一是氢氧化铝。在大多数情况下，使用材料的份额通常还包括染料。重量百分比与整个结构产品有关。

塑料的熔化是通过相应的加热而发生的。加热可以通过加热挤出机来完成。因为常规挤出机设有调温装置，从而加热是可能的。为此，挤出机的壳体设有用于调温介质的通道。调温介质是水或油。为了加热，将用于加热的调温介质导引到壳体中。在那里，调温介质将其热量部分散发到塑料上。同时，由于填入的塑料在挤出机中不断变形，填入的塑料升温。在此，挤出机的驱动能量被转换成热量。在达到熔体温度之后，塑料的进一步变形和从属的能量输入会导致进一步加热，当这种情况无法通过冷却抵消时。然后调温介质用于冷却。冷的调温介质被送入壳体的通道用于吸收热量。优选地，分隔的调温介质回路用于加热和冷却。

在模块化构建的挤出机(螺杆/主轴从驱动器穿过所有模块延伸直至喷嘴)中，通过使用单独的挤出机模块发生用于加热和冷却。可选地，也可以将单独的挤出机模块应用于所期望的脱气。随后该模块称为脱气模块。脱气模块具有一个外罩开口，气体可通过这个外罩开口逸出。优选地，空转的侧臂挤出机设置在该外罩开口处。还进一步优选地，侧臂挤出机是双螺杆挤出机，其在没有任何使用材料的情况下旋转，就好像其将使用材料供应到脱气模块中一样。由此，侧臂挤出机防止脱气模块中的熔体通过外罩开口逸出。优选地，使用特别短的侧臂挤出机。同时施加的在侧臂挤出机上的吸取由于侧臂挤出机中预期的非密封性而抽取。侧臂挤出机的螺杆与周围壳体之间的必要间隙可足够用于非密封性。如有必要，在侧臂挤出机的螺杆与周围的壳体之间会形成一个附加的间隙。这可以通过在外周上切削加工螺杆来完成。

侧臂挤出机可侧向布置或布置在脱气模块上方或下方。

塑料可以是颗粒。在结构尺寸较小的挤出机中，颗粒优选包含具有所有必要混合物成分的混合物，将其作为制备的化合物放入到挤出机中。由此对于小型设施不需要大设备耗费以用于配量混合物成分。在此，较小的设施是结构尺寸小于70mm，优选小于等于50mm的挤出机。尤其是在较大的设施中，混合物全部或部分在挤出机中生产。然后将各种混合物成分分别或预先混合或一起放入挤出机中。在混合物成分供应后，少量混合物量分散在塑料或塑料熔体中。

单螺杆挤出机和双螺杆挤出机可选地具有一个或两个螺杆，从而降低了输送效果。通常，单螺杆挤出机和双螺杆挤出机具有较高的输送力，因此存在相当大的压力，这难以匹配于对熔化塑料的减少需要。通过降低输送效果，可以降低压力，这简化了匹配减少的需要。

优选通过将一个或多个反向的螺杆行程加工到螺杆中来降低输送效果。加工可选地通过铣切完成。先前的螺杆行程在一定距离内通过铣削中断。单螺杆挤出机和双螺杆挤出机的螺杆可以可选地设有减小直径，从而使螺杆和周围的壳体之间产生更大的间隙。柱形螺杆也可以在圆周上设有平坦部或凹部。材料可以通过出现的间隙中溢出，且甚至回流。出现期望的泄漏流。间隙越大，塑化塑料就越能在挤出机中回流。这一过程一直持续到熔体又由螺杆抓住并沿挤出机出料口的方向挤压为止。如果在喷嘴处熔体没有减少，则熔体又可在泄漏流的路径上溢出。在单螺杆挤出机和双螺杆挤出机的情况下，调整正确的泄漏流相对于在行星滚筒挤出机的情况中不一样地复杂。

泄漏流可以看作是熔体的“循环驱动”。结合调节在喷嘴处的熔体离开，形成了一种非常有利的装置，因为熔体在挤出机中保持液态并在需要熔体离开之前循环流动。在这种情况下，喷嘴会打开并且发生所需的熔体离开。根据本发明，挤出机在喷嘴处被控制。同时，通过向挤出机提供另外的使用材料来代替离开挤出机的熔体量。尤其当挤出机直立放置而不是平躺时，可以使用料位控制系统。

移动的熔体量越大，则越容易维持用于3D打印积聚的熔体需要和调节供应。泄漏流和挤出机的空腔容积对熔体量起决定作用。在打开喷嘴后，熔体流出以用于3D打印。挤出机的中空空间是挤出机的内部空间，而不是螺杆和伸到挤出机中的其他设备的体积。

挤出机的填充程度可以用不同方式测量。这可以通过将传感器放置在填充零件的外罩中来完成。该传感器可以包括任何形式的对熔体反应的测量。对此包括例如，压力，温度，超声波和其他声音。填充程度优选地通过重量测量或通过光学体积测定来确定。如果降到预定填充程度以下，则补充用于产生熔体的使用材料。

当确定重量时，适宜的情况是测量在基座/工作台上产生的成型件的重量。根据该重量，可以计算出熔体消耗。优先借助于微芯片以电子方式测量重量。电子测量有利地同时进行，当底座/工作台处于静止位置时，从而不会因加速力和制动力而混淆测量结果。此外，还可以从重量测量的结果中算出或加入加速力和制动力的影响。

