CN112969567A - 一种用于同时3d打印多个物体的装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于同时3D打印多个物体的装置，包括多个打印头(2)和分别分配给其中一个所述打印头(2)的多个物体支架(4)，其中，所述打印头(2)和所述物体支架(4)能够通过至少三个平移致动器(6，7，8)沿三个平移轴线在三个空间维度上相对于彼此运动，其中，所述打印头(2)恰好布置在一个载体元件(3)上并且所述物体支架(4)布置在一个或多个物体支架载体(5)上，或者其中，所述打印头(2)布置在多个载体元件(3)上并且所述物体支架(4)恰好布置在一个物体支架载体(5)上，其中，所述打印头(2)沿三个平移轴线中的至少两个平移轴线偏移地布置在所述一个载体元件(3)上或者所述多个载体元件(3)上。

Description

一种用于同时3D打印多个物体的装置
技术领域
本发明涉及一种用于同时3D打印多个物体的装置，包括多个打印头和分别分配给其中一个打印头的多个物体支架，其中打印头和物体支架能够通过至少三个平移致动器沿三个平移轴线在三个空间维度上相对于彼此运动，其中打印头恰好布置在一个载体元件上并且物体支架布置在一个或多个物体支架载体上，或者其中打印头布置在多个载体元件上并且物体支架恰好布置在一个物体支架载体上。
背景技术
增材制造方法(也称为3D打印方法)在技术生产过程中变得越来越重要。除了使用这些方法来制造原型之外，还希望将其用于制造较小或较大系列的物体。然而，由于结构原因，通过打印头可以同时仅制造单个物体。为了能够同时打印一个系列的多个物体，要么必须同时运行多个装置，要么必须使用具有多于一个打印头并且因此能够同时生产两个或更多个物体的装置。然而，在此，特别是使用多个同时运行的装置的缺点是，即使在要制造的物体的系列不多的情况下，由于为此所需的装置数量以及相对较慢的打印速度，制造成本仍然很高。
为了提高要借助于装置制造的物体的数量，已知的是，在装置上成排地布置多个打印头，从而可以同时打印多个相同设计的物体。因此，EP 2 730 418B1描述了一种3D计量装置，其具有至少两个计量头，借助于所述至少两个计量头可以将计量介质以3D结构同时施加到至少两个制品上。在此，成排布置的计量头相对于用于制品的支架能够沿三个平移轴线以及两个旋转轴线相对于彼此运动。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于同时3D打印多个物体的改进装置。
为了实现该目的，根据本发明规定，打印头沿三个平移轴线中的至少两个平移轴线偏移地布置在一个载体元件或多个载体元件上。
根据本发明的解决方案的优点在于，通过沿三个平移轴线中的至少两个平移轴线布置打印头可以实现装置的紧凑结构。在此，紧凑结构的优点在于，可以提高打印头的数量，所述打印头可以利用每个平移轴线的一个，特别是恰好一个平移致动器运动，或者即使在打印头数量较多的情况下，所使用的平移致动器的尺寸也可以保持较小。以这种方式，可以减少在制造该装置时的耗费，这也有利地影响要借助该装置同时制造的一系列物体的成本，并且由此也将3D打印作为制造方法投放给其他应用。
打印头能够相对于保持待通过打印头制造的物体的物体支架沿三个平移轴线在三个空间方向上相对于彼此运动。通过这种可运动性实现了，可以通过打印头在物体支架上生成每个任意的物体形状。原则上，当三个平移轴线彼此定向为使得通过其可以接近空间中的或可用于物体压力的压力体积中的任何任意位置时就足够了。然而优选的是，平移轴线中的每个平移轴线与另外两个平移轴线正交，使得平移运动可以基于直角坐标系。因为这种坐标系在技术中是常见的，所以通过其使用可以简化物体的制造以及装置的可操作性。布置在一个物体支架载体或多个物体支架载体上的物体支架可以是单独的构件，所述构件固定地或可运动地与一个或多个物体支架载体连接。也可行的是，所有物体支架或物体支架的一部分设计为物体支架载体的区域，因此与物体支架载体一体地设计，其中，通过打印头要产生的物体可以在物体支架载体的分别配属于打印头之一的区域上制造。
相对运动通过至少三个平移致动器产生，所述至少三个平移致动器分别配属于所述或一个物体支架载体或所述或一个载体元件。为了产生打印头与物体支架之间的相对运动，可以运动物体支架或物体支架载体，在其上布置有物体支架，和/或可以运动布置有打印头的载体元件。使载体元件或物体支架载体运动的平移致动器在此是引起载体元件或物体支架载体相对于固定位置的平移运动的致动器。作为平移致动器，在此例如可以使用线性电动机或旋转电动机，其与将电动机的旋转运动转换成线性运动的运动机构耦合。同样可以考虑使用液压或气动致动器作为平移致动器。
