DE102007024369B4

DE102007024369B4 - Method of making a model and semi-finished product

Info

Publication number: DE102007024369B4
Application number: DE102007024369A
Authority: DE
Inventors: Klaus-Peter Neitzke; Andreas Ulrich
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2007-05-23
Filing date: 2007-05-23
Publication date: 2009-02-05
Anticipated expiration: 2027-05-24
Also published as: DE102007024369A1; WO2008142104A2; WO2008142104A3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Modells nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein entsprechend vorgefertigtes Halbzeug nach dem Oberbegriff von Anspruch 4. Um Modelle einfach herstellen zu können, die komplexe Einbauelemente aufweisen, wird erfindungsgemäß ein Gestell (5) mit dem wenigstens einen Einbauelement (2) auf der Trägerplatte (10) zu Beginn des Verfahrens montiert, so dass es den ganzen Herstellungsprozess des Modells durchläuft.The invention relates to a method for producing a model according to the preamble of claim 1 and a correspondingly prefabricated semi-finished product according to the preamble of claim 4. In order to be able to easily produce models which have complex installation elements, according to the invention a frame (5) with the at least one Mounting element (2) mounted on the support plate (10) at the beginning of the process, so that it goes through the entire manufacturing process of the model.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Modells nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein entsprechend vorgefertigtes Halbzeug nach dem Oberbegriff von Anspruch 4.The The invention relates to a method for producing a model the preamble of claim 1 and a corresponding prefabricated Semifinished product according to the preamble of claim 4.

Im Stand der Technik werden Modelle von Objekten beispielsweise zum Testen von deren aerodynamischen Eigenschaften auf verschiedene Arten hergestellt. In dem fertiggestellten Modell können dann bei Bedarf Hohlräume und Nuten eingefräst werden, in die dann Sensoren, Leitungen oder Bauelemente eingebaut werden, um bei einer Versuchsdurchführung mit dem Modell lokale Parameter erfassen zu können.in the The state of the art becomes models of objects for example for Test their aerodynamic properties on different Species produced. In the finished model can then if necessary cavities and grooves are milled in, in which sensors, cables or components are installed, at a trial execution to be able to capture local parameters with the model.

Eine Art der Herstellung von Modellen ist die Stereolithographie. Bei der Stereolithographie befindet sich in einem Behälter, der mit flüssigem Photokunststoff gefüllt ist, eine höhenverstellbare Bauplattform, welche sich zu Beginn des Bauprozesses in einem kleinen Abstand von z. B. 0,1 mm unter der Oberfläche des Flüssigkeitsspiegels des Photokunststoffs befindet. Ein Laserstrahl bestreicht nun die Oberfläche der Flüssigkeit über die Fläche, die dem Querschnitt des zu bauenden Modells entspricht, und härtet diese aus. Damit entsteht eine erste Schicht des zu bauenden Modells. Danach senkt sich die Plattform etwas ab, z. B. um 0,1 mm, und die Bildung der nächsten Schicht des Modells kann wiederum durch Bestrahlung mit einem Laser vorgenommen werden. Nach Abschluss des Belichtungsprozesses wird das Modell nachgehärtet und endbearbeitet.A Type of production of models is stereolithography. at The stereolithography is located in a container, the with liquid Photoplastics filled is a height-adjustable Building platform, which at the beginning of the construction process in a small Distance from z. B. 0.1 mm below the surface of the liquid level of the photopolymer located. A laser beam now sweeps the surface of the Liquid over the Area, which corresponds to the cross section of the model to be built, and hardens them out. This creates a first layer of the model to be built. Then the platform lowers slightly, z. B. by 0.1 mm, and the Formation of the next Layer of the model can turn by irradiation with a laser be made. After completion of the exposure process will the model is hardened and finished.

Ein Nachteil beim Stand der Technik besteht darin, dass es bei der klassischen Modellherstellung oft sehr aufwendig ist, nachträglich Einbauelemente in die Modelle zu integrieren, da dazu Hohlräume und Nuten in dem Modell eingearbeitet werden müssen. Dadurch wird aber oft die Festigkeit und Stabilität der Modelle beeinträchtigt. Insbesondere ist es bei der Stereolithographie von Nachteil, dass das Ausgangsmaterial flüssiger Kunststoff ist, der auch nach der Aushärtung durch (UV-)Licht nur eine geringe Festigkeit aufweist und daher nur beschränkt belastet werden kann. Außerdem verlieren die stereolithographisch hergestellten Teile mit zunehmendem Alter ihre Maßhaltigkeit.One Disadvantage of the prior art is that it is the classic Model production is often very expensive, retrofitted installation elements in the Integrate models, as well as cavities and grooves in the model must be incorporated. Thereby however, the strength and stability of the models is often compromised. In particular, it is disadvantageous in stereolithography that the starting material more liquid Plastic is, even after curing by (UV) light only has a low strength and therefore only a limited load can be. Furthermore lose the stereolithographically produced parts with increasing Age their dimensional stability.