当用光学体积测定时，将测量在基座上正在成型的成型件。有多种方法可以做到这一点。优点是测量喷嘴和成型件之间的最小距离。激光测量装置适合于此。在任何情况下，距离测量都是确保熔体施覆的恒定条件的一个优势。距离测量的值不仅可用于控制熔体到挤出机中必要的补充，而且还可控制底座/工作台在喷嘴的轴向上的运动。

根据本发明降低的输送效果也可以通过旁路来实现，该旁路在挤出机的输送方向上在喷嘴前面开始且部分地或全部地将熔体引回到挤出机的合适区段。当喷嘴部分关闭或仅部分打开时，只引回一部分熔体。当喷嘴完全关闭时，熔体全部引回。用于溢出到旁路中的熔体的回引的合适区段可以是熔体产生的区域，或者是在挤出机的输送方向上与其间隔开的位置。

旁路优选地是绝热的(若有可能同样加热的)管道。该管道的一端在挤出机的输送方向上在喷嘴前面用法兰连接到挤出机的外罩中的开口处。该管道的另一端在挤出机的输送方向上法兰连接到挤出机的外罩中的另一个开口处，该开口位于熔体产生的区域内或在其后方的输送方向上。行星滚筒挤出机相比于单螺杆挤出机和双螺杆挤出机更适合3D打印。与单螺杆挤出机相比，根据本发明的泄漏流使用行星滚筒挤出机可以更容易地生成。此外，行星滚筒挤出机与单螺杆挤出机相比还有其他非常重要的优势。其中尤其包括

- - 更好的混合效果

- - 更好的调温。

行星滚筒挤出机具有设置在壳体中间的环绕的中心主轴，中心主轴在外部开齿。围绕中心主轴在外部运转有行星主轴，这些行星主轴同样在外部开齿，并在旋转过程中与中心主轴啮合。中心主轴同时会在挤出机壳体中旋转。对此，挤出机壳体或衬套(在设置在挤出机内部的衬套的情况下)设有内齿部，行星主轴与其同时啮合。

行星主轴以在挤出机的输送方向后方的端部在滑动环处滑动，其保持在挤出机壳体中。此外，行星主轴和中心主轴及壳体的内齿部保持啮合。

同样，行星滚筒挤出机以驱动器开始，且以喷嘴结束。在这两者之间，行星滚筒挤出机可以设有在整个长度上延伸的单件式壳体。行星滚筒挤出机也可以在驱动器和喷嘴之间由多个模块/区段组成。然后在驱动器和喷嘴之间设置延伸穿过所有模块的共用的中心主轴。

各个模块/区段可以接管一项或多项不同的任务。优选地，行星滚筒挤出机的所有模块/区段均以行星滚筒挤出机结构方式来设计。行星滚筒挤出机结构方式中的模块/区段也可以与其他结构方式中的模块/区段组合。这尤其适用于填充零件。以前，用于填充零件的模块/区段大多采用单螺杆挤出机结构方式。在这种情况下，中心主轴在用于填充零件的模块/区段中作为一个单螺杆继续。

用于打印3D成型件的行星滚筒挤出机也可以具有降低的输送效果。在行星滚筒挤出机中这可以以不同的方式实现。优选地在行星主轴处实现：

- 可以减少/更改行星主轴数量(环绕的行星主轴数量)。根据行星滚筒挤出机/行星滚筒挤出机模块/区段的结构尺寸，行星主轴数量最多可以达到24根或更多。在较小的结构尺寸中，行星主轴数量也可以为5根或6根。行星主轴数量减少1根包括在较小的结构尺寸中已经显著的减少。在较大的结构尺寸中，只有在移除多根行星主轴时才会出现显著减少。行星主轴数量越少，两根行星主轴之间沿周缘方向的距离就越大，并且熔体在行星主轴之间回流的可能性就越大。行星主轴数量的减少在3根行星主轴的情形中遇到极限。此外，通过改变行星主轴数量可以非常有利地影响回流/泄漏流。在单螺杆挤出机上找不到可对照的可能性。

在每次减少/改变行星主轴数量之后，行星主轴在中心主轴的圆周处重新分布，以确保均匀分布。在均匀分布的情形中，则可以使中心主轴在壳体中得到更好的支撑，且降低了行星主轴跳过的风险。跳过通常会导致挤出机立即堵塞和断齿。通过行星主轴的规则分布可以最低限度地减少磨损。

行星主轴的减少/行星主轴分布的改变是在喷嘴被拆卸后，挤出机处于静止状态时进行的。此外，行星主轴的减少/分布的变化模块化/逐段发生。在此，不是仅仅喷嘴被移除，而是所有模块/区段被移除，其在熔体的流动方向上跟随模块/区段，其行星主轴应被减少和重新分配。然而，中心主轴仍然被保留。

对于重新分布，对经验不足的操作者推荐模板，该模板已被推动到中心主轴上。在中心主轴和周围的壳体之间推动行星主轴的部位处，这个模板具有直径等于行星主轴直径的钻孔，并留有较大的运动间隙。由此，行星主轴可以很容易地在中心主轴和从属的壳体之间在钻孔处被推动，且在此使彼此之间的距离至少大致相同。

有经验的操作者无需使用模板。

- 回流/泄漏流也可受到齿组减少的影响。现代的行星滚筒挤出机具有同时构造为倾斜齿部的螺旋齿部。有利地，其齿可以大幅度地改变。行星主轴的不变的啮合称为正常啮合。随后描述了各种更改可能性。有利地，带有改变的齿部的随后所述的行星主轴所有彼此都很容易互换，并且可以与具有正常齿部的行星主轴互换。通过互换，行星主轴的基本作用根据选择可以增强或减弱。行星滚筒挤出机处，行星主轴的可互换性是单螺杆挤出机无法比拟的一个极端优势。