根据本发明可以规定，打印头和物体支架可以通过至少一个旋转致动器围绕至少一个旋转轴线相对于彼此运动。使打印头和物体支架也围绕至少一个旋转轴线相对于彼此运行的可能性可以简化打印过程，因为在某些情况下可以有利的是，为了继续打印过程，能够使物体的已经打印的部分相对于打印头旋转。原则上，打印头和物体支架可以围绕三个旋转轴线运动，这三个旋转轴线分别正交于另外两个旋转轴线。然而，已经表明，对于高效的生产过程，围绕两个彼此正交的旋转轴线的运动就足够了。在打印头和物体支架之间围绕两个旋转轴线提供相对旋转运动在技术上比沿三个旋转轴线的相对可旋转性更容易实现。优选地，旋转轴线中的每个与平移轴线中的一个相对应，因为这使得装置的可操作性更容易。
在本发明的一个优选的设计方案中可以规定，所述一个或多个物体支架载体分别至少部分地能够通过至少一个旋转致动器倾斜，和/或所述至少一个载体元件至少部分地能够通过至少一个旋转致动器倾斜，和/或所述物体支架分别包括旋转致动器，所述物体支架通过所述旋转致动器能够围绕所述至少一个旋转轴线中的一个旋转。
通过物体支架载体的至少部分倾斜，布置在物体支架载体上的所有物体支架可以相对于打印头倾斜。例如，物体支架载体的至少一个区段(其上布置有多个物体支架成物体支架排)可以通过特别是平行于物体支架排延伸的旋转轴线倾斜，使得物体支架排的所有物体支架相对于相应的打印头以相同的程度倾斜。当然，也可以设置多个可倾斜的区段，所述区段分别具有物体支架排。如果物体支架载体仅包括一个物体支架排，则整个物体支架载体也可以倾斜。当然，当附加于或替代物体支架载体的至少部分倾斜时，这样的相对倾斜也是可能的，在所述载体元件上布置有分配给物体支架的打印头的载体元件至少部分倾斜。例如，载体元件的至少一个区段(其上布置有多个打印头成打印头排)可以通过特别是平行于打印头排延伸的旋转轴线倾斜，使得打印头排的打印头相对于相应的物体支架以相同的程度倾斜。当然，也可以设置多个可倾斜的区段，每个区段具有一个打印头排。如果载体元件仅包括单个打印头排，则整个载体元件也可以倾斜。
通过分别包括旋转致动器的物体支架，所述物体支架能够通过所述旋转致动器围绕所述至少一个旋转轴线中的一个旋转，可以实现所述物体支架相对于分配给所述物体支架的打印头的旋转。优选地，所述一个或多个物体支架载体和/或所述至少一个载体元件围绕第一旋转轴线至少部分地倾斜并且所述物体支架围绕第二旋转轴线旋转，其中，所述第一旋转轴线和所述第二旋转轴线彼此正交。优选地，通过物体支架载体的至少一个区段的可倾斜性以及通过各个物体支架的可旋转性产生物体支架和打印头之间沿两个旋转轴线的相对可移动性。这有利地实现了，由于载体元件的倾斜而省去打印头的倾斜，使得布置在载体元件上的打印头例如总是能够以向下指向的开口运行。
例如，可以使用电动机作为旋转致动器。也可能的是，电动机与运动机构连接，由此例如多个物体支架载体或物体支架载体的多个区段分别可同时围绕旋转轴线倾斜，或者多个物体支架分别可同时围绕旋转轴线旋转。
在本发明的一个优选的设计方案中可以规定，一个或多个物体支架载体能够通过至少一个平移致动器沿平移轴线中的第一平移轴线运动，其中，一个或多个载体元件能够通过至少两个平移致动器沿平移轴线中的第二平移轴线和第三平移轴线运动。
通过物体支架载体沿第一平移轴线的可移动性以及通过载体元件沿第二平移轴线和第三平移轴线的可移动性，实现了物体支架和打印头之间沿三个平移轴线的所设置的相对运动。此外，在此存在的优点是，以这种方式可以省去使所述至少一个物体支架载体或所述至少一个载体元件能够围绕三个平移轴线运动。这简化了装置的结构，特别是关于平移致动器在至少一个物体支架载体上或在至少一个载体元件上的布置。
在本发明的一个优选的设计方案中可以规定，第一平移轴线沿装置的纵向方向延伸，第二平移轴线沿装置的横向方向延伸，第三平移轴线沿装置的竖直方向延伸，其中，打印头沿两个或更多个在横向方向上延伸的打印头排布置在载体元件上，其中，每个打印头排包括至少三个打印头，其中，打印头排中的至少两个打印头沿竖直方向和/或沿纵向方向彼此间隔开。术语纵向方向和横向方向在此表示两个正交的方向，这两个正交的方向跨越装置的基面。纵向方向或横向方向与基面的边缘之一并且因此分配给装置的边缘之一基本上是任意的，并且在当前情况下用于区分这些不同的正交方向。竖直方向描述了与由纵向方向和横向方向展开的表面正交的方向，因此即布置在基面上的装置的高度延伸的方向。