Aus JP 2000227384 A ist ein Modell für einen Test in einem Windkanal bekannt. Zur Vereinfachung seiner Herstellung wird ein flüssiger UV-aushärtbarer Harz in einen Tank gefüllt, und eine Bühne wird schrittweise in dem Tank abgesenkt. Dabei wird mit einem UV-Laser die Oberfläche über der Bühne immer partiell ausgeleuchtet, so dass das betreffende Harz aushärtet. Auf diese Art erhält man ein schichtförmig aufgebautes Modell.Out JP 2000227384 A is a model for a test in a wind tunnel known. To simplify its manufacture, a liquid UV-curable resin is filled in a tank, and a stage is gradually lowered in the tank. In this case, the surface above the stage is always partially illuminated with a UV laser, so that the resin in question hardens. In this way you get a layered model.

Aus der US 2002/0088276 A1 ist ein weiteres Modell für einen Test in einem Windkanal bekannt. In diesem Modell sind mehrere kleine Bohrungen vorgesehen, die auf der Oberfläche eines Flügels enden, sowie mehrere Durchgänge, die in kommunizierender Verbindung mit den Bohrungen stehen. Die mehreren kleinen Bohrungen und die mehreren Durchgänge sind derart angeordnet, dass sie sich nicht gegenseitig stören.From the US 2002/0088276 A1 is another model known for a test in a wind tunnel. In this model, several small holes are provided, which terminate on the surface of a wing, and several passages, which communicate with the bores. The plural small holes and the plural holes are arranged so as not to interfere with each other.

Aus DE 10 2006 031 665 A1 ist ein Modellelement bekannt, insbesondere ein Karosserieteil eines Kraftfahrzeugs, das in einem Windkanal eingesetzt werden soll. Das Modellelement weist ein Grundelement sowie zumindest ein das Grundelement bezüglich seiner Außenhautgeometrie ergänzendes Einlege-Messelement auf. Dabei ist das Grundelement als Faserverbundelement und das Einlege-Messelement als separates Bauteil ausgebildet, die in fertiggestelltem Zustand eine Einheit bilden.Out DE 10 2006 031 665 A1 is a model element known, in particular a body part of a motor vehicle to be used in a wind tunnel. The model element has a base element and at least one insertion measuring element which supplements the base element with respect to its outer skin geometry. In this case, the basic element is designed as a fiber composite element and the insertion measuring element as a separate component, which form a unit in the finished state.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mit dem Modelle mit komplexen Einbauelementen einfach hergestellt und deren Maßhaltigkeit verbessert werden können.task The invention is to provide a method with the models with complex built-in elements easily manufactured and dimensional accuracy can be improved.

Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren nach Anspruch 1 bzw. das Halbzeug nach Anspruch 4. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.These Task is solved by the method according to claim 1 or the semifinished product according to claim 4. Preferred embodiments The invention are the subject of the dependent claims.

Die Erfindung beruht darauf, dass aus den in dem Modell zu implantierenden Bauteilen wie Sensoren und/oder stabilisierende Strukturen zu Beginn ein "Baum" oder "Geflecht" gebaut wird. Diese Sensoren und/oder stabilisierenden Strukturen werden anschließend in dem Kunststoffbad bei der Stereolithographie in dem entstehenden Modell mit eingearbeitet. Bei diesen Bauteilen kann sich um pneumatische Röhrchen, elektrische Drähte, Sensoren (für Temperatur, Wärmestrom, Druck, Induktionsspulen, Dehnmessstreifen ...), Heizelemente und Leuchtelemente oder um mechanische Stabilisierungen ("Bewehrung") und deren Anbindungen (Befestigungspunkte) handeln.The The invention is based on that of those to be implanted in the model Components such as sensors and / or stabilizing structures at the beginning a "tree" or "braid" is being built. These Sensors and / or stabilizing structures are subsequently incorporated in the plastic bath in the stereolithography in the resulting Model with incorporated. These components may be pneumatic tubes, electrical wires, Sensors (for Temperature, heat flow, Pressure, induction coils, strain gages ...), heating elements and Lighting elements or mechanical stabilization ("reinforcement") and their connections (Attachment points) act.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Modells insbesondere für die Durchführung von Messungen unter Ähnlichkeitsbedingungen, das wenigstens ein Einbauelement aufweist, mit den Schritten: – Bereitstellen eines Bades aus einem lichtaushärtenden Material, – Aushärten des lichtaushärtenden Materials auf einer vorgegebenen Fläche über einer festen, sich im wesentlichen parallel zu der Oberfläche des Bades erstreckende Trägerplatte mit Licht einer vorgegebenen Wellenlänge, so dass sich eine feste Schicht aus Kunststoff über der Trägerplatte bildet, – wiederholtes Absenken der Trägerplatte in dem Bad und Aushärten des Materials mit Licht, bis das Modell, das sich aus den einzelnen Schichten zusammensetzt, fertiggestellt ist, – Nachbearbeiten des Modells zum Erzeugen des wenigstens einen Einbauelements, ist gekennzeichnet durch Montieren eines Gestells mit dem wenigstens einen Einbauelement auf der Trägerplatte zu Beginn des Verfahrens, so dass es den ganzen Herstellungsprozess des Modells durchläuft.The method according to the invention for producing a model, in particular for carrying out measurements under similarity conditions, comprising at least one installation element, comprising the steps of: providing a bath of a light-curing material, curing the light-curing material on a predetermined surface over a solid, in the substantially parallel to the surface of the bath extending support plate with light of a predetermined wavelength, so that forms a solid layer of plastic over the support plate, - repeated lowering of the support plate in the bath and curing of the material with light until the model, which is made to the individual layers - reworking of the model for producing the at least one installation element is characterized by mounting a frame with the at least one installation element on the support plate at the beginning of the process so that it passes through the entire manufacturing process of the model.