为了通过互换行星主轴来有利地更换或改变回流/泄漏流，可提供行星主轴的不同实施形式供使用：

齿数将减少。齿数可以减少到三齿，甚至可以减少到一齿。这可以附加地通过卸下行星主轴处的齿来实现。齿的移除优选地通过铣削来实现，且通过研磨进行紧接着的精加工。行星主轴也可以立即制造成带有齿，如在其处移除附加的齿的行星主轴。优选地，其余的齿规则地分布在行星主轴的圆周上。即使只有一个齿，行星主轴仍然能在中心主轴的外齿部和壳体的内齿部中经历充分的引导和支撑。这是由于每个齿沿着行星主轴的长度螺旋地绕着行星主轴缠绕数次这一事实造成的。

如果保留在行星主轴上的区段能够给行星主轴足够的引导，则行星主轴的所有齿在高度上也可以降低。这样的引导区段可以具有正常齿部(不变的齿部)，其优选地位于行星主轴的端部。此外，在挤出机中将这种行星主轴与完全正常开齿的行星主轴组合在一起是有利的，以便在围绕中心主轴旋转时，正常齿将所有材料推出中心主轴的齿隙和壳体的内齿部的齿隙，或阻止使用材料积聚在齿隙中并粘在那里。这可以称为齿隙的清洁。

优选地不要将行星主轴的所有齿都降低高度。至少一颗齿保持其原始高度。这可以使行星主轴在中心主轴的外齿部和壳体的内齿部中获得必要的引导/保持，从而不需要引导区段。

此外。行星主轴处保留原始高度的内齿，也会促使清洁中心主轴处的齿隙和壳体的内齿部处的齿隙。

齿的高度降低可以如在完全移除齿的情形中例如通过铣削和通过磨削的紧接着的精加工来实现。

优选地，桥接部高度降低至少20％，还进一步优选地降低至少40％，最多优选地降低至少60％。

如果降低高度/变平的齿在正在出现的新头部上呈圆形，这也是一个优势。这改善了使用材料在中心主轴的相应齿隙和壳体的内齿部的相应齿隙中使用材料的挤压时的流动行为。

- 行星主轴齿的桥接部可以以规则的间隔或不规则的间隔全部或部分中断。例如，如果在制造正常齿部之后还一次性在相反的方向上对行星主轴进行齿啮合，则会出现规则的中断。这导致行星主轴表面的麻花结构。因此这种行星主轴也被称为麻花主轴。反方向的齿部向下延伸到齿隙的底部。当反方向的齿部不太深地剪切到行星主轴中时，得出带有更多输送效果的另一行星主轴表面。

通过在行星主轴上加工出以规则的间隔环形环绕的槽，从而产生规则的中断。这些行星主轴被称为刺猬主轴。通常将槽加工直至齿根。但是，槽可以不用太深加工，以实现不同的性质。

同样地，可以通过改变反向齿部的多样性来变化齿部。这意味着可以使用带有不同齿数的行星主轴。在此，可以在行星主轴之间选择，其或多或少的齿被移除。

取决于齿模块/齿尺寸以及齿的部分圆直径，正常齿部具有一定数量的齿，围绕部分圆直径环绕。这些齿彼此平行地围绕行星主轴缠绕，并且包括行星主轴的多样性。

在相同的反向齿部的情况下，出现了上述的小节。但是，与正常齿部相比，可以将齿以更大间距切入正常齿部。然后，不会产生小节，而是桥接部，因为正常齿部的齿在更大距离处中断。

行星主轴数量减少和行星主轴处的齿组的减少可以一起进行或同样单独进行。相应地关于旁路适用。旁路可以单独发生，也可以与行星主轴数量减少和/或齿组减少一起发生。

上述措施的共同点在于，在行星滚筒挤出机中会出现开口，熔体可以通过其回流，这实际上是3D打印所不需要的。这包含所期望的泄漏流。回流/泄漏流一直继续，直到熔体再次被行星主轴卡住并向喷嘴方向输送。如果仍然没有熔体减少用于3D打印或只有少量熔体被减少用于3D打印，则熔体的循环将再次开始。

当在喷嘴处施覆熔体用于3D打印时，新材料将被供应给挤出机。根据上述测量结果，这可以连续进行，或也可以间隔进行，或者根据需要进行。

如在DE19534813 C2中描绘和描述的那样，在行星滚筒挤出机的垂直/竖直布置中产生了一种用于3D打印的挤出机的特别有利的形式。垂直/竖直布置的挤出机的壳体在上端可以具有宽敞的中空空间，即使是难加工的使用材料也可以很容易地积聚在其中。优选地行星主轴至少部分延伸到中空空间中，使得行星主轴可以抓住使用材料并将其拉入垂直/竖直地布置在其下方的行星滚筒挤出机模块/行星滚筒挤出机区段中。在此，行星主轴与中心主轴的外齿部和挤出机模块壳体/挤出机区段壳体的内齿部啮合。上方设置的中空空间中有一个料位探测器，如果料位低于所选择的程度，它会立即发出供料信号。使用材料在行星滚筒挤出机模块/区段中加热并熔化，且然后输送到喷嘴。对于加入，在进料区域对模块壳体进行加热是有帮助的。

