DE102009047237A1 - Flushing fluid for device for dissolving or removing support material from three-dimensional printing, has aqueous solution of industrial cleaner, which contains certain percentage of non ionic surfactants, glycols and sodium hydroxide - Google Patents

Flushing fluid for device for dissolving or removing support material from three-dimensional printing, has aqueous solution of industrial cleaner, which contains certain percentage of non ionic surfactants, glycols and sodium hydroxide

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Abstract

The flushing fluid has an aqueous solution of industrial cleaner, which contains certain percentage of non ionic surfactants, certain percentage of glycols and certain percentage of sodium hydroxide. The industrial cleaner is diluted in a ratio of 1 to 100 with water and contains chelating agent and amines up to 5 percent.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spülflüssigkeit zum Herauslösen von Stützmaterial in dreidimensional gedruckten Modellen. The present invention relates to a washing liquid for dissolving of support material into three-dimensionally printed models.
  • Um beispielsweise Prototypmodelle oder Kleinserien herzustellen wurden in der Vergangenheit sogenannte 3D-Drucker entwickelt. so-called 3D printers have been around for example, prototype models or small series manufacture developed in the past. Dabei werden mittels 3D-Drucker Schicht für Schicht, von unten nach oben, funktionelle 3D-Modelle aus einem festen Wachsmaterial oder auch Kunststoff aufgebaut. In this functional 3D models of a solid wax material, or plastic by means of 3D printers layer by layer, from bottom to top built up. Man spricht dabei auch von Rapid Prototyping. This is also referred by rapid prototyping.
  • Das feste Baumaterial liegt beispielsweise in Drahtform vor und wird einem Extrusionskopf zugeführt, dort verflüssigt und in dünnen Schichten spurweise durch eine Düse extrudiert und auf eine Grundplatte aufgebracht. The solid building materials exists, for example in a wire form and is fed to an extrusion head, and liquefied there traces of extruded into thin films by a nozzle and applied to a base plate. Das Baumaterial verbindet sich durch thermisches Verschmelzen und wird beim Abkühlen verfestigt. The building material is combined by thermal fusion and solidified on cooling. Um Unterschneidungen oder freitragende Teile zu realisieren, werden Stützkonstruktionen, die herausgebrochen werden können „gedruckt” oder der Drucker verfüllt spätere Hohlräume oder Unterschneidungen mit einem Stützmaterial, das später durch Auswaschen entfernt wird. In order to realize undercuts or cantilevered parts, support structures, which can be broken out are "printed" or the printer later filled cavities or undercuts with a support material which is later removed by washing.
  • Ein von der Firma 3D Systems vertriebenes 3D-Drucksystem, welches unter der Bezeichnung ProJet vertrieben wird, verwendet als Baumaterial und Stützmaterial Wachse mit unterschiedlichen Schmelzpunkten. A sold by the company 3D Systems 3D printing system, which is marketed under the name Projet, used as construction material and support material waxes with different melting points. Die Materialien sind unter dem Handelsnamen VisiJet erhältlich. The materials are available under the trade name VisiJet®. Das Stützmaterial muss anschließend mit einem temperierten Ölbad als Spülflüssigkeit ausgewaschen werden. The support material must then be washed with a temperature-controlled oil bath as a rinse.