Insbesondere weist das Verfahren eines oder – soweit dieses technisch möglich und vorteilhaft ist – mehrere der folgenden Merkmale:
das lichtaushärtende Material ist ein Material aus der Gruppe Kunststoff, Wachs und insbesondere lichtaushärtendes Harz;
Nachbearbeiten der Oberfläche des Modells insbesondere durch spanabhebende Bearbeitung, Sandstrahlen, Schleifen, Fräsen und/oder Polieren.In particular, the method has one or, if this is technically possible and advantageous, several of the following features:
the photocuring material is a material selected from the group consisting of plastic, wax and, in particular, light-curing resin;
Re-working the surface of the model in particular by machining, sandblasting, grinding, milling and / or polishing.

Dementsprechend ist das erfindungsgemäße Halbzeug zum Herstellen eines Modells insbesondere für die Durchführung von Messungen unter Ähnlichkeitsbedingungen, das wenigstens ein Einbauelement aufweist, aus einem Bad aus einem lichtaushärtenden Material, wobei das lichtaushärtende Material auf einer vorgegebenen Fläche über einer festen, sich im wesentlichen parallel zu der Oberfläche des Bades erstreckende Trägerplatte mit Licht einer vorgegebenen Wellenlänge ausgehärtet ist zu einer festen Schicht aus Kunststoff über der Trägerplatte, gekennzeichnet durch ein Gestell, das wenigstens einen Sockel und wenigstens einen Stützaufbau umfasst, an dem das wenigstens eine Einbauelement befestigt ist, wobei das Gestell auf der Trägerplatte montiert ist, so dass es den ganzen Herstellungsprozess des Modells durchläuft.Accordingly is the semi-finished product according to the invention for producing a model, in particular for carrying out Measurements under similarity conditions, having at least one mounting element, from a bath of a light-curing Material, wherein the light-curing Material on a given surface over a solid, essentially parallel to the surface the bath extending support plate cured with light of a predetermined wavelength to a solid layer made of plastic over the carrier plate, characterized by a frame, the at least one base and at least one support structure comprises, to which the at least one mounting element is attached, the frame being mounted on the carrier plate so that it goes through the entire manufacturing process of the model.

Insbesondere ist der Stützaufbau aus einem Material gefertigt, durch das ein an dem Stützaufbau befestigter Sensor nicht beeinträchtigt wird. So wird der Stützaufbau bei elektrischen Sensoren vorzugsweise aus nichtleitenden Kunststoffträgern gefertigt. Spielt die elektrische Leitfähigkeit des Stützaufbaus keine Rolle, wird der Stützaufbau vorzugsweise aus Metalldraht gefertigt, da sich dieses am leichtesten Bearbeiten und in die gewünschte Form bringen lässt.Especially is the support structure made of a material through which a fixed to the support structure Sensor not affected becomes. This is how the support structure becomes in electrical sensors, preferably made of non-conductive plastic carriers. plays the electrical conductivity the support structure no Roll, becomes the support structure preferably made of metal wire, as this is the easiest to edit and in the desired Bring shape.