在初始加热后，使用材料在另外的路径上向后的变形会导致进一步的加热和熔化。可选地，喷嘴圆锥形地构造并且具有渐缩的施覆端。这种形式是流动适宜的。喷嘴在轴向上的长度优选地根据喷嘴的直径来设计。对于小直径，设置较小的长度，对于大直径，设置较大的长度。喷嘴的离开开口取决于要施覆的熔体束/线/带的宽度。喷嘴的进入开口取决于挤出机的结构尺寸，确定用于打印的材料将通过该挤出机熔化。圆锥体越细，喷嘴越流动适宜。然而，也可以使用无锥度的喷嘴。如果喷嘴是由挤出机的出口侧的柱形端壁中的柱形钻孔形成的，则不存在锥度。

在实施例中，喷嘴可以沿着挤出机的轴向上移动。可移动性用于完全或部分打开喷嘴或完全或部分关闭喷嘴。

可选地，喷嘴对此保持在直线引导件中。为此，可以设置平行于喷嘴轴线伸延的轨道或型材。可选地，也可设置多个轨道或型材，它们彼此间隔开平行于喷嘴轴线伸延。在使用多个型材时，则可以使用简单的圆形型材作为引导件。当使用唯一的轨道或型材时，优选地选择轨道或型材的横截面，其防止喷嘴或其支架绕轨道或型材的纵轴旋转，但允许在轨道或型材的纵向方向上移动。喷嘴或其支架可以包围轨道或型材，或者可以伸入轨道或型材。

可选地，该引导件也具有滑块的形式。

滑块可以为线性移动的滑块，或也可以是旋转滑块。旋转滑块可以支承在螺栓或轴或销中，或以其他方式可转动运动地支承。这样的支承件也可以是环或套环或柱体，其在外部围绕盘形滑块。

引导件也可以由摆动臂形成。然后用摆动臂保持喷嘴。然后有利的是，在闭合位置中，喷嘴中轴线与主轴尖端的中轴线对准。闭合位置是指喷嘴最终在中心主轴尖端上放置的位置。为了打开喷嘴，通过摆动臂将喷嘴从中心主轴尖端抬起。在此，喷嘴的中轴线位置相对于中心主轴尖端的中轴线的变化的影响可以忽略不计。

直线的喷嘴移动也可以在机器人的帮助下进行。已知的机器人具有多重铰接的手臂，从而可以在任何方向上施加运动。自然，机器人相比仅直线运动，实施更多。其构造和其控制也相应地复杂。由于商用机器人的高件数和与之相关的系列生产，这种机器人仍比单个制造建立的另一种喷嘴引导件便宜。

设置有一种电控驱动器，用于摆动臂的移动，该装置对短控制脉冲作出反应。当喷嘴打开时，熔体作为熔体线或熔体带或熔体束的形式在工作台上流动，该工作台可以横向于中心主轴尖端的中轴线，且同时沿中心主轴尖端的中轴线的方向移动。工作台和喷嘴的运动是以这样的方式控制的，即通过逸出的熔体线/带/束生成3D成型件。

具有多个可变离开开口的喷嘴对于在根据本发明的结构体/建筑物上的印刷的应用是有利的。通过较大的离开开口，可以施覆大量的熔体，并且可以实现较大的构造功率。同时，喷嘴可以设有较小的离开开口，例如用于较薄的熔体线。不同离开开口的可变性是一个优势。优选地可在生产过程期间更换离开开口。如此，当建造建筑物时，可以生产出具有高熔体功率的底部，而相邻的薄壁更好地以较小的离开开口和相应的低功率来制造。同样，在制造上述中空构造的墙壁时适宜的是，制造带有较大喷嘴离开开口的墙壁的外层和带有较小喷嘴离开开口的连接层的支柱/室。

这样的喷嘴可以由设有调节驱动器并且由计算机支持地控制的滑块形成。滑块可以具有柱形形状并且位于具有与滑块匹配的钻孔的壳体中。滑块具有各种(小和大的)通孔，这些通孔横向于滑块的纵轴彼此相距一定距离伸延。滑块还可具有相对于挤出机的中轴线倾斜的喷嘴开口。也可以设置具有不同倾斜度的喷嘴开口。通过如此倾斜的喷嘴开口，与喷嘴开口的轴线与挤出机的中轴线对齐的情况相比，熔体线和熔体带/熔体束也可以沉积在不同的位置。

滑块横向于喷嘴轴线可移动地且可转动地安置在喷嘴处或喷嘴中。通过滑块的运动，例如通过沿纵向的移动，可以使匹配的钻孔就位。喷嘴可以通过转动来关闭或打开。

可选地，喷嘴也可与球阀组合，作为用于关闭和打开的控制阀。喷嘴也可以构造成球阀。在此，球阀中或喷嘴中存在带有通孔的球。通过转动球，通孔减小或关闭或打开。球还可以满足其他任务。例如，可以在球中放置几个不同的通孔。这些通孔放置在球的不同位置上，并通过球中心偏转。在此有利的是，所有的钻孔都位于球圆周上的一个圆上，从而通过旋转球可以使不同的通孔带入熔体流中。这可用于调整熔体流和塑造熔体束。代替球，也可以在阀内或喷嘴中设置锥形闭合体，所述喷嘴与所述球相同具有一个或多个通孔，但比所述球更容易制造并且更容易使其与周围外套密封触碰。

