DE102014110796A1

DE102014110796A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Drucken eines dreidimensionalen Objekts

Info

Publication number: DE102014110796A1
Application number: DE102014110796.9A
Authority: DE
Inventors: Florian Bautz
Original assignee: German Reprap GmbH
Current assignee: Innovatiq GmbH and Co KG
Priority date: 2014-07-30
Filing date: 2014-07-30
Publication date: 2016-02-04

Abstract

Vorrichtung und Verfahren zum schichtweisen, formfreien Drucken eines dreidimensionalen Objekts mit mindestens einem Druckmaterial, wobei das Verfahren aufweist: Zuführen einer reaktiven Flüssigkeiten, deren Viskosität mittels Zuführens von Energie regelbar ist, zu einem Druckkopf (1) (S100), Regeln der Viskosität der reaktiven Flüssigkeit in dem Druckkopf (1) mittels Zuführens von Energie zu der reaktiven Flüssigkeit, so dass aus der Flüssigkeit geregelter Viskosität das vom Druckkopf (1) auszugebende Druckmaterial gebildet wird (S200), und Ausgeben, optional diskontinuierliches Ausgeben, des Druckmaterials aus dem Druckkopf (1) zum schichtweisen, formfreien Drucken des dreidimensionalen Objekts (S300).

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum schichtweisen formfreien Drucken eines dreidimensionalen Objekts mit mindestens einem Druckmaterial sowie ein Verfahren zum schichtweisen formfreien Drucken eines dreidimensionalen Objekts mit mindestens einem Druckmaterial.
Hintergrund der Erfindung
Vorrichtungen und Verfahren zum schichtweisen formfreien Drucken eines dreidimensionalen Objekts, z. B. sogenannte 3D-Drucker, dienen dazu, aus einem dreidimensionalen Computer-Modell (z. B. einem CAD-Modell) ein reales Objekt zu erzeugen und werden sowohl vorwiegend in der Prototypenherstellung (z. B. beim sog. „Rapid-Prototyping”) als auch in der Serienfertigung in verschiedensten Bereichen (beispielsweise in der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrtindustrie, der Medizintechnik, etc.) eingesetzt.
Bei solchen Vorrichtungen und Verfahren wird häufig ein schmelzfähiges Ausgangsmaterial, z. B. schmelzfähiger Kunststoff, z. B. ein Thermoplast, schmelzfähiges Metall oder ein schmelzfähiges Lebensmittel, z. B. Schokolade, verwendet, welches zu einem Druckmaterial aufgeschmolzen wird, aus welchem schließlich mittels des Druckkopfs der Vorrichtung das dreidimensionale Objekt schichtweise und formfrei (z. B. ohne Verwendung einer Form, wie sie z. B. beim Spritzgießen verwendet wird) aufgebaut wird.
Derartige Vorrichtungen, Verfahren und Komponenten davon unterliegen der ständigen Weiterentwicklung, und es besteht ein zunehmender Bedarf, verschiedenste Ausgangs- bzw. Druckmaterialen, z. B. unterschiedlicher Viskosität, zum Drucken zu verwenden sowie den Druckvorgang hinsichtlich der Vielfalt an druckbaren Formen und Objekten, der beanspruchten Zeit und der Qualität des Druckergebnisses zu verbessern.
Erläuterung der Erfindung
Durch die Erfindung werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum schichtweisen formfreien Drucken eines dreidimensionalen Objekts mit mindestens einem Druckmaterial geschaffen, welche z. B. im Hinblick auf die Zuführung eines Ausgangsmaterials für das Druckmaterial an den Druckkopf eine flexible Ausgestaltung erlaubt.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist ein Verfahren zum schichtweisen, formfreien Drucken eines dreidimensionalen Objekts mit mindestens einem Druckmaterial auf: Zuführen einer reaktiven Flüssigkeit (beispielsweise einer chemisch reaktiven Flüssigkeit), deren Viskosität mittels Zuführens von Energie regelbar (z. B. erhöhbar) ist, zu einem Druckkopf, Regeln (z. B. Erhöhen) der Viskosität der reaktiven Flüssigkeit in dem Druckkopf mittels (geregelten) Zuführens von Energie zu der reaktiven Flüssigkeit, so dass aus der Flüssigkeit geregelter (z. B. erhöhter) Viskosität das vom Druckkopf auszugebende Druckmaterial gebildet wird, und Ausgeben, z. B. diskontinuierliches Ausgeben, des Druckmaterials aus dem Druckkopf zum schichtweisen, formfreien Drucken des dreidimensionalen Objekts.
Die Anwendung einer reaktiven Flüssigkeit als das Ausgangsmaterial für das Druckmaterial erlaubt die Zufuhr des Ausgangsmaterials in vielfältiger und damit flexibler Weise, z. B. über starre Rohrleitungen, aber auch über flexible Schläuche, etc.