Die Erfindung bietet u. a. die folgenden Vorteile: Bei der Bauweise nach dem hier angegebenen Verfahren sind ganz neue Anwendungen möglich. Einmal können Modelle, die mit der Technik des "Rapid Prototyping" hergestellt werden, schon bei ihrer Entstehung mit Messtechnik ausgestattet werden. Weiterhin können die Modelle fester, maßhaltiger (definierte metallische Befestigungspunkte) und dauerhafter hergestellt werden, wenn mechanische Stabilisierungen ("Bewehrung") eingebaut werden.The Invention offers u. a. the following advantages: In the construction completely new applications are possible by the method given here. once can Models made with the technology of "rapid prototyping" already at their creation equipped with measuring technology. Furthermore, the models can be fixed, dimensionally stable (defined metallic attachment points) and more durable, if mechanical stabilizations ("reinforcement") are installed.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, bei der Bezug genommen wird auf die beigefügt Zeichnung.Further Features and advantages of the invention will become apparent from the following Description of exemplary embodiments, When reference is made to the attached drawing.

1 zeigt ein Modell mit einem Einbauelement in Seitenansicht als ein Beispiel für den Stand der Technik. 1 shows a model with a mounting element in side view as an example of the prior art.

2 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Halterungsgestell mit zwei Einbauelementen. 2 schematically shows an inventive support frame with two mounting elements.

3 zeigt schematisch und teilweise perspektivisch ein Zwischenergebnis bei der Herstellung eines Modells nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. 3 shows schematically and partially in perspective an intermediate result in the production of a model according to the inventive method.

Die Zeichnung ist nicht maßstäblich. Gleiche oder gleich wirkende Elemente sind mit denselben Bezugsziffern bezeichnet.The Drawing is not to scale. Same or like elements are designated by the same reference numerals.

In 1 ist als ein Beispiel ein Modell 1 eines Flugzeugs gezeigt, das für einen Versuch in einem (nicht dargestellten) Windkanal präpariert ist. Derartige Modelle werden vorwiegend für Untersuchungen unter Ähnlichkeitsbedingungen verwendet, d. h. für Versuche, bei denen die physikalischen Eigenschaften um einen bestimmten Faktor reduziert den Eigenschaften des modellierten Objektes entsprechen. Das Modell 1 nach 1 weist ein Einbauelement 2 auf, das aus einem Drucksensor 3 für den Druck "p" und einem Prandtl-Rohr 4 besteht. Mit dem Prandtl-Rohr 4 wird der Staudruck an dieser Stelle des Modells 1 in dem Windkanal gemessen und mit dem Drucksensor 3 erfasst. Um die Strömung bei der Messung mit dem Modell 1 im Windkanal so wenig wie möglich durch Messgeräte zu beeinflussen, ist der Drucksensor 3 in dem Modell integriert.In 1 is a model as an example 1 of an aircraft prepared for a trial in a wind tunnel (not shown). Such models are mainly used for investigations under similarity conditions, ie for experiments in which the physical properties are reduced by a certain factor corresponding to the properties of the modeled object. The model 1 to 1 has a built-in element 2 on that from a pressure sensor 3 for the pressure "p" and a Prandtl tube 4 consists. With the Prandtl tube 4 the back pressure will be at this point of the model 1 measured in the wind tunnel and with the pressure sensor 3 detected. To measure the flow when measuring with the model 1 In the wind tunnel as little as possible to influence by measuring instruments, is the pressure sensor 3 integrated in the model.

Das Modell wird aus einem lichtaushärtenden Material hergestellt und kann gegebenenfalls wenigstens teilweise mit einer (nicht gezeigten) Metallisierung bedeckt sein. Das lichtaushärtende Material ist dabei ein Material aus der Gruppe Kunststoff, Wachs und insbesondere lichthärtendes Harz. Ein solches Modell kann mit geringem Aufwand und kostengünstig stereolithographisch hergestellt werden, indem die Oberfläche eines Bades aus flüssigem, lichtaushärtendem Kunststoff mit einer Lichtquelle (Laser) bestrahlt wird, so dass sich an der Oberfläche des flüssigen Kunststoffs jeweils eine dünne ausgehärtete Schicht bildet, die zwischen 1 μm und 50 μm dick ist. Nach jeder Schicht wird das Werkstück etwas abgesenkt, so dass sich auf seiner Oberfläche wieder flüssiger Kunststoff sammeln kann, der dann wiederum in derselben Art und Weise ausgehärtet wird wie oben. Auf diese Art entsteht nach und nach ein dreidimensionales Modell aus einem Bad mit flüssigem, lichtaushärtendem Kunststoff.The Model is made of a light-curing Material prepared and may optionally at least partially be covered with a (not shown) metallization. The light-curing material is a material from the group plastic, wax and in particular light-curing Resin. Such a model can with little effort and cost stereolithographically be prepared by the surface of a bath of liquid, light-curing Plastic is irradiated with a light source (laser), so that on the surface of the liquid Plastic one thin each cured Layer forms between 1 micron and 50 μm thick is. After each shift, the workpiece is lowered slightly, so that himself on his surface again liquid Can collect plastic, which in turn in the same way and The method is cured as above. In this way, gradually creates a three-dimensional Model of a bath with liquid, photocurable Plastic.