可选地，机器手臂也可以用作喷嘴，通过机器人臂设有用于熔体的通孔且装配在基础记得离开开口处，使得熔体流动通过机器人臂和可以从机器手臂被引导到任何位置。

可选地，喷嘴也可以由可旋转的和/或可摆动的和/或可移位的盖形成，该盖设有大量的喷嘴开口，其根据意愿可以通过在挤出机出料口前面旋转或摆动或移动盖来定位。在此，设置或大或小的喷嘴开口和具有不同横截面形状的喷嘴开口。以此可以为逸出的熔体束/带/线赋予不同的横截面，从而例如，在一种情况下，出现熔体丝，而在另一种情况下，出现熔体带。像滑块一样，喷嘴开口可以与挤出机的中轴线对齐或相对于挤出机的中轴线倾斜。

可旋转和/或可摆动的盖可以被引导和保持在中间和/或在外缘。在中间，引导件和保持件可以由螺栓/轴颈/芯棒/轴形成。在外缘，引导件和保持件可以由环/套环/柱体形成。通过摆动或转动位于挤出机离开开口前面的盖板零件，可以打开和关闭挤出机离开开口。

根据本发明，喷嘴可以被加热或不被加热。不加热的喷嘴取决于在喷嘴中保持可以熔化的熔体，或者每次熔体撞击/熔体流动后对喷嘴的清洁。如果在低于熔化温度的情况下熔体流动中断不会导致冷却，则熔体在未加热的喷嘴中保持液态。冷却直至熔体固化取决于时间和初始熔体温度。如果仅在短时间内出现中断，则熔体的流动性是可以确保的。在挤出运行期间，通常的熔体温度比熔化温度至少高5摄氏度，优选地至少10摄氏度，还进一步优选地至少15摄氏度，且最优选地至少20摄氏度，在该温度下进入塑料液化。在挤出运行期间可以设定熔化温度，至少2秒，优选地至少4秒，还进一步优选地至少6秒，且最优选地至少8秒的中断持续时间是可能的。以此显著简化了装置的操作。

备选地或附加地设置有喷嘴的加热。利用喷嘴的加热，如果被干扰，喷嘴中熔体的冷却会减慢，从而可以进行更长时间的干扰。在极端情况下，加热可如此设计，以便喷嘴中的熔体不会冷却。优选地，为了避免温度对分子结构造成负面影响，然而短暂地保持中断。

对于喷嘴的运动，步进切换电机是有利的。现代电机具有每秒400步的步进速度，且精度很高。如果在制造建筑物的过程中必须移动整个挤出设施，在较短的反应时间内以较高的精度移动负荷的伺服电机也可适用。

可选地，在挤出机离开开口前面还安置有沿所有方向可摆动的喷嘴。在此，该喷嘴由挤出机离开开口处的联接零件、接头和喷嘴离开零件组成。熔体穿过连接件，穿过接头中的开口且穿过喷嘴离开零件。可选地，接头可以同时在喷嘴离开开口和/或喷嘴离开开口部分处形成连接。另外，接头可以构造成球形接头。

中空球的区段也可以视为喷嘴。中空球在外部具有球形形状，在内部具有带有关于外部性状共同的中点的球形的中空空间，从而存在球形外套。根据本发明，该中空外套的区段得到使用。在此可选地设置成，中空外套的区段在熔体进料管的端部上滑动，该熔体进料管在与区段的触碰面处具有与中空外套的端面相同的半径。中空外套的区段设有不同的喷嘴开口。喷嘴开口分布在区段的周面上。通过在熔体进料管的端部上移动区段，可将分别另一喷嘴开口带入到与熔体进料管的开口的对准位置中，或但是同样将用于关闭熔体进料管的中空外套区段的闭合部分带到其开口前方。

中空外套区段的运动可以借助于动力活塞来控制。例如，三个动力活塞可以规则地分布在中空外套区段的周缘处，从而它们就可以沿任何方向移动中空外套区段，并将其与熔体进料管的头部固定在所期望的位置。

可选地，可以在远离熔体进料管的一侧用一个引导件支撑中空外套区段。该引导件简化了中空外套区段的运动。

对于通过移动将其他喷嘴开口带到熔体进料管的前面的滑块和中空外套区段，因此，尽可能小的调整路径是有利的。这特别适用于熔体的点状铺设。在两个相邻的滑动位置或中空外套区段位置之间的调整路径小于10mm，进一步优选地小于8mm，且最优选地小于6mm。

逸出的熔体通常会遇到已经完全或部分冷却的熔体。因此，为了将新熔体与已经铺设的熔体连接起来的先决条件是，在与新熔体接触之前，会对先前铺设的熔体在触碰表面处进行加热。可以通过一个电运行加热线来实现加热，其可选地固定在喷嘴处，并紧密地伸出超过被加热的表面。对先前铺设的熔体进行重新加热的另一种方法是在触碰表面施加热空气。有利地，热空气可在距离触碰面有一定距离的地方散发。这不会对成型件的其他区域造成损伤，并简化了热空气的输送。触碰面也可以通过与在已经铺设和冷却的熔体线/熔体带/熔体束上滑动或滚动的受热物体接触而加热。

附图说明

本发明的实施在附图中示出。

具体实施方式

摆动臂7附在立柱1上面摆动运动地固定。摆动臂7承载用于行星滚筒部件2的马达和传动机构。行星滚筒部件2设有进料斗4，该进料斗4具有嘴状的侧边进料开口6。3表示加热或冷却介质的流入和逸出。行星滚筒部件2具有将在下面说明的、可封闭式的出口。行星滚筒部件2在通常的设计中具有壳体、中心主轴和行星主轴，这些行星主轴由于合适的齿部不仅与中心主轴而且与布置在壳体中的内部开齿的衬套啮合。在实施例中，内齿部的部分圆直径为30 mm。内齿部的部分圆直径同时标记结构尺寸，在此结构尺寸30。在其他实施例中，结构尺寸可以更大，例如50，或更小。