分别在横向方向上延伸的打印头排可以分别包括两个或更多个打印头。在包括三个或更多个打印头的打印头排的情况下规定，打印头与相邻打印头的距离在横向方向上是相同的，特别是对于所有打印头排中的打印头而言。该装置包括至少两个打印头排，其中两个打印头排沿竖直方向和/或沿纵向方向彼此间隔开。当然，所述装置可以包括多于两个打印头排，其中，每个打印头排与每个另外的打印头排分别沿竖直方向和/或沿纵向方向间隔开。通过打印头排的这种布置能够实现，打印头沿三个平移轴线中的至少两个平移轴线间隔开地布置。
此外，根据本发明可以规定，载体元件具有至少一个载体区段，所述载体区段具有两个沿纵向方向间隔开的侧面，其中，在一侧上布置有至少一个打印头排并且在另一侧上布置有至少一个平移致动器，其中，载体元件具有两个沿纵向方向间隔开的并且经由所述载体元件的至少一个连接区段连接的载体区段，和/或其中，在至少一个载体区段的一侧上相叠地布置有至少两个打印头排。在此，载体区段可以具有基本上沿纵向方向延伸的区段，在该区段上布置有沿横向方向延伸的打印头排，例如分别布置在载体区段的另一区段上。在此，在载体区段的沿竖直方向和横向方向延伸的一侧上，两个打印头排可以相叠地布置，由此，打印头沿横向方向和沿竖直方向偏移地布置。在与打印头排相对置的一侧上可以布置至少一个平移致动器，通过该平移致动器可以使载体元件运动并且通过载体元件也可以使打印头运动。载体区段例如可以是框架，所述框架包括两个沿竖直方向延伸的框架区段，在所述框架区段之间布置有沿横向方向延伸的横杆，其中一个或多个打印头排分别布置在一个横杆上。
可行的是，载体元件包括两个沿纵向方向间隔开的载体区段，所述载体区段例如分别具有沿竖直方向延伸的区段和/或所述载体区段分别设计为框架。载体区段在此沿纵向方向间隔开并且经由载体元件的至少一个沿纵向方向延伸的连接区段连接。在该设计方案中，在载体区段的相应一侧上分别布置有至少一个打印头排。以这种方式，打印头沿横向方向以及纵向方向彼此间隔开。当然可行的是，在沿纵向方向间隔开的载体区段的侧面上分别也上下相叠地布置有至少两个打印头排，从而总体上装置的打印头沿横向方向、沿纵向方向和沿竖直方向彼此间隔开。由此可以实现多个打印头的特别节省空间的布置以及装置的特别节省空间的结构。除了节省空间之外，通过多个打印头以及因此还有物体支架的紧凑布置得到至少一个载体元件或至少一个物体支架载体的改进的可运动性。
对于至少一个平移致动器的布置，根据本发明可以规定，两个沿纵向方向间隔开的载体区段和至少一个连接区段至少部分地包围容纳空间，在该容纳空间中布置有至少一个平移致动器，特别是呈U形，该容纳空间的支腿通过载体区段形成并且其底部通过至少一个连接区段形成。在此，载体元件可以具有沿纵向方向和沿竖直方向至少基本上U形的横截面，所述横截面侧向地通过载体区段中的各一个以及通过沿纵向方向延伸的连接区段形成。在分别形成U形的支腿的载体区段和形成U形的底部的至少一个连接区段之间留有容纳空间，用于使载体元件运动的至少一个平移致动器布置在容纳空间中。由于至少一个平移致动器在容纳空间中的布置，至少一个打印头排在载体区段上优选分别布置在载体区段的背离容纳空间的一侧上，使得打印头分别在边缘侧布置在载体元件上并且向外指向。这可以理解为打印头排的“背对背”布置，因为其中一个载体区段的打印头排分别将其背侧朝向另一载体区段的打印头排并且仅通过载体区段和容纳空间彼此间隔开。这种设计方式提供了将打印头紧凑地布置在载体元件和至少一个平移致动器周围的优点。打印头围绕所述至少一个平移致动器的尽可能紧凑的布置有利地减小了载体元件的惯性矩并且因此减小了打印头在其运动通过所述至少一个平移致动器时的布置的惯性矩。以这种方式，可以简化对至少一个平移致动器的操控以使载体元件运动，并且可以改善待制造的物体的质量。
在本发明的一个优选的设计方案中可以规定，载体区段和打印头排相对于沿横向和竖直方向延伸的且在该载体区段之间延伸的对称平面镜像对称。当然也可能的是，至少一个连接区段相对于对称平面镜像对称。此外可以规定，载体区段和/或打印头排也相对于在纵向方向和竖直方向上延伸的第一另外的对称平面和/或在纵向方向和横向方向上延伸的第二另外的对称平面镜像对称。通过在装置的纵向方向上产生载体区段和打印头排的对称性以及必要时通过载体区段和/或打印头排也在装置的横向方向上的对称性，可以实现待运动的载体元件具有关于一个或多个对称平面尽可能均匀的重量分布。所述至少一个平移致动器在此特别地可以布置在对称平面中或附近，或者布置在两个或三个对称的对称平面的相交直线或交点上。由此得到至少一个平移致动器靠近载体元件的质心的布置。这简化了设置用于使载体元件运动的至少一个平移致动器的操控并且简化了在打印物体时获得良好的质量以及相同的特性。