Der Einbau von Elementen 2 wie Drucksensor 3 und Staudruckrohr 4 erfordert nach dem Stand der Technik eine aufwendige Nachbearbeitung des fertigen Modells. Bei der Nachbearbeitung werden beispielsweise entsprechende Hohlräume in dem Modell gefertigt, in denen anschließend Elemente eingebaut werden können. Beispiele für derartige Einbauelemente sind ein Drucksensor 3 oder Röhrchen, mit denen ein Luftaustausch zwischen zwei voneinander beabstandeten Stellen am Modell ermöglicht werden soll. Ein weiteres Beispiel ist das Einsetzen von Metallstreifen an einer Kante, mit denen sichergestellt werden soll, dass die so erzeugte Kante möglichst maßhaltig ist, d. h. entsprechend der konstruktiven Anforderung dünn, mechanisch belastbar und dauerhaft ist, so dass die Kante am Modell realistische aero- und hydrodynamischen Eigenschaften hat, die man am eigentlichen Objekt untersuchen möchte. Beispielsweise kann es sich dabei um die Abrisskante an einem Flügel bei dem Modell eines Flugzeugs handeln. Mit einem Metallstreifen lässt sich ein kleinerer Krümmungsradius herstellen, als dies bei einem nur aus Kunststoff hergestellten Modell möglich wäre.The installation of elements 2 like pressure sensor 3 and pitot tube 4 requires according to the state the technique of a complex post-processing of the finished model. In the post-processing, for example, corresponding cavities are produced in the model in which elements can subsequently be installed. Examples of such mounting elements are a pressure sensor 3 or tubes to allow air exchange between two spaced locations on the model. Another example is the insertion of metal strips on one edge, which is to ensure that the edge thus created is as accurate as possible, ie according to the design requirement thin, mechanically strong and durable, so that the edge on the model realistic aero- and has hydrodynamic properties that you want to examine the actual object. For example, this may be the trailing edge on a wing in the model of an aircraft. With a metal strip, a smaller radius of curvature can be produced than would be possible with a model made only of plastic.

Erfindungsgemäß werden dagegen alle in dem Modell zu integrierenden Einbauelemente vor der eigentlichen Herstellung des Modells jeweils an einem (Stütz-)Gestell befestigt, so dass ihre relative Position zueinander bereits derjenigen relativen Position entspricht, die die Einbauelemente nach der Fertigstellung in dem Modell einnehmen. Das Gestell dient also zur Halterung und Fixierung der Einbauelemente über den gesamten Herstellungsprozess hinweg. Das Stützgestell ist dabei vorzugsweise aus einem Material hergestellt, durch das beispielsweise am Gestell befestigte Sensoren später im Modell in ihrer Funktion nicht gestört werden können. So kann das Stützgestell aus nicht leitendem Kunststoff, Keramik, Glas oder Kohlfaserstrukturen hergestellt sein, wenn die Sensoren elektrische Größen im späteren Modell erfassen sollen. Wenn es nur auf die Formgebung ankommt, eine spätere Beeinträchtigung von Sensoren im Modell aber nicht zu befürchten ist, so kann das Stützgestell auch aus Metalldrähten hergestellt werden.According to the invention on the other hand all built-in elements to be integrated in the model before actual production of the model in each case on a (support) frame attached so that their relative position to each other is already one of those Relative position corresponds to the built-in elements after completion in the model. The frame thus serves for mounting and Fixation of the installation elements over throughout the manufacturing process. The support frame is preferably made of a material, for example, on the frame attached sensors later in the model in their function can not be disturbed. So can the support frame made of non-conductive plastic, ceramics, glass or carbon fiber structures be prepared when the sensors electrical quantities in the later model should capture. If it depends only on the shape, a later impairment of sensors in the model but not to be feared, so can the support frame also made of metal wires getting produced.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden anhand von 2 erläutert, wobei der Einfachheit halber wiederum von einem Drucksensor mit Prandtl-Rohr ausgegangen wird. Die Einbauelemente Drucksensor 3 und Prandtl-Rohr 4 werden erfindungsgemäß an einem Gestell 5 aufgehängt, das alle Herstellungsschritte des gesamten Herstellungsprozesses des Modells mit durchläuft. Dazu werden der Drucksensor 3 sowie das Prandtl-Rohr 4 jeweils über einen Stützaufbau 7 (aus einem oder gegebenenfalls mehreren Drähten) an einem Gestellsockel 6 befestigt. Bei mehreren Einbauelementen ergibt sich auf diese Art ein Gebilde in der Art eines "Baumes" mit mehreren Ästen, an denen die jeweiligen Elemente befestigt sind, wobei aus Stabilitätsgründen auch mehrere Äste ein und dasselbe Einbauelement halten können.The inventive method is described below with reference to 2 explained, for the sake of simplicity is again assumed by a pressure sensor with Prandtl tube. The mounting elements pressure sensor 3 and Prandtl tube 4 are inventively on a frame 5 hung, which goes through all the manufacturing steps of the entire manufacturing process of the model. These are the pressure sensor 3 as well as the Prandtl tube 4 each via a support structure 7 (one or more wires if necessary) on a rack base 6 attached. With several built-in elements results in this way a structure in the manner of a "tree" with several branches to which the respective elements are attached, for reasons of stability, several branches can hold one and the same mounting element.