在实施例中，行星主轴的数量为3。行星主轴规则分布在中心主轴的周围。在通常数量为5的行星主轴中，行星主轴剩余减少了40％。在其他实施例中，减少可或多或少。

在行星主轴之间有如此多的间距，以至于该挤出机当喷嘴闭合时或只有部分打开时可以继续运行，且相对喷嘴输送的过量的熔体作为在行星主轴之间的泄漏流流回，直到行星主轴又获取流回的熔体且再次沿喷嘴的方向输送。如果喷嘴尚未打开，则会再次发生回流/泄漏流的情况。

为了在启动挤出机时以及喷嘴封闭时首先实现完美的熔体混合效果，在喷嘴打开前，有利地利用回流/泄漏流。这样就可以在避免启动损失的情况下运行。与在基座/工作台上制作3D打印相比，在其他挤出工艺的情况下更容易经受启动损失。在启动损失的情况下，没有足够准备好的熔体会放置在基座/工作台上。或者必须将工作台从喷嘴的运行方向移出，而在启动过程中产生的熔体损失必须在没有污染的情况下清除。无污染意味着在启动过程中产生的无法使用的熔体不应污染到设施。

回流/泄漏流的另一个优点是，泄漏流尽可能远地到达进料斗/填充料斗(使用材料通过该进料斗/填充料斗进入挤出机)。那里还产生固体颗粒的高摩擦。该摩擦有力地通过回流的熔体降低。回流/泄漏流像固体颗粒之间的润滑剂起作用。此外，混合也得到了改善。

有利地，根据本发明的打印不仅以垂直站立的挤出机，而且以水平站立的挤出机或倾斜站立的挤出机施加。以垂直/竖直挤出机进行打印的优点在于，可以把喷嘴直到紧密地靠近要放置熔体的表面之上。这简化了精确打印并简化了设备的构造。相应的适用于基座/工作台的倾斜布置。基座/工作台的水平布置和移动同样具有显著优势。

图2至图4显示了根据图1的挤出设施的未缩放的细节。

图2显示了具有一个壳体10的进料斗，该壳体10通过上部法兰固定至摆动臂7。摆动臂承载了驱动器5。其引导驱动轴12从驱动器至行星滚筒部件2的中心主轴。图2中的开口6的轮廓以11标记。

图3显示了材料进料4的实际料斗15。中心主轴以16标记，行星主轴以17和18标记。行星主轴17和18具有不同的长度，从而它们以不同的高度伸入到料斗15中。在将使用材料送入料斗中方面这给出了行星主轴有利的进入行为。

在运行情况中，环绕的行星主轴在启动环处滑动。行星滚筒部件2的壳体22通过摆动螺纹紧固件可松脱地固定在进料斗4的下边缘。通过可以将摆动螺纹紧固件摆入或通过摆动脱开接合，摆动螺纹紧固件简化了松脱和固定。

图4显示了在壳体22的下端处容纳用于行星主轴的启动环25的法兰23。中心主轴在尖端26处结束，该尖端26在旋上的盖板24中限定了挤出机的出料口28。盖板24与排出口和封闭件29形成喷嘴。摆动螺纹紧固件28又用来拧紧盖板。盖板处存在可旋转的封闭件29。封闭件29可以完全或部分打开或完全或部分关闭挤出机的出料口28。在实施例中，封闭件手动地在杠杆30处移到所需的位置。在该位置封闭件利用另一个杠杆31锁定。锁定通过拧紧实现。

当使用上述设施以塑料熔体进行3D打印成型件时，用来覆盖基座/工作台上的熔体线或在制造中的成型件上铺设的熔体的需要由操作人员估计，并根据需要手动调整出料口。这种方法可以是相当准确的，因为在打印时在成型件的构造进展处可以立即看到熔体过量或不足。

基座/工作台可以在所有方向上进行水平移动。对于水平移动，在实施例中，基座/工作台被保持在两个线性引导部中，其中一个线性引导部被保持在机器框架中，并承载另一个线性引导部。另外，在实施例中，挤出机以摆动臂7高度可调节地保持在立柱1处。为此，摆动臂7在立柱1上被引导并且设有未显示出来的往复驱动器。

为了进行测试，可以用手移动基座/工作台，以便为每个成型件找出熔体带的最佳放置方式。在确定了熔体带的最佳放置方式后，就可以将运动编入到控制系统中，以进行基座/工作台的运动驱动和摆动臂的往复驱动。在另一个实施例中，控制系统如此设计，使得它保存手动运动的数据，并可根据需要/在按下按钮时仿型。用于水平运动的运动驱动器可与基座/工作台分开以进行手动运动，也可以将运动驱动器与基座/工作台连接以进行自动运动。在实施例中，在手动测试期间，往复驱动器保持与摆动臂连接。在实施例中，用于水平运动的驱动器由两个伺服马达组成。每个线性引导部均分配有一个伺服马达。伺服马达是标准的步进伺服马达。控制系统既作用于两个马达，此外也作用于往复马达。