根据本发明可以规定，至少一个载体区段包括框架，该框架至少对于布置在所述载体区段的侧面上的每个打印头排具有沿横向方向延伸的横杆，其中，一个打印头排的打印头特别是通过间隔元件分别固定在同一横杆上。框架例如可以具有两个沿纵向方向和竖直方向延伸的框架区段，该框架区段沿横向方向彼此间隔开并且在框架区段之间分别布置有横杆。以这种方式实现用于载体区段的稳定且轻巧的结构。
打印头排的打印头在此可以通过间隔元件布置在沿横向方向延伸的横杆上。在此，间隔元件可以是载体区段的一部分或者可以是单独的构件，该构件固定在载体区段上并且固定在一个或多个打印头上。通过间隔元件，打印头可以特别是在纵向方向上与横杆间隔开，使得打印头的运动自由度可以有利地由于打印头与载体元件的间隔开而增加。特别地，也可行的是，每个打印头通过单独的间隔元件与载体区段间隔开。
对于至少一个物体支架载体，根据本发明可以规定，至少一个物体支架载体与至少一个平移致动器运动耦合并且能够至少沿纵向方向运动，其中，在至少一个物体支架载体上，多个物体支架布置在沿横向方向延伸的至少两个物体支架排中，其中，至少两个物体支架排在物体支架载体上沿纵向方向和/或沿竖直方向偏移地布置，使得一个物体支架排的物体支架分别布置在至少两个打印头排中的一个打印头下方。
优选地，所述至少一个物体支架载体与至少一个平移致动器运动耦合并且可至少沿纵向方向运动。在这种情况下，打印头和物体支架之间在横向方向上和在竖直方向上的相对可移动性可以优选地通过在一个载体元件上或在每个载体元件上的两个平移致动器来实现。通过至少一个物体支架载体在纵向方向上的可移动性以及通过至少一个载体元件在横向方向和竖直方向上的可移动性，可以有利地实现打印头和物体支架之间沿所有三个平移轴线的相对可移动性。
类似于打印头在沿横向方向延伸的打印头排中的布置，至少一个物体支架载体上的物体支架也布置在沿横向方向延伸的至少两个物体支架排中。所述物体支架排在所述至少一个物体支架载体上沿纵向方向和/或沿竖直方向偏移地布置。所述布置在此以如下方式进行，即，物体支架排中的一个物体支架排分别布置在至少两个打印头排中的一个打印头的下方。优选地，为每个打印头排分配一个物体支架排，其中，特别为每个打印头分配一个物体支架。特别地，对于每个打印头存在恰好一个物体支架，该物体支架布置在打印头下方。在这种情况下，物体支架可以在纵向方向和横向方向上具有至少对应于打印体积在纵向方向和横向方向上的延伸的尺寸，使得待打印的物体可以在打印过程期间完全布置在物体支架上。
此外，根据本发明可以规定，一个物体支架载体具有框架，框架具有多个沿横向方向延伸的横杆，其中，物体支架排分别特别是布置在横杆上。类似于载体元件的载体区段的设计方案，物体支架载体作为框架的设计方案具有如下优点：至少一个物体支架载体的总重量能够有利地保持得很低，这能够实现简单的可运动性和精确的定位并且因此能够实现高质量的打印结果。物体支架载体的横杆在竖直方向上特别是如此程度地彼此间隔开，使得特别是布置在横杆上的物体支架中的每个上方的自由空间对于分配给相应的物体支架排的打印头排的打印头来说足够，其中，打印头与向上跟随的横杆至少如此程度地间隔开，使得至少一个载体元件能够在竖直方向上移动以竖直地穿过打印体积，从而避免打印头在打印期间碰撞布置在打印头上方的横杆。
在本发明的一个优选的设计方案中可以规定，物体支架排分别能够经由至少一个旋转致动器围绕在横向方向上延伸的旋转轴线倾斜。在此有利地实现多个物体支架排与旋转致动器的运动耦合，因为以这种方式能够通过仅一个旋转致动器实现多个物体支架，特别是所有物体支架的共同的倾斜。可倾斜的物体支架排例如可以布置在设计为框架的物体支架载体的可转动地支承的横杆上，使得物体支架排能够通过横杆的倾斜而倾斜。
然而也可行的是，每个物体支架能够经由旋转致动器倾斜。为了实现物体相对于打印头的必要时期望的旋转，可以规定，一个或多个物体支架分别与另一旋转致动器联接，物体支架通过该另一旋转致动器能够分别围绕例如沿竖直方向延伸的第二旋转轴线旋转。在此有利地，每个物体支架排可围绕其自身的第一旋转轴线倾斜，其中，物体支架排的第一旋转轴线分别沿横向方向延伸并且彼此平行。在物体支架的可旋转性的情况下，每个单独的物体支架可围绕特别在物体支架的非倾斜状态下沿竖直方向延伸的第二旋转轴线旋转，其中，第二旋转轴线同样分别彼此平行。在此，另外的旋转致动器可以优选地布置在可倾斜的横杆上，使得物体支架可以通过横杆的倾斜而倾斜，并且可以通过另外的旋转致动器围绕同样倾斜的第二旋转轴线旋转。
对于打印头，根据本发明可以规定，打印头分别设计成用于容纳固体形式的用于物体制造的材料，特别是细丝、颗粒和/或粉末，和/或用于容纳液体形式的用于物体制造的材料，特别是油墨、糊剂和/或树脂，和/或打印头分别设计成用于打印电子构件。因此，打印头例如可以被设计成用于通过熔融沉积建模或熔融长丝制造进行打印和/或用于制造电子器件，例如用于借助基于喷墨的方法进行物体打印。