Das Verfahren zur Herstellung des Modells 1 mit Einbauelementen wird im folgenden anhand von 3 erläutert. In 3 ist bereits ein Teil des Modells 1 fertiggestellt und befindet sich in einem Bassin 8 mit dem flüssigen, lichtaushärtenden Kunststoff 9. Der bereits ausgehärtete Teil des Modells wird von der Trägerplatte 10 gehalten, die sich – wie durch einen Doppelpfeil angedeutet – in vertikaler Richtung bewegen kann, d. h. das Modell in dem Bad im Bassin 8 absenken oder anheben kann.The method of making the model 1 with built-in elements is described below with reference to 3 explained. In 3 is already part of the model 1 Completed and located in a basin 8th with the liquid, light-curing plastic 9 , The already cured part of the model is from the carrier plate 10 held, which can - as indicated by a double arrow - move in the vertical direction, ie the model in the bath in the basin 8th can lower or raise.

Die Flüssigkeitsschicht über dem Modell wird jeweils mit Licht 11 einer bestimmten Wellenlänge bestrahlt, die dafür geeignet ist, die Moleküle des Materials 9 in dem Bassin 8 zu vernetzen. Zur Beschleunigung des Prozesses wird das Licht 11 in einer Sammellinse 12 gebündelt und auf die Oberfläche gerichtet. Damit erhält man einen Lichtstrahl, der an der Flüssigkeitsoberfläche einen im Vergleich mit dem Durchmesser vor der Linse 12 kleineren Durchmesser aufweist, aber eine entsprechend höhere Intensität aufweist, die ausreicht, um das lichtaushärtende Material zu verfestigen. Dem Fachmann ist jedoch klar, dass statt eines Lasers mit einer Sammellinse 12 auch zwei Laser eingesetzt werden können, deren beide Lichtstrahlen sich in Hohe der Oberfläche des lichtaushärtenden Materials kreuzen, so dass sich in diesem Punkt die erforderliche Strahlungsintensität ergibt.The liquid layer above the model is illuminated with light 11 irradiated a specific wavelength, which is suitable for the molecules of the material 9 in the basin 8th to network. To speed up the process becomes the light 11 in a condenser lens 12 bundled and directed to the surface. This gives a light beam, which at the liquid surface in comparison with the diameter in front of the lens 12 smaller diameter, but has a correspondingly higher intensity, which is sufficient to solidify the photocuring material. However, it will be clear to those skilled in the art that instead of a laser with a condenser lens 12 It is also possible to use two lasers whose two light beams intersect at the level of the surface of the light-curing material, so that the required radiation intensity results at this point.

Mit einer (nicht dargestellten) verfahrbaren Abbildungsoptik kann der Lichtfleck über eine gewünschte Bearbeitungsfläche geführt werden und so eine Schicht des Modells hergestellt werden, die exakt den Abmessungen des Querschnitts durch das Modell an dieser Stelle entspricht. Die Verfahrbarkeit des Lichtstrahls ist mit den beiden Doppelpfeilen oben in 3 angedeutet. Wenn man nach jedem Aushärten einer Schicht das Model tiefer in das Bassin 8 absenkt, so ergeben sich nach und nach alle Schichten 14 des Modells, die in dem fertigen Modell 1 übereinander oder nebeneinander liegen. Die Dicke und die stufenförmige Beschaffenheit der Schichten 14 in 3 ist aus Gründen der Verständlichkeit übertrieben dargestellt, in der Praxis ist die Oberfläche des Modells, nachdem es dem Bad 9 entnommen wurde, im wesentlichen bereits glatt.With a movable imaging optics (not shown), the light spot can be guided over a desired processing surface and thus a layer of the model can be produced which corresponds exactly to the dimensions of the cross section through the model at this point. The movability of the light beam is with the two double arrows at the top in 3 indicated. If you put the model deeper into the pool after each layer has hardened 8th lowers, so gradually all layers arise 14 of the model used in the finished model 1 over each other or next to each other. The thickness and step-like nature of the layers 14 in 3 is exaggerated for the sake of clarity, in practice, the surface of the model after it is the bathroom 9 was removed, essentially already smooth.