为了自动化，在另一个实施例中，代替封闭件29，设置有滑块，该滑块借助于步进切换机构进行移动。步进切换机构取决于需要被操作，其中，在前面的测试排列中确定熔体需要。

在还另一个实施例中，通过测量样品件来计算对于熔体的需要，并且利用获得的数据来控制滑块的步进切换机构。

在还另外的实施例中，根据计算机支持的3D构造确定对于熔体的需要，并由此控制滑块的步进切换机构。

图5示出了本发明的另一个实施例。在此代替固定拧紧在挤出机壳体处的盖板设置有盖板38，该盖板38可移动地布置在挤出机的壳体中。该盖板38被引导至壳体的看不到的钻孔中并同时被密封以防止不期望的熔体泄露。在实施例中，通过由弹簧钢制成的膜片形成密封。该膜片的柔韧性作为盖板38打开和关闭喷嘴的必要调整行程来设计。

盖板38具有一个计算机支持的调节驱动器。盖板形成具有开口50的喷嘴。调节盖板38用于根据需要地控制盖板38的圆锥形开口50与圆锥形尖端35之间的开口间隙。在变小的需要时，间隙减小。在变大的需要时，间隙变大。根据计算机支持的3D构造来确定需要。以来自需要计算的数据可直接馈送给可活动盖板38的控制系统。

图5还示意性显示了一个基座/工作台39，在其上铺设有以线状的方式从开口逸出的熔体。基座/工作台39可以在各个方向上作水平移动，也可以垂直移动。垂直移动设置成用于尽管增加的成型件保持挤出机的熔体出口与表面之间的一直固定的距离，在该表面上熔体线或熔体带在增加的成型件的情形中得到存储。在实施例中，表面始终直立/垂直地在熔体出口下方。通过以下实现成型件的构造，即，通过随着增加的成型件水平移动底座/工作台39，直到相关表面正好位于熔体出口下面。

在实施例中，熔体带的宽度为4mm，且厚度为1.5mm。相关喷嘴与横截面匹配。在其他实施例中，使用其他喷嘴横截面，例如圆喷嘴横截面。在第一层/覆层中，两条宽度为4 mm的熔体带被并排铺设成8 mm的总宽度。在接下来的第二覆层/层中，首先使用一种将熔体带挤出成宽度仅为2 mm且厚度仅为1.5 mm的喷嘴。与此同时，铺设原始宽度为4 mm且厚度相同的熔体带，同时再放置另一条宽度仅为2 mm的熔体带，以便三种熔体带在一起的宽度也为8 mm。在此，第二层/覆层的中间熔体带与第一覆层/层的两个熔体带重叠。在第三覆层/层中，又并排铺设两根4 mm的熔体带，它们与第二覆层/层的熔体带重叠。在下一覆层/层中重复分层铺设2条或3条熔体带。随着重叠，相比不具有重叠所产生的壁得出更大的强度。

根据图5，中心主轴的尖端35和出料口50具有相同的锥度。在此，尖端的端部36如此小，以至于尖端35以端部36在相对盖板38的闭合位置中突出。

然而，如果中心主轴的尖端35的端部37非常大，则在闭合位置中，尖端的端部37相对于盖板38背置。

图6在相同的盖板38和出料口50处示出了具有不同锥度的中心主轴的尖端45。在用虚线示出的锥形外罩47的情形中，尖端45的面更小的端部48可以通过出料口在闭合位置中突出，从而下边缘接触到锥形外罩47。

然而，如果尖端45具有带虚线所示的锥度46的圆锥形外罩，则盖板38的上边缘会接触圆锥形外罩46。

根据图7和8的实施例中，具有相同出料口50的相同的盖板38与中心主轴的其他尖端组合在一起。图7示出了具有球形端部56的尖端55，该球形端部56在闭合位置贴靠在出料口50的内面处。尖端55的球形形状简化了闭合运动，通过针对闭合运动不再需要盖板到壳体的平面平行的位置。由此也使得摆动运动适用于关闭喷嘴。

图8示出了一种带有球形端部58的尖端57，其由于直径较大而贴靠在盖板38的上边缘处。

Claims (36)

1. 一种利用液态熔体的塑料的3D打印，用于在使用挤出机且通过喷嘴施覆液态塑料的情况下制造成型件，其中塑料与添加剂、助熔剂和填充剂混合，

其特征在于

a) 通过挤出机中液化塑料生产熔体，

b) 其中可以封闭喷嘴，且

c) 至少在喷嘴关闭时，挤出机具有熔体的回流/泄漏流，

d) 其中生成逸出的熔体带或熔体线或熔体束或熔体点。

2.根据权利要求1所述的打印，其特征在于使用带有减少输送影响的单螺杆挤出机或双螺杆挤出机，优选地使用带有减少输送影响的行星滚筒挤出机。

3.根据权利要求2所述的打印，其特征在于使用带有在挤出机出料口处具有尖端的中心主轴或螺杆的挤出机，其中，熔体的流动方向上出料口后置于可封闭的喷嘴。

4.根据权利要求3所述的打印，其特征在于，通过螺杆或者中心主轴的移动和/或通过喷嘴的运动和/或通过滑块或者中空外罩区段来关闭或打开喷嘴。

5.根据权利要求3或4所述的打印，其特征在于使用喷嘴，所述喷嘴可以相对螺杆或中心主轴的尖端在螺杆或中心主轴的轴向方向上移动，以便完全或部分关闭所述喷嘴，并且能够从所述螺杆或中心主轴的尖端移走，以便完全或部分打开所述喷嘴。