附图说明
本发明的其他优点和细节由下面描述的实施例以及根据附图得出。其中：
图1根据本发明的装置的第一实施例的示意性正视图，
图2根据本发明的装置的第一实施例的侧视图，
图3根据本发明的装置的第二实施例的侧视图，
图4根据本发明的装置的第三实施例的侧视图，以及
图5根据本发明的装置的第四实施例的侧视图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的装置1的第一实施例的正视图。装置1包括多个打印头2，这些打印头布置在装置1的载体元件3上。此外，装置1包括布置在装置1的物体支架载体5上的多个物体支架4。载体元件3可经由第一平移致动器6沿装置1的横向方向运动，在此为X方向。载体元件3可经由第二平移致动器7沿装置1的竖直方向运动，在此为Z方向。替选地可行的是，载体元件3可经由第一平移致动器6沿竖直方向运动并且经由第二平移致动器7沿横向方向运动。物体支架载体5可经由第三平移致动器8沿装置1的纵向方向运动，在此为Y方向。
由于载体元件3沿两个平移轴线的可移动性，以及物体支架载体5沿Y方向或沿装置1的纵向方向的可移动性，在打印头2和物体支架4之间沿三个平移轴线的可移动性，所述两个平移轴线在本实施例中沿装置1的X轴或横向方向和Z轴或装置1的竖直方向延伸。
物体支架4分别布置在打印头2之一的下方。以这种方式能够实现，在装置1的运行中，通过打印头2在物体支架4上同时分别打印一个物体。由于打印头2相对于物体支架4的共同的相对运动性，同时打印的物体具有相同的形状。作为在此示出的作为单独构件的物体支架4的实施方式的替代方案，可能的是，所有物体支架4或物体支架4的一部分设计为物体支架载体5的区域，因此即与物体支架载体5一体地构造，其中，通过打印头2要产生的物体可以在物体支架载体5的分别配属于打印头2之一的区域上制造。
通过不仅在装置1的横向方向上而且在装置1的竖直方向上间隔打印头2，可以增加待打印的物体的数量，其中，有利地能够实现打印头2在载体元件3上的紧凑的布置，从而有利地能够实现装置1的所有打印头2的运动，每个平移轴线分别仅具有单个的平移致动器。
所示出的打印头2中的每两个被布置在打印头排9中。当然可能的是，每个打印头排9包括多于两个沿横向偏移地布置的打印头2。对应于打印头2，物体支架4中的相应两个也分别布置在物体支架排10中。物体支架排10中的每个物体支架排10被分配给打印头排9之一，其中，物体支架4中的一个物体支架分别位于打印头2之一下。
载体元件3包括框架11，该框架由沿竖直方向延伸的两个框架区段12以及沿横向方向延伸的两个横杆13构成。在此，打印头排9中的每个打印头行布置在框架11的横杆13中之一上。
物体支架载体5包括框架14，所述框架由两个在竖直方向上延伸的框架区段15以及两个在横向方向上延伸的横杆16形成。物体支架排10中的每个布置在框架14的横杆16之一上。载体元件3以及物体支架载体5的框架状结构有利地具有较低的总重量，使得载体元件3能够通过第一平移致动器6以及第二平移致动器7以及物体支架载体5能够通过第三平移致动器8尽可能快速且精确地运动。
载体元件3在第二平移致动器7上的固定例如可以通过载体元件的在图1中未示出的后侧板来实现，所述后侧板布置在框架11的与打印头排9相对的一侧上。也可行的是，第二平移致动器7固定在一个或多个横杆13上和/或固定在沿竖直方向延伸的框架区段12中的一个或多个上。
图2示出了根据本发明的装置1的第一实施例的示意性侧视图。可以看出，载体元件3固定在第二平移致动器7上，第二平移致动器本身固定在第一平移致动器6上。当然，第一平移致动器6经由在此未示出的连接部位置固定地例如连接在装置1的底板上，从而给出装置1的机械稳定性和载体元件3沿横向方向和竖直方向的可运动性。也可行的是，载体元件3固定在使载体元件3沿横向方向运动的第一平移致动器6上，其中，第一平移致动器6固定在位置固定地布置的第二平移致动器7上。相应地，固定在物体支架载体5上的第三平移致动器8也位置固定地固定，例如固定在与第一平移致动器6相同的基板上，从而也给出物体支架载体5的可运动性。
载体元件3包括载体区段17，所述载体区段在该实施例中通过框架11形成并且所述载体区段沿纵向方向和竖直方向具有矩形的横截面，所述横截面由沿竖直方向延伸的框架区段12的一侧形成。打印头排10(其中在图2中分别可以看到一个打印头2)布置在载体区段17的一侧18上。在此，在打印头2和载体区段17之间分别布置有间隔元件19，所述间隔元件在该实施例中设计为载体元件3的一部分，使得打印头2与载体区段17沿纵向方向间隔开。通过间隔元件19将打印头2隔开，增加了在物体支架4和打印头2之间或在物体支架载体5和载体元件3的载体区段17之间的相对可移动性。替选地可行的是，打印头排9的所有打印头2或布置在载体区段17的同一侧上的所有打印头2经由载体元件3的共同的间隔元件19与载体区段17间隔开。