Bei einem Modell mit mehreren Einbauelementen wird vor der eigentlichen Stereolithographie zunächst das erfindungsgemäße Gestell 5 mit den daran befestigten Elementen auf einer höhenverstellbaren Trägerplattform 10 für die Stereolithographie aufgebaut. Hier sind dies der Drucksensor 3 und das Prandtl-Rohr 4. Um das Gestell 5 mit den daran befestigten Elementen herum werden nun, wie oben beschrieben, Schritt für Schritt die einzelnen Schichten 14 des Modells 1 in dem Bad 8, 9 erzeugt. Am Ende des Herstellungsprozesses hat man ein komplexes Modell, in dem die verschiedenen Elemente integriert sind, u. a. Drucksensor 3 und Prandtl-Rohr 4, wobei die äußere Form des Modells noch Stufen zwischen den einzelnen Modellschichten 14 aufweist.In the case of a model having a plurality of built-in elements, the frame according to the invention first becomes before the actual stereolithography 5 with the attached elements on a height-adjustable support platform 10 built for stereolithography. Here are the pressure sensor 3 and the Prandtl tube 4 , To the frame 5 With the elements attached to it, as described above, the individual layers are now step by step 14 of the model 1 in the bathroom 8th . 9 generated. At the end of the manufacturing process, you have a complex model in which the various elements are integrated, including pressure sensor 3 and Prandtl tube 4 , where the outer shape of the model still stages between the individual model layers 14 having.

Das Verfahren zum Herstellen des Modells 1 mit wenigstens einem Einbauelement 2 umfasst also im wesentlichen die folgenden Schritte: Es wird ein Bad aus einem lichtaushärtenden Material 9 bereitgestellt. Das lichtaushärtende Material 9 wird auf einer vorgegebenen Fläche 13 über einer festen, sich im wesentlichen parallel zu der Oberfläche des Bades erstreckende Trägerplatte 10 mit Licht einer vorgegebenen Wellenlänge ausgehärtet, so dass sich eine feste Schicht 14 aus Kunststoff über der Trägerplatte 10 bildet.The method of making the model 1 with at least one mounting element 2 Thus, it essentially comprises the following steps: It becomes a bath of a light-curing material 9 provided. The light-curing material 9 will be on a given surface 13 over a solid support plate extending substantially parallel to the surface of the bath 10 cured with light of a given wavelength, leaving a solid layer 14 made of plastic over the carrier plate 10 forms.

Durch wiederholtes Absenken der Trägerplatte 10 in dem Bad und Aushärten des Materials mit Licht erhält man letztendlich das sich aus den einzelnen Schichten zusammensetzende Modell. Daran schließt sich eine Nachbearbeitung des Modells an.By repeated lowering of the carrier plate 10 in the bath and curing the material with light, one finally obtains the model composed of the individual layers. This is followed by a post-processing of the model.

Dabei wird erfindungsgemäß ein Gestell 5 mit dem wenigstens einen Einbauelement 2 auf der Trägerplatte 10 zu Beginn des Verfahrens positioniert, so dass das Gestell mit den daran hängenden Einbaielementen 2 den ganzen Herstellungsprozess des Modells durchläuft.In this case, a frame according to the invention 5 with the at least one mounting element 2 on the carrier plate 10 positioned at the beginning of the procedure so that the frame with the attached panels 2 goes through the whole manufacturing process of the model.

Das Zwischenergebnis ist ein Halbzeug (Vorprodukt) mit wenigstens einem Einbauelement 2, das aus einem Bad aus einem lichtaushärtenden Material 9 hergestellt wurde. Dieses Halbzeug weist ein Gestell 5 auf, das wenigstens einen Sockel 6 und wenigstens einen Stützaufbau 7 umfasst. An dem Stützaufbau 7 ist das wenigstens eine Einbauelement 2 befestigt, wobei das Gestell 5 selbst wiederum auf der Trägerplatte 10 montiert ist, mit der das Modell bei seiner Herstellung in dem Bad nach oben und unten gefahren wird. Das Gestellt 5 durchläuft somit den ganzen Herstellungsprozess des Modells.The intermediate result is a semi-finished product (precursor) with at least one built-in element 2 that consists of a bath of a light-curing material 9 was produced. This semi-finished product has a frame 5 on, at least one pedestal 6 and at least one support structure 7 includes. At the support structure 7 this is at least one installation element 2 fastened, with the frame 5 itself again on the carrier plate 10 is mounted, with which the model is driven in its manufacture in the bathroom up and down. The posed 5 thus goes through the whole manufacturing process of the model.