Beim Zuführen der reaktiven Flüssigkeit in einem Zuführungsbereich vor dem Druckkopf kann die Viskosität der reaktiven Flüssigkeit geregelt werden durch (geregeltes) Zuführen von Energie zu der reaktiven Flüssigkeit in dem Zuführungsbereich. Dadurch ist es beispielsweise möglich, die reaktive Flüssigkeit bereits vor dem Druckkopf anzuregen.
Die reaktive Flüssigkeit kann Silikon, z. B. ein Flüssig-Silikon, aufweisen, z. B. sein.
Die Viskosität der reaktiven Flüssigkeit kann beispielsweise mittels Wärmezufuhr (z. B. Wärmezufuhr via Wärmeleitung beispielsweise durch elektrische Heizwendeln) und/oder mittels elektromagnetischer Strahlung (z. B. Laserlicht, UV-Licht und/oder Wärmestrahlung) geregelt (z. B. erhöht) werden.
Die reaktive Flüssigkeit kann mehrere unterschiedliche und voneinander getrennte, reaktive Sub-Flüssigkeiten, beispielsweise wenigstens zwei oder wenigstens drei oder wenigstens vier Sub-Flüssigkeiten, aufweisen, z. B. von diesen gebildet sein, und die reaktiven Sub-Flüssigkeiten können beispielsweise im Druckkopf miteinander vermischt werden, z. B. mittels eines im Druckkopf bereitgestellten Statikmischers und/oder statischen Extruders oder einer im Druckkopf bereitgestellten, angetriebenen Schnecke.
Die Viskosität der reaktiven Flüssigkeit in dem Druckkopf kann derart geregelt (z. B. erhöht) werden, dass das Druckmaterial pastös und/oder flüssiger wird.
Die reaktive Flüssigkeit kann mittels einer Pumpe in den Druckkopf gepumpt oder über Unterdruck angesaugt werden.
In einem weiteren Aspekt wird eine Vorrichtung zum schichtweisen, formfreien Drucken eines dreidimensionalen Objekts mit mindestens einem Druckmaterial, z. B. zum Durchführen des in dieser Anmeldung beschriebenen Verfahrens, bereitgestellt, welche aufweist: einen Druckkopf (z. B. einen wie in dieser Anmeldung beschriebenen Druckkopf) zum Ausgeben des Druckmaterials, ein Flüssigkeitsreservoir (z. B. einen Flüssigkeitstank) zur Aufnahme, z. B. mit, einer reaktiven Flüssigkeit, eine Flüssigkeitszuführvorrichtung mit einer (z. B. elektrischen) Pumpe zum pumpenden Zuführen der reaktiven Flüssigkeit von dem Flüssigkeitsreservoir zu dem Druckkopf, eine Energiezuführvorrichtung, die mit dem Druckkopf gekoppelt ist, um der dem Druckkopf zugeführten, reaktiven Flüssigkeit Energie zuzuführen, um dadurch das Druckmaterial auszubilden.
Die Energiezuführvorrichtung kann z. B. eine (elektrische) Heizvorrichtung (z. B. eine Heizwendelvorrichtung) und/oder eine Vorrichtung (z. B. eine Laservorrichtung, eine LED-Vorrichtung, eine Wärmeabstrahlvorrichtung etc.) zum Zuführen von elektromagnetischer Strahlung (z. B. von Laserlicht, von UV-Licht, von Wärmestrahlung, etc.) aufweisen, z. B. sein. Die Energiezuführvorrichtung kann am Druckkopf ausgebildet und/oder angebracht sein, kann aber auch an einer anderen Stelle als dem Druckkopf angebracht sein, wobei die Kopplung z. B. durch Wärmestrahlung erfolgt.
Der Druckkopf kann beispielsweise aufweisen: einen Druckkopfkörper mit einer in dem Druckkopfkörper ausgebildeten und durch den Druckkopfkörper hindurchgehenden Durchgangsöffnung mit einem ersten Öffnungsende und einem zweiten Öffnungsende, einen ersten Druckkopfeinsatz, der in das erste Öffnungsende der Durchgangsöffnung einsetzbar ist und am Druckkopfkörper in lösbarer Weise anbringbar ist, wobei im ersten Druckkopfeinsatz wenigstens ein Zuführkanal zum Zuführen der reaktiven Flüssigkeit in den Druckkopf ausgebildet ist, wobei aus der reaktiven Flüssigkeit das Druckmaterial bildbar ist, einen zweiten Druckkopfeinsatz, der in das zweite Öffnungsende der Durchgangsöffnung einsetzbar ist und am Druckkopfkörper in lösbarer Weise anbringbar ist, wobei im zweiten Druckkopfeinsatz ein Ausgabekanal zum Ausgeben des Druckmaterials aus dem Druckkopf ausgebildet ist, wobei bei in den Druckkopfkörper eingesetztem ersten und zweiten Druckkopfeinsatz, der Zuführkanal und der Abführkanal miteinander fluidverbunden sind, und eine Ventileinrichtung, welche bei in den Druckkopfkörper eingesetztem ersten und zweiten Druckkopfeinsatz zwischen dem Zuführkanal und dem Abführkanal vorliegt und anhand welcher eine Zuführung der reaktiven Flüssigkeit von dem Zuführkanal zu dem Abführkanal steuerbar ist, wobei die Ventileinrichtung optional im ersten Druckkopfeinsatz ausgebildet ist.