在载体区段17的与打印头2对置的侧20上布置有第一平移致动器6以及第二平移致动器7。在此，如上所述，第二平移致动器7固定在载体元件3上并且第一平移致动器6固定在第二平移致动器7上。在该实施例中，平移致动器6，7，8设计为线性电动机，由此在第一平移致动器6的一侧21的位置固定的情况下，载体元件3沿横向方向和竖直方向的相对运动性是可能的，并且在第三平移致动器8的一侧22的位置固定的布置的情况下，打印头2和物体支架4之间沿纵向方向的相对运动性是可能的。
图3示出了根据本发明的装置1的第二实施例的示意性侧视图。与前述的第一实施例不同，根据第二实施例的装置1还具有在物体支架4和打印头2之间围绕两个第一旋转轴线23以及两个第二旋转轴线24相对运动的可能性。第一旋转轴线23在此沿横向延伸并且沿竖直方向偏移。在此，第一旋转轴线23分别延伸穿过物体支架载体4的横杆16之一。连接两个横杆16的框架区段15在图3中为了清楚起见以虚线示出。
通过在图3中未示出的第一旋转致动器，物体支架载体4的倾斜例如可以通过横杆16围绕第一旋转轴线23的旋转来实现。为此，横杆16可以可转动地支承在框架区段15上。第一旋转致动器例如可以是旋转电动机，其通过运动机构与横杆16耦合。
此外，物体支架4可沿两个第二旋转轴线24旋转。在横杆16未倾斜的情况下，第二旋转轴线24同样沿竖直方向延伸并且相对于所示出的旋转轴线24沿横向方向偏移。物体支架4中的每个物体支架与第二旋转致动器联接，通过该第二旋转致动器能够实现物体支架4围绕第二旋转轴线24的旋转。第二旋转致动器例如可以是旋转电动机，物体支架4可通过该旋转电动机旋转。在此，第二旋转致动器特别可以布置在与可通过第二旋转致动器旋转的物体支架4相同的横杆16上。由此，可以以简单的方式实现物体支架4围绕第一旋转轴线23的可倾斜性以及物体支架4围绕在横杆16倾斜时同样倾斜的第二旋转轴线24的可旋转性。除了旋转运动之外，如上所述，物体支架4可以通过使物体支架载体5运动的第三平移致动器8沿纵向方向运动。
图4示出了根据本发明的装置1的第三实施例的侧视图。第三实施例的正视图对应于图1中的图示，其中，当然在第三实施例中也可能的是，打印头排9或物体支架排10分别包括多于两个的打印头2或物体支架4。第三实施例的不同之处在于，载体元件3包括两个载体区段17，这两个载体区段经由载体元件3的连接区段25连接。如已经参照图1和图2所描述的那样，载体区段17分别由框架11形成，该框架包括沿竖直方向延伸的框架区段12以及布置在这些框架区段之间的横杆13，在这些横杆上分别布置有打印头排9。在此，在所示出的纵向方向和竖直方向的俯视图中产生载体元件3的U形横截面，其中U形的腿部通过载体区段17或框架区段12产生以及U形的底部通过连接区段25产生。通过载体元件3的U形至少部分地限定容纳空间26。连接区段25可以通过至少一个单独的构件形成，所述构件固定在载体区段17上，例如固定在框架11的相应下部的横杆16上。然而也可行的是，载体元件3一件式地制造，其中，连接区段25邻接于载体区段17，特别是邻接于通过框架11形成的载体区段17的下部的横杆16。
第一平移致动器6和第二平移致动器7被容纳在容纳空间26中。以这种方式实现装置1的特别紧凑的结构形式。载体区段17，连接区段25和打印头2的布置方式为，使得其围绕在横向方向和竖直方向上延伸的对称平面27对称地布置。此外，如图1所示，也可以关于沿纵向方向和竖直方向延伸的另一对称平面28实现载体元件3以及打印头2的对称布置。通过载体元件3和打印头2在纵向方向上的对称性以及通过载体元件3和打印头2在横向方向上的对称性实现了载体元件3和打印头2的均匀的重量分布。此外，通过第一平移致动器6和第二平移致动器7在容纳空间26中的布置实现了平移致动器6，7在载体元件3和打印头2的重心附近的布置。这有利地影响载体元件3通过第一平移致动器6和第二平移致动器7的可运动性，因为每个打印头2可以相对于分配给其的物体支架4以尽可能相同的方式4运动，使得通过打印头2打印的物体也尽可能具有相同的形状。在此，打印头2分别布置在载体区段17的与容纳空间26对置的侧18上，从而其分别向外指向并且在相应的另一载体区段17上将其背侧朝向打印头2。打印头2的这种布置可以理解为打印头2的“背对背”布置，其能够实现装置1的特别紧凑的构造。