Nachdem das Modell aus dem Bad entnommen wurde, kann seine Oberfläche nachbearbeitet werden, beispielsweise durch eine spanabhebende Bearbeitung, Sandstrahlen, Schleifen, Fräsen und/oder Polieren, so dass es am Ende eine glatte Oberfläche mit der Kontur 15 in 3 erhält.After the model has been removed from the bath, its surface can be reworked, for example, by a machining, sandblasting, grinding, milling and / or polishing, leaving it at the end of a smooth surface with the contour 15 in 3 receives.

Darüber hinaus können dabei auch eventuell überstehende Gestellreste entfernt werden. So müssen natürlich die Stützdrähte 7 samt Gestellsockel 6 nach Abschluss der Arbeiten zur Herstellung des Modells sauber entfernt werden. Dies ist jedoch sehr viel einfacher, als in einem bereits fertiggestellten Modell Durchführungen und Hohlräume zu erzeugen.In addition, any protruding rack remains can be removed. So, of course, the support wires 7 with frame base 6 be removed after completion of the work to make the model. However, this is much easier than creating bushings and cavities in an already completed model.

Die erfindungsgemäße Technik eignet sich insbesondere für die Durchführung von Messungen unter Ähnlichkeitsbedingungen. Dabei ist darauf zu achten, dass die zu integrierenden Bauelement nicht sehr groß sind, weil sonst zu große Schattengebiete entstehen, die schwierig für die Stereolithographie sind.The inventive technique is particularly suitable for the implementation of measurements under similarity conditions. It is important to ensure that the component to be integrated are not very big, because otherwise too big Shadow areas arise that are difficult for the stereo.

11: Modellmodel
22: Einbauelement: Sensor, Röhrchen, elektrische Verbindung (Draht)Installation element: Sensor, tube, electrical connection (wire)
33: Drucksensorpressure sensor
44: Prandtl-RohrPrandtl tube
55: Gestell mit Einbauelementframe with built-in element
66: Gestellsockelframe base
77: Stützaufbausupport structure
88th: Bassinpool
99: lichtaushärtendes Materialphotosetting material
1010: Stereolithographie-TrägerplatteStereo support plate
1111: Aushärtungslicht mit vorgegebener Wellenlängecuring light with predetermined wavelength
1212: Sammellinseconverging lens
1313: Bearbeitungsoberflächeediting interface
1414: Modellschichtmodel layer
1515: Kontur von Modell nach Schleifencontour from model to loops

Claims

Method for producing a model ( 1 ), in particular for carrying out measurements under similitude conditions, the at least one installation element ( 2 ), comprising the steps of: - providing a bath of a light-curing material ( 9 ), - hardening of the light-curing material ( 9 ) on a given surface ( 13 ) over a solid, substantially parallel to the surface of the bath extending support plate ( 10 ) with light of a predetermined wavelength, so that a solid layer ( 14 ) made of plastic over the carrier plate ( 10 ), - repeated lowering of the support plate ( 10 ) in the bath and curing the material with light until the model composed of the individual layers is completed, - reworking the model for producing the at least one built-in element ( 2 ), characterized by mounting a frame ( 5 ) with the at least one built-in element ( 2 ) on the carrier plate ( 10 ) at the beginning of the process so that it goes through the whole manufacturing process of the model.

Method according to claim 1, characterized in that the light-curing material ( 9 ) is a material from the group of plastic, wax and in particular light-curing resin.

Method according to one of the preceding claims, characterized by reworking the surface the model in particular by machining, sandblasting, Grinding, milling and / or polishing.

Semi-finished product for making a model ( 1 ), in particular for carrying out measurements under similitude conditions, the at least one installation element ( 2 ), wherein the model is made of a bath of a light-curing material ( 9 ), which light-curing material ( 9 ) on a given surface ( 13 ) over a solid, substantially parallel to the surface of the bath extending support plate ( 10 ) with light of a given wavelength to a solid layer ( 14 ) made of plastic over the carrier plate ( 10 ) is cured, characterized by a frame ( 5 ), which has at least one base ( 6 ) and at least one support structure ( 7 ), to which the at least one installation element ( 2 ), wherein the frame on the support plate ( 10 ) so that it goes through the entire manufacturing process of the model.

Semifinished product according to claim 4, characterized in that the support structure ( 7 ) is made of a material by which a sensor attached to the support structure is not affected.