Die Vorrichtung kann ferner eine Steuervorrichtung aufweisen, welche mit der Flüssigkeitszuführvorrichtung gekoppelt ist und welche eingerichtet ist, um die Flüssigkeitszuführvorrichtung derart zu steuern, um den Druck der reaktiven Flüssigkeit im Zuführkanal zu steuern, um dadurch das Druckmaterial gesteuert diskontinuierlich zum Drucken aus dem Druckkopf auszugeben.
Die Vorrichtung kann ferner eine Bewegungsvorrichtung zum geführten Bewegen, z. B. zum geführten wenigstens eindimensionalen oder z. B. zum geführten wenigstens zweidimensionalen oder z. B. zum geführten dreidimensionalen Bewegen, des Druckkopfs aufweisen, welche mit der Steuervorrichtung gekoppelt ist, wobei die Steuervorrichtung eingerichtet ist, um anhand der Bewegungsvorrichtung die Bewegung des Druckkopfs und anhand der Flüssigkeitszuführvorrichtung die Ausgabe des Druckmaterials zueinander koordiniert zu steuern.
Der Druckkopf kann über den Druckkopfkörper mit der Bewegungsvorrichtung verbunden sein (bzw. der Druckkopf kann über den Druckkopfkörper an der Bewegungsvorrichtung angebracht sein).
Die Vorrichtung kann ferner eine Druckkopfeinsatzwechslervorrichtung zum Auswechseln, z. B. zum automatischen Auswechseln, des zweiten Druckkopfeinsatzes, aufweisen. Die Druckkopfeinsatzwechslervorrichtung kann beispielsweise aufweisen: eine Drehwelle, eine erste Aufnahme zur Aufnahme des mit dem zweiten Öffnungsende des Druckkopfkörpers außer Eingriff gebrachten zweiten Druckkopfeinsatzes und eine zweite Aufnahme zur Aufnahme eines, optional mit einem, mit dem zweiten Öffnungsende des Druckkopfkörpers in Eingriff zu bringenden, anderen zweiten Druckkopfeinsatzes, wobei die erste Aufnahme und die zweite Aufnahme mit der Drehwelle verbunden sind, so dass die zweiten Druckkopfeinsätze durch gesteuertes Drehen der Drehwelle revolvereinrichtungsartig auswechselbar sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Seitenansicht eines Druckkopfs gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Querschnittansicht des Druckkopfs gemäß der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine weitere Querschnittansicht des Druckkopfs gemäß der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine weitere Querschnittansicht des Druckkopfs gemäß der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine Draufsicht auf eine erste Sub-Ventileinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine weitere Querschnittansicht des Druckkopfs gemäß der vorliegenden Erfindung.
7 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
8 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung einer Verbindung zwischen einer Bewegungseinrichtung und einem Druckkopf der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
9 bis 15 veranschaulichen den Auswechselvorgang eines zweiten Druckkopfeinsatzes des Druckkopfs durch einen anderen zweiten Druckkopfeinsatz.
16 und 17 zeigen Ausführungsformen der ersten und der zweiten Aufnahme der Druckkopfeinsatzwechslervorrichtung.
18 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile die gleichen Bezugszeichen verwendet.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen im Detail erläutert.
1 zeigt einen Druckkopf 1 für eine Vorrichtung zum schichtweisen formfreien Drucken eines dreidimensionalen Objekts mit mindestens einem Druckmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung.
Das Druckmaterial wird in dem Druckkopf 1 aus einem Ausgangsmaterial gebildet bzw. ist aus diesem bildbar. Das Ausgangsmaterial ist beispielsweise eine reaktive Flüssigkeit, deren Viskosität mittels Zuführens von Energie, z. B. durch Wärmezufuhr und/oder mittels elektromagnetischer Strahlung, regelbar (z. B. erhöhbar) ist. Die reaktive Flüssigkeit kann ein Reaktivharzsystem aufweisen oder sein. Reaktivharzsysteme können in 1-Komponenten (1K) und 2-Komponenten (2K) System unterteilt werden. Die eingesetzten Reaktivharzssysteme sind vorzugsweise Systeme vom Additionstyp.
Geeignete 1K-Polymersysteme sind im Stand der Technik bekannt und schließen ein, