DE102011013961A1 - Draht mit strukturierter Oberfläche für 3D-Drucker - Google Patents

Draht mit strukturierter Oberfläche für 3D-Drucker Download PDF

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Abstract

Thermisch aufschmelzender Draht für 3D-Drucker, gekennzeichnet dadurch, daß dessen Oberfläche mit Unebenheiten/Gestaltabweichungen versehen ist.

Description

  • Schweißdrähte für 3D-Drucker nach dem FDM Verfahren werden sehr maßhaltig im Bereich von 1,5 mm–3,0 mm hergestellt, damit die Herstellgenauigkeit des gedruckten Objektes den Erfordernissen entspricht.
  • Diese Drähte werden auf Spulen geliefert und im Drucker einem Druckkopf mit Düse zugeführt. Auf dem Weg zur Düse wird der Draht über einen Führungskanal in die Düse geschoben.
  • Dieser Führungskanal sollte wenig Reibung bieten, jedoch ist die Reibung auch abhängig von der Größe der Kontaktfläche beider Materialien, bzw. deren Reibkoeffizienten.
  • Zur Minimierung der Reibung wird vorgeschlagen, den Draht gezielt mit Unebenheiten zu versehen, um die Kontaktflächen zu minimieren. Diese Strukturierung kann schon beim Hersteller des Drahtes erfolgen, aber auch erst im Drucker stattfinden.
  • Eine weitere Funktion übt die strukturierte des Drahtes auf die Verminderung der Rückströmung des aufgeschmolzenen Drahtes aus.
  • Der geschmolzene Draht wird in den Führungskanal der Düse gedrückt, um aus dieser auszutreten. Jedoch wird je nach der Höhe der Fördergeschwindigkeit des Drahtes in Abhängigkeit zur „Dünnflüssigkeit”/Viskosität der Schmelze der kleine Spalt im Förderkanal mit einer Rückströmung der thermoplastischen Drahtmasse beaufschlagt.
  • Diese Rückströmung gilt es in ihrer Rückströmausdehnung entlang der zur Verfügung stehenden Kanal-Länge klein zu halten, um
    • a) einen Blockadeprozess im Führungskanal durch anschmelzen zu vermeiden
    • b) also auch die Reibung durch die hochviskosen Schmelzen zu minimieren.
  • Mit der Verminderung der Größe der Kontaktfläche zwischen Draht und Förderkanal wird auch der zwischen beiden stattfindende Wärmeübergang verringert. Ist dieser zu groß, schmilzt der Draht im Führungskanal, mit Auswirkung auf die Rückströmung, vorzeitig auf.
  • In der Folge verminderter Reibung und Wärmeübergang zwischen Draht und Kanal kann der Drahtdurchmesser mit geringerem Spalt zum Kanal dimensioniert werden. Beschreibung/Legende
    Fig. 1a Ansicht Draht mit Oberflächenstrukturen
    Fig. 1b Ansicht Draht mit Oberflächenstrukturen
    Fig. 1c Mit Strukturen in Längsrichtung
    Fig. 1d Mit Strukturen, z. B. durch Bürsten entstanden
    Fig. 2 Links, Profil eines Drahtes mit glatter Oberfläche Rechts, mit Unebenheiten, z. B. Rillen in Längsrichtung
    Fig. 3 Druckkopf eines FDM Druckers mit Vorschubeinheit K und Prägeeinheit R
    Fig. 4 Zweiteilige Form zum Prägen eines Profiles,
    K Äußere Erhebung des Drahtes in der Art einer Schiene
    S Draht mit äußerer, schienenartiger Profilierung
    R Prägeeinheit zur Strukturierung des Drahtes, beispielsweise durch thermisches Prägen
    H Führungskanal
    1 Druckkopf mit Düse

Claims (5)

  1. Thermisch aufschmelzender Draht, gekennzeichnet dadurch, daß dessen Oberfläche mit gezielten Unebenheiten/Gestaltabweichung, wie etwa a) Riefen, b) Rillen, c) Schienen d) Noppen, e) Ritzen oder f) Erhöhungen versehen ist.
  2. Oberfläche nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß diese durch a) durch Bürsten b) Schaben oder Kratzen c) thermisches Prägen d) Kaltprägen oder e) Rändeln des Drahte erzeugt wird.
  3. Oberfläche nach Anspruch 1+2, gekennzeichnet dadurch, daß die Unebenheiten in einem Behandlungsprozess a) innerhalb des Druckers, zwischen Spule und Druckkopf oder b) außerhalb des Druckers, c) in einem Arbeitsgang während oder direkt nach der Herstellung des Drahtes erzeugt werden.
  4. Draht nach Anspruch 1–3, gekennzeichnet dadurch, daß dieser zum 3-dimensionalen Drucken von Objekten verwendet wird und aus a) Kunststoffen, b) Metallen, oder c) organischen Materialien oder d) Mischungen aus a, b, c + d besteht.
  5. Draht nach Anspruch 1–4, gekennzeichnet dadurch, daß die Gestaltänderungen zur a) Vermeidung von Reibung des Drahtes in Kanälen des 3D Druckers, b) zur Beeinflußung der Strömung der Drahtschmelze in der Düse, insbesondere im Führungskanal der Düse oder zur c) Verringerung des Wärmeübergangs im Führungskanal geeignet sind.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI513571B (zh) * 2013-08-23 2015-12-21 Xyzprinting Inc 列印頭模組及其立體列印裝置
CN108145828A (zh) * 2017-12-27 2018-06-12 北京工业大学 一种建筑3d打印表面修形装置

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