  • Nachteilig bei der bisher eingesetzten Spülflüssigkeit ist insbesondere der hohe apparative Aufwand mit einer notwendigen Ultraschalleinstrahlung. A disadvantage of the previously used washing liquid is in particular the high cost of equipment with a necessary ultrasonic irradiation. Außerdem sind mehre Schritte notwendig, da von dem behandelten 3D-Modell der verbleibende Ölfilm zusätzlich entfernt werden muss. In addition, several steps are necessary because the remaining oil film must also be removed from the treated 3D model.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Formulierung für eine Spülflüssigkeit zum Entfernen von Stützmaterial in gedruckten 3D-Modellen bereitzustellen. It is therefore an object of the present invention to provide an improved formulation for a washing liquid for removing support material in the printed 3D models.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Spülflüssigkeit nach Anspruch 1 gelöst. This object is achieved by a rinsing liquid as claimed in claim. 1
  • Demgemäß ist eine Spülflüssigkeit zum Lösen von Stützmaterial aus einem dreidimensionalen Druck, welcher Stützmaterial und Baumaterial umfasst, vorgesehen, wobei die Spülflüssigkeit eine wässrige Lösung von Industriereiniger, welcher 5–15% nichtionische Tenside, 5–10% Glykole und < 5% Natriumhydroxid enthält, umfasst. Accordingly, a washing liquid to dissolve the support material of a three-dimensional printing, which support material and construction material comprises, provided, wherein the rinsing liquid comprises an aqueous solution of industrial cleaners, which 5-15% non-ionic surfactants, 5-10% of glycols and <5% sodium hydroxide, includes.
  • Als nichtionische Tenside werden Tenside verstanden, die keine dissoziierbaren funktionellen Gruppen enthalten und sich daher in Wasser nicht in Ionen auftrennen. Suitable nonionic surfactants are surfactants are understood which contain no dissociable functional groups and, therefore, do not separate in water into ions. Infrage kommen beispielsweise übliche Polyalkylenglykolether, Fettalkoholpropoxylate, Alkylglucoside, Alkylpolyglucoside, Oktylphenolethoxylate oder Nonylphenolethoxylate. Questioning, for example, are customary polyalkylene, fatty alcohol propoxylates, alkyl glucosides, polyglucosides, Oktylphenolethoxylate or nonylphenol ethoxylates. Als Glykole werden zweiwertige Alkohole bezeichnet, die sich vom Ethylenglykol ableiten. As glycols divalent alcohols are called, which are derived from ethylene glycol. Man spricht auch von 1,2-Diole oder vicinale Diolen. This is also called 1,2-diol or vicinal diols. In dem Industriereiniger können zum Beispiel Ethylenglykol und Propylenglykol verwendet werden. In the industrial cleaners as ethylene glycol and propylene glycol can be used. Außerdem können auch Derivate des Ethylenglykols, wie z. In addition, derivatives of ethylene glycol, such can. B. Methylglykol (Ethylenglykolmonomethylether) sowie weitere Diole, deren Hydroxygruppen nicht vicinal angeordnet sind, wie Trimethylenglykol oder Neopentylglykol in dem Glykolbestadteil auftreten. B. Methyl glycol (ethylene glycol monomethyl ether), and other diols whose hydroxyl groups are not arranged vicinal, such as trimethylene glycol or neopentyl glycol occur in the Glykolbestadteil.
  • Vorzugsweise wird der Industriereiniger in einem Mischungsverhältnis von 1 zu 100 mit Wasser verdünnt. Preferably, the industrial cleaner in a mixing ratio of 1 is diluted to 100 with water.
  • Der Industriereiniger kann ferner bis zu 5% Komplexbildner enthalten. The industrial cleaner may further contain up to 5% complexing agent. Zum Beispiel ist Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA) als Komplexbildner geeignet. For example, ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) is useful as a complexing agent.
  • Außerdem kann der Industriereiniger ferner bis zu 5% Amine enthalten. In addition, the industrial cleaner may further contain up to 5% amines.
  • Es wird ferner die Verwendung einer wässrigen Lösung eines Industriereinigers, welcher 5–15% nichtionische Tenside, 5–10% Glykole und < 5% Natriumhydroxid enthält, zum Lösen von Stützmaterial aus einem dreidimensionalen Druck, welches Stützmaterial und Baumaterial umfasst, vorgeschlagen. It is further the use of an aqueous solution of an industrial cleaner, which 5-15% non-ionic surfactants, 5-10% of glycols and <5% sodium hydroxide includes, for dissolving of support material consists of a three-dimensional printing, which comprises support material and construction materials have been proposed.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Further advantageous embodiments of the invention are subject matter of the claims and the embodiments of the invention described below.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen und unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. In the following the invention will be explained in more detail by way of examples and with reference to the figures. Es zeigt dabei: It shows:
  • 1 1 : eine perspektivische Darstellung einer Vorrichtung zum Entfernen von Stützmaterial mit einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spülflüssigkeit; Is a perspective view of an apparatus for removing support material with one embodiment of the rinsing liquid according to the invention; und and
  • 2 2 : eine Schnittdarstellung der Vorrichtung zum Entfernen von Stützmaterial. A sectional view of the device for removing the support material.
  • Beispiel 1 (herkömmliche Entfernung des Stützmaterials): Example 1 (conventional removal of the support material):
  • Ein Prototypdruck, der schichtweise aus wachsartigem Stützmaterial und Produkt- oder Baumaterial aufgebaut ist, wird gemäß bekannter dreidimensionaler Druckverfahren hergestellt. A prototype of pressure which is built up in layers of wax support material and product or building material is prepared according to known three-dimensional printing process. Das Stützmaterial ist vom Typ VisiJet S100, S200, oder S300 und besteht zu 60% bis 100% aus hydroxiliertem Wachs. The support material is of the type VisiJet® S100, S200, or S300 and consists of 60% to 100% of hydroxylated wax. Das Baumaterial ist vom Typ VisiJet CPX200 oder CP200 und besteht zu 60% bis 100% aus Paraffin. The building material is of the type VisiJet® CPX200 or CP200 and consists of 60% to 100% of paraffin. Das Baumaterial hat eine Dichte von 0,85–0,91g/cm 3 und einen Schmelzpunkt von etwa 60–70°C, und das Stützmaterial hat ebenfalls eine Dichte von 0,85–0,91 g/cm 3 aber einen Schmelzpunkt von etwa 55–65°C. The building material has a density of 0,85-0,91g / cm 3 and a melting point of about 60-70 ° C, and the backing material also has a density of 0.85-0.91 g / cm 3 but a melting point of about 55-65 ° C.
  • Das Stützmaterial dient dazu, Unterschneidungen und beliebige Freiformflächen aus dem Baumaterial zu realisieren. The support material serves to realize undercuts and any free-form surfaces of the building material. Dazu wird zunächst der Druck von seiner Grundplatte entfernt, indem er in einem Backofen kurz auf 70°C erhitzt wird. For this purpose, the pressure is first removed from its base plate by being heated in an oven briefly to 70 ° C. Anschließend wird, um das Stützmaterial aus dem 3D-Druck zu entfernen, dasselbe mit Mineralöl herausgelöst. Then, to remove the support material from the 3D printing that same leached with mineral oil. Alternativ wird ein Pflanzenöl verwendet. Alternatively, a vegetable oil is used. Der Druck wird daher bei 60°C ± 1°C über 4 bis 5 Stunden in ein Ölbad unter Einwirkung von Ultraschall gestellt. The pressure is therefore set at 60 ° C ± 1 ° C for 4 to 5 hours in an oil bath under the action of ultrasound. Das heiße Öl löst das Stützmaterial ab. The hot oil is replacing the support material. Anschließend muss ein handelsübliches Seifenmittel verwendet werden, um das Öl abzuwaschen. Then, a commercially available soaping agent must be used to wash the oil.
  • Beispiel 2 (Herauslösen des Stützmaterials mit Industriereiniger): Example 2 (dissolution of the support material with industrial cleaners):
  • Es wird „Easy Clean D”, ein Industriereiniger, der von der Firma Metallschleiferei Schulz GmbH 78112 St. Georgen erhältlich ist, gebrauchsfertig in einer Menge von 20 Litern bereitgestellt. It is "Easy Clean D", an industrial cleaner that St. by the company Metallschleiferei Schulz GmbH 78112 Georgen is available, provided ready to use in an amount of 20 liters. Der Industriereiniger enthält 5–15% nichtionische Tenside, 5–10% Glykole, < 5% Natriumhydroxid, < 5% Komplexbildner und < 5% Amine. The industrial cleaner contains 5-15% non-ionic surfactants, 5-10% of glycols, <5% sodium hydroxide, <5% complexing agent and <5% amines. Es ergibt sich ein zu > 70 Gew.-% entaromatisiertes, aliphatisches Kohlenwasserstoffgemisch (Naphta) mit < 0,1% Benzol. This results in a> 70 wt .-% dearomatized, aliphatic hydrocarbon mixture (naphtha) with <0.1% benzene. Der verwendete Industriereiniger ist flüssig und hat eine gelbliche Farbe, wobei der Flammpunkt 62°C, der Siedebereich bei 193–245°C und die Zündtemperatur bei > 200°C liegt. The industrial cleaner used is liquid and has a yellowish color, and the flash point 62 ° C, the boiling range at 193-245 ° C and the ignition temperature is> 200 ° C. Der Dampfdruck ist bei 20°C 1 hPa, die Dichte 0,839 g/cm 3 , die Löslichkeit in Wasser < 1 g/l und die Viskosität bei 40°C ist 2,8. The vapor pressure is 1 hPa at 20 ° C, density 0.839 g / cm 3, the solubility in water <1 g / l and the viscosity at 40 ° C is 2.8.
  • Der bereitgestellte Industriereiniger wird im Verhältnis 1 zu 100 mit Wasser verdünnt und als Spülflüssigkeit zum Entfernen von Stützmaterial in einem dreidimensional gedruckten Prototypmodell verwendet. The prepared industrial cleaners is diluted 1 to 100 with water and used as a rinsing liquid for removal of the support material in a three-dimensionally printed prototype model. Es wird der gleiche 3D-Druck wie aus Beispiel 1 untersucht. It examines the same 3D printing as in Example. 1
  • Dazu wird die Spülflüssigkeit in ein Becken von etwa 70 cm Höhe, 70 cm Breite und 40 cm Tiefe gegeben. For this purpose, the flushing liquid in a pool of about 70 cm in height, where 70 cm wide and 40 cm depth. In einen Zeitraum von etwa 40 Minuten wird die Spülflüssigkeit auf 55 Grad Celsius gebracht. In a period of about 40 minutes, the rinsing liquid is brought to 55 degrees Celsius. Von seiner Grundplatte wird der 3D-Druck mit einem 70°C heißen Metallblech von etwa 1 mm Dicke gelöst. From its base plate 3D printing with a 70 ° C hot metal plate of about 1 mm thickness is achieved. Anschließen wird der das Bau- und Stützmaterial umfassende Druck in das Becken gegeben. Connecting the building and supporting material comprehensive printing is added to the pool. Ein Magnetrührer bei etwa 190 U/min und/oder eine Umwälzpumpe unterstützt das Herauslösen des Stützmaterials aus dem Druck. A magnetic stirrer at about 190 rev / min and / or a circulation pump supports the dissolution of the support material from the pressure. Nach bereits 5 Minuten lösen sich Teile des Stützmaterialwachses. After only 5 minutes, portions of the support material wax solve. Abhängig von der Größe und Geometrie des 3D-Drucks sind nach 10 Minuten bis 2,5 Stunden alle Reste von Stützmaterial von dem Baumaterial entfernt. Depending on the size and geometry of 3D printing any remaining support material is removed from the building material after 10 minutes to 2.5 hours. Die Temperatur des Spülflüssigkeitsbades wird zwischen 50°C und 60°C gehalten. The temperature of the Spülflüssigkeitsbades is maintained between 50 ° C and 60 ° C.
  • Ein Vorteil des zweiten Beispiels besteht darin, dass die Temperatur einerseits niedriger als beim ersten herkömmlichen Beispiel gehalten werden kann und damit eine Energieeinsparung erzielt wird. An advantage of the second example is that the temperature can be maintained on the one hand lower than in the first conventional example and thus an energy saving is achieved. Andererseits ist es nicht notwendig, einen engen Temperaturbereich für das Spülmittel einzuhalten, vielmehr genügt ein Bereich von 10°C. On the other hand, it is not necessary to maintain a narrow temperature range for the detergent, rather satisfies a range of 10 ° C. Außerdem erfolgt das Herauslösen des Stützmaterials schneller als konventionell. In addition, the dissolution of the support material is carried out faster than conventional. Dennoch ist es unproblematisch, beispielsweise einen 3D-Druck über Nacht in der Spülflüssigkeit zu behandeln. Nevertheless, it is problematic to treat, for example, a 3D printing overnight in the rinsing liquid. Auch nach 10 Stunden Einwirkzeit des aus Industriereiniger hergestellten Spülflüssigkeit wird das Baumaterial nicht angegriffen. Even after 10 hours of exposure to the rinse liquid made from industrial cleaner the building material is not attacked. Insofern sind weniger Überwachungs- und Regelungsmechanismen notwendig. To that extent less monitoring and control mechanisms are necessary. Es ist auch keine aufwändige Ultraschalleinstrahlung erforderlich, die bei üblichen Ölbädern eingesetzt werden. It is also required no complicated ultrasonic radiation, which are used in conventional oil baths.
  • Die The 1 1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Spülvorrichtung shows a perspective view of a flushing device 1 1 , um dreidimensionale Drucke von Stützmaterial zu befreien. To free three-dimensional prints of support material. Es ist ein erstes Becken It is a first basin 2 2 als Spülbecken vorgesehen, das eine Größe von beispielsweise 20–60 Litern hat. provided as a sink, which has a size of, for example, 20-60 liters. ein zweites kleineres Becken a second smaller pool 3 3 dient als Filterbecken. serves as a filter tank. Man erkennt anhand der Schnittansicht der Can be seen from the sectional view of 2 2 , dass das Spülbecken That the sink 2 2 und das Filterbecken and the filter tank 3 3 miteinander verbunden sind. are connected together. Beide Becken both pools 3 3 , . 4 4 lassen sich durch Deckel can be by lid 4 4 , . 5 5 abdecken. cover. Ferner ist eine Haltevorrichtung Furthermore, a holding device 6 6 vorgesehen, die erlaubt ein gedrucktes Modell mit seiner Grundplatte zu befestigen und anschließend mit einem heißen Metallblech abzulösen. provided that allows a printed model with its base plate to attach and then detach with a hot metal plate. Der Druck wird dann in das Spülbecken gesetzt, in dem gemäß dem Beispiel 2 eine Spülflüssigkeit eingefüllt ist. The pressure is then set in the sink, in which a washing liquid is filled in accordance with Example 2. Fig.
  • Die The 2 2 zeigt eine Schnitt durch die Spülvorrichtung shows a section through the flushing device 1 1 . , Um eine Bewegung der Spülflüssigkeit zu erzielen ist ein Magnetrührer A movement of the washing liquid to obtain a magnetic stirrer 8 8th , . 9 9 als mechanische Rühreinrichtung vorgesehen. provided as a mechanical stirring device. Ein unter dem Spülbecken A under the kitchen sink 2 2 vorgehaltener Magnet reproached magnet 9 9 rotiert mit Umdrehungen zwischen 100 und 2000 U/min. rotates at revolutions between 100 and 2000 U / min. Dadurch wird der im Becken This causes the pelvis 2 2 vorliegende Quirl This whorl 8 8th bewegt und rotiert ebenfalls. moved and also rotated. Es sind auch andere Rühreinrichtungen, wie fest auf einer Achse, die in das Spülbecken ragt, montierte Rührbesen, denkbar. There are also other agitators, as determined on an axis that extends into the sink, mounted beater, conceivable. Es kann über eine nicht dargestellte Pumpe ein Teil der Spülflüssigkeit durch eine Verbindung It can be a pump, not shown, a part of the washing liquid through a connecting 7 7 in das Filterbecken into the filter tank 3 3 geleitete werden. led to. Das Filterbecken The filter tank 3 3 hat eine niedrigere Temperatur als das Spülbecken has a lower temperature than the sink 2 2 , sodass in der Spülflüssigkeit gelöstes Wachs (Stützmaterial) ausflockt, und entfernt werden kann. So that in the rinsing liquid of dissolved wax (support material) flocculate, and can be removed. Das ausgeflockte Stützmaterial The flocculated support material 13 13 sammelt sich am Boden des Filterbeckens collects at the bottom of the filter tank 3 3 . , Das Filterbecken kann bei Raumtemperatur betrieben werden. The filter tank can be operated at room temperature. Die Temperaturen und die Rührgeschwindigkeiten werden von einer Steuereinrichtung The temperatures and stirring rates are from a control device 10 10 gesteuert. controlled. Dazu ist zum Beispiel der Magnetrührer For this purpose, for example, the magnetic stirrer 9 9 mit einer Heizplatte ausgestattet, bzw. eine Heizplatte ist integriert. equipped with a hot plate or a hot plate is integrated. Bekannte Thermostateinrichtungen können eingesetzt werden. Known thermostatic devices can be used.
  • Optional ist eine Haube Optionally, a hood 11 11 vorgesehen, die die Becken provided that the pool 2 2 , . 3 3 abdecken. cover. Es kann zudem eine Heizung It may also include a heater 12 12 in die Haube integriert sein, um zum Beispiel den zu behandelnden 3D-Druck in der Halteeinrichtung be integrated into the hood to, for example, to be treated 3D printing in the holding device 6 6 (vgl. (see. 1 1 ) vorzuwärmen. preheat).

Claims (5)

  1. Spülflüssigkeit zum Lösen von Stützmaterial aus einem dreidimensionalen Druck, welcher Stützmaterial und Baumaterial umfasst, aufweisend: eine wässrige Lösung von Industriereiniger, welcher 5–15% nichtionische Tenside, 5–10% Glykole und < 5% Natriumhydroxid enthält. comprises rinsing liquid for dissolving the support material consists of a three-dimensional printing, which support material, and building material, comprising: an aqueous solution of industrial cleaners, which 5-15% non-ionic surfactants, 5-10% of glycols and <5% of sodium hydroxide contains.
  2. Spülflüssigkeit nach Anspruch 1, wobei der Industriereiniger in einem Mischungsverhältnis von 1 zu 100 mit Wasser verdünnt ist. Rinsing said industrial cleaners is diluted in a mixing ratio of 1: 100 with water according to claim 1.
  3. Spülflüssigkeit nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Industriereiniger ferner bis zu 5% Komplexbildner enthält. Rinsing liquid as claimed in claim 1 or 2, wherein the industrial cleaner further comprises up to 5% complexing agent.
  4. Spülflüssigkeit nach einem der Ansprüche 1–3, wobei der Industriereiniger ferner bis zu 5% Amine enthält. according to any one of claims 1-3, wherein the industrial cleaner further includes rinsing fluid up to 5% amines.
  5. Verwendung einer wässrigen Lösung eines Industriereinigers, welcher 5–15% nichtionische Tenside, 5–10% Glykole und < 5% Natriumhydroxid enthält, zum Lösen von Stützmaterial aus einem dreidimensionalen Druck, welcher Stützmaterial und Baumaterial umfasst. includes using an aqueous solution of an industrial cleaner, which 5-15% non-ionic surfactants, 5-10% of glycols and <5% sodium hydroxide, to dissolve the support material consists of a three-dimensional printing, which comprises support material and construction material.
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