如已经参照图1所描述的那样，第二平移致动器7可以固定在载体区段17中的一个上以及固定在位置固定地布置的第一平移致动器6上。作为固定在载体区段17之一上的替代方案，第二平移致动器7也可以固定在连接区段25上。当然也可行的是，第一平移致动器6固定在载体元件3的载体区段17或连接区段25和位置固定地布置的第二平移致动器7上。
在第三实施例中，物体支架载体5包括两个框架14，在所述框架的横杆16上如前所述地布置有物体支架排10，使得在每个打印头2下方布置有物体支架4。在所示出的第三实施例中，通过第一平移致动器6，第二平移致动器7以及第三平移致动器8，总共八个打印头2可以以相同的方式相对于分别分配给其的物体支架4运动，使得总共八个物体的同时3D打印是可能的。当然可行的是，在载体区段17上分别重叠地布置有多于两个打印头排9和/或打印头排9分别包括多于两个打印头2，从而也能够实现多于八个物体的打印。如果存在多于所示出的打印头排9或多于每个打印头排9所示出的打印头2，那么当然也设置有更多的物体支架排10或更多的物体支架4，从而为每个存在的打印头2设置一个物体支架4并且分别布置在其中一个打印头2下方。
作为示出的一个物体支架载体5的替代方案，也可以设置两个单独的物体支架载体5，所述两个单独的物体支架载体5具有多个沿竖直方向偏移的物体支架排10并且所述两个单独的物体支架排10分别分配给布置在载体区段17之一上的打印头排9。在设置多个物体支架载体5时，这些物体支架载体可以通过共同的第三平移致动器8运动，或者可以为每个物体支架载体5设置单独的平移致动器。
在图5中示出了根据本发明的装置1的第四实施例。在该实施例中，正视图也对应于图1中的视图，其中可以规定，每个打印头排9设置多于两个打印头2，并且相应地，每个物体支架排10设置多于两个物体支架4。在第四实施例中，设置有物体支架载体5，所述物体支架载体包括四个框架14，在所述框架上分别布置有两个物体支架排10。在此，物体支架4分配给打印头2，打印头2在总共八个打印头排9中布置在总共两个载体元件3上。在此，每个载体元件3的实施方式对应于根据第三实施例的实施方式，即，所示出的装置1包括两个载体元件3，每个载体元件具有八个“背靠背”布置的打印头2。
载体元件3可分别经由第一平移致动器6和第二平移致动器7沿横向或沿竖直方向运动。物体支架载体5可通过第三平移致动器8沿纵向方向移动。当然可行的是，设置多于两个的载体元件3，其中，附加的载体元件3可以相对于所示的载体元件3沿纵向方向和/或沿横向方向布置。如果在横向方向上布置有另外的载体元件3，则物体支架排10包括这样数量的物体支架4，使得在横向方向上布置的载体元件3的打印头排9的所有打印头2分别配有一个物体支架4。在所示实施例中，可以同时打印总共16个物体。通过设置分配给多个载体元件3的单个物体支架载体5，与使用多个单个装置相比，可以省去另外的第三平移致动器8，因为所有物体支架4都可以通过平移致动器8运动。
当然可能的是，在图4中示出的第三实施例以及在图5中示出的第四实施例中，同样在物体支架4和打印头2之间设置围绕至少一个旋转轴线的旋转运动。这也可以在第三和第四实施例的情况下分别对应于根据图3的第二实施例的实施方式进行。
打印头2例如可以设计成用于容纳用于物体制造的呈细丝、颗粒或粉末形式的材料。以这种方式，可以借助于熔融分层(也称为熔融沉积建模(FDM)或熔融长丝制造(FFF))来制造物体。还可以将打印头2设计成用于制造三维结构的另外的打印方法。特别地，也可以将打印头2设计成用于例如通过喷墨方法等打印由液体材料如油墨、糊剂和/或树脂构成的电子构件。

Claims (13)

1.一种用于同时3D打印多个物体的装置，包括多个打印头(2)和分别分配给其中一个所述打印头(2)的多个物体支架(4)，其中，所述打印头(2)和所述物体支架(4)能够通过至少三个平移致动器(6，7，8)沿三个平移轴线在三个空间维度上相对于彼此运动，其中，所述打印头(2)恰好布置在一个载体元件(3)上并且所述物体支架(4)布置在一个或多个物体支架载体(5)上，或者其中，所述打印头(2)布置在多个载体元件(3)上并且所述物体支架(4)恰好布置在一个物体支架载体(5)上，其特征在于，所述打印头(2)沿三个平移轴线中的至少两个平移轴线偏移地布置在所述一个载体元件(3)上或者所述多个载体元件(3)上。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述打印头(2)和所述物体支架(4)能够通过至少一个旋转致动器围绕至少一个旋转轴线相对于彼此运动。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述一个或多个物体支架载体(5)分别至少部分地能够通过至少一个旋转致动器倾斜，和/或所述至少一个载体元件(3)至少部分地能够通过至少一个旋转致动器倾斜，和/或所述物体支架(4)分别包括旋转致动器，所述物体支架通过所述旋转致动器能够围绕所述至少一个旋转轴线中的一个旋转。
4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述一个或多个物体支架载体(5)能够通过至少一个平移致动器(8)沿所述平移轴线中的第一平移轴线运动，其中，所述一个或多个载体元件(3)能够通过至少两个平移致动器(6，7)沿所述平移轴线中的第二平移轴线和第三平移轴线运动。
5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述第一平移轴线沿所述装置的纵向方向延伸，所述第二平移轴线沿所述装置的横向方向延伸，并且所述第三平移轴线沿所述装置的竖直方向延伸，其中，所述打印头(2)沿两个或更多个在所述横向方向上延伸的打印头排(9)布置在所述载体元件(3)上，其中，每个打印头排(9)包括至少两个打印头(2)，其中，所述打印头排(9)中的至少两个打印头排(9)沿所述竖直方向和/或沿所述纵向方向彼此间隔开。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述载体元件(3)具有至少一个载体区段(17)，所述载体区段具有两个沿纵向方向间隔开的侧面(18，20)，其中，在所述一侧(18)上布置有至少一个打印头排(9)并且在所述另一侧(20)上布置有至少一个平移致动器(6，7，8)，其中，所述载体元件(3)具有两个沿纵向方向间隔开的并且经由所述载体元件(3)的至少一个连接区段(25)连接的载体区段(17)和/或其中，在所述至少一个载体区段(17)的一侧(18)上相叠地布置有至少两个打印头排(9)。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，两个沿纵向方向间隔开的载体区段(17)和至少一个连接区段(25)至少部分地包围容纳空间(26)，在所述容纳空间中布置有至少一个平移致动器(6，7，8)，特别是呈U形，所述容纳空间的支腿通过载体区段(17)形成并且其底部通过所述至少一个连接区段(25)形成。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述载体区段(17)和所述打印头排(9)相对于沿横向和竖直方向延伸的且在所述载体区段(17)之间延伸的对称平面(27)镜像对称。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的装置，其特征在于，所述至少一个载体区段(17)包括框架(11)，所述框架至少对于布置在所述载体区段(3)的侧面上的每个打印头排(9)具有沿横向方向延伸的横杆(13)，其中，一个打印头排(9)的打印头(2)特别是通过间隔元件(19)分别固定在同一横杆(13)上。
10.根据权利要求5至9中任一项所述的装置，其特征在于，所述至少一个物体支架载体(5)与至少一个平移致动器(6，7，8)运动耦合并且能够至少沿纵向方向运动，其中，在所述至少一个物体支架载体(5)上，多个物体支架(4)布置在沿横向方向延伸的至少两个物体支架排(10)中，其中，所述至少两个物体支架排(10)在所述物体支架载体(5)上沿纵向方向和/或沿竖直方向偏移地布置，使得一个物体支架排(10)的物体支架(4)分别布置在所述至少两个打印头排(9)中的一个打印头(2)下方。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述至少一个物体支架载体(5)具有框架(14)，所述框架具有多个沿横向方向延伸的横杆(16)，其中，所述物体支架排(10)分别特别是布置在横杆(16)上。
12.根据权利要求10或11中任一项所述的装置，其特征在于，所述物体支架排(10)能够分别经由至少一个旋转致动器围绕横向延伸的旋转轴线(23)倾斜。
13.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述打印头(2)分别设计成用于容纳固体形式的用于物体制造的材料，特别是细丝、颗粒和/或粉末，和/或用于容纳液体形式的用于物体制造的材料，特别是油墨、糊剂和/或树脂，和/或所述打印头(2)分别设计成用于打印电子构件。
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