6.根据权利要求3或4所述的打印，其特征在于，所述喷嘴可沿挤出机的轴向方向移动以用于打开和关闭。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的打印，其特征在于，从所述喷嘴逸出的熔体被放置在可移动的基座/工作台上，利用其实现用于打印工件的所有其余运动。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的打印，其特征在于，从所述喷嘴逸出的熔体从位置固定的构建基底放置，且所述挤出机与所述喷嘴一起可以在构建基底上运动以生产结构件。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的打印，其特征在于，所述喷嘴至少在所述出料口处是可以更换的，以便给予逸出的熔体束不同的横截面。

10.根据权利要求9所述的打印，其特征在于在成型件的制造期间，为了改变逸出的熔体束而更换喷嘴。

11. 根据权利要求9或10所述的打印，其特征在于使用一个直线式可移动的滑块，该滑块在熔体供料的出料口处带有至少一个喷嘴开口、优选地带有多个不同的喷嘴开口，

或者

使用一个可转动或可摆动的盖板，该盖板在熔体供料的出料口处带有至少一个喷嘴开口、优选地带有不同的喷嘴开口，

或者

使用一个可移动的中空外罩区段，该中空外罩区段在熔体供料的出料口处带有至少一个喷嘴开口、优选地带有不同的喷嘴开口。

12.根据权利要求1至9中任一项所述的打印，其特征在于使用至少在出口侧可摆动的喷嘴。

13.根据权利要求12所述的打印，其特征在于使用可摆动的喷嘴，其中可摆动性由所述喷嘴中的球形接头给出。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的打印，其特征在于，至少直到50mm的挤出机的结构尺寸，使用到一种化合物，这种化合物至少部分包含了针对熔体所期望的混合比例。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的打印，其特征在于，将阻燃剂添加到用于在发生火灾时暴露在燃烧负荷的结构产品或结构体的熔体生产的使用材料。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的打印，其特征在于使用与所述螺杆/主轴垂直布置的挤出机。

17.根据权利要求1至16中任一项所述的打印，其特征在于，测量熔体消耗并且根据消耗补充使用材料。

18. 根据权利要求17所述的打印，特征在于以下测量之一：

- 测量所述挤出机中的填充度

- 测量产生的所述成型件的重量

- 测量在产生的所述成型件和所述喷嘴之间的距离

- 测量所述挤出机中的料位。

19.根据权利要求4至18中任一项所述的打印，其特征在于使用具有渐缩尖端、优选地圆锥形尖端或球形尖端的螺杆或中心主轴，其至少在所述喷嘴的闭合位置中伸入到所述喷嘴中。

20.根据权利要求19的打印，其特征在于，所述喷嘴具有渐缩的开口、优选地圆锥形开口，或柱形开口。

21.根据权利要求1至20中任一项所述的打印，其特征在于使用带有行星主轴数量减少和/或齿组减少的行星滚筒挤出机。

22.根据权利要求21所述的打印，其特征在于，所述行星主轴数量至少为3。

23.根据权利要求21或22所述的打印，其特征在于，在每次改变所述行星主轴数量之后，所述行星主轴在中心主轴和起包围作用的壳体之间重新且规则分布。

24. 根据权利要求4至23中任一项所述的打印，其特征在于用于减少在行星主轴处的齿组的如下特征之一：

- 完全或部分移除的齿

- 完全或部分中断的齿。

25.根据权利要求1至24中的任一项所述的打印，其特征在于，用于回引未为了打印而减少的熔体量的旁路。

26.根据权利要求1至25中任一项所述的打印，其特征在于，通过将熔体束/线/带按覆层/层状铺设来构建成型件，且当所述熔体束/线/带相交到已经铺设的熔体束/线/带处或在还未铺设熔体束的位置处继续时，熔体束/线/带在覆层内的的铺设中断。

27.根据权利要求26所述的打印，其特征在于，在覆层/层内进行逐行铺设，其中随着到达成型件边缘实现换向。

28.根据权利要求26所述的打印，其特征在于，在过渡到相邻行的覆层/层而没有发生中断的情况下铺设所述熔体束/线/带并且得出所述熔体束/线/带的蜿蜒的走向。

29.根据权利要求26至18中任一项所述的打印，其特征在于，所述熔体束/线/带与其他熔体束/线/带进行连接地铺设在相交部位处。

30.根据权利要求26至29中任一项所述的打印，其特征在于，所述熔体束/熔体带/线与相邻熔体束/熔体带/线的偏移量至少为1mm，优选地至少为2mm，还进一步优选地至少为3毫米，且最多为4毫米。

31.根据权利要求26至30中任一项所述的打印，其特征在于，在制造墙壁期间，所述熔体束/线/带的铺设方向匹配于所述墙壁的走向。

32.根据权利要求1至31中任一项所述的打印，其特征在于制造建筑物或结构零件，其中在外壁中产生中空空间。

33.根据权利要求32所述的打印，其特征在于在中空空间处制造外层和内层，并且在两层之间制造中空室，其中中空室仿型蜂窝。

34.根据权利要求26至33中任一项所述的打印，其特征在于，较大的建筑零件设有膨胀接缝以用于膨胀补偿，膨胀接缝以接缝带封闭，其中接缝带与建筑物焊接。

35.根据权利要求26至34中任一项所述的打印，其特征在于，使用塑料窗户并且将塑料窗户焊接或粘合在建筑物处。

36.根据权利要求33所述的打印，其特征在于，使用溶剂焊接来焊接所述塑料窗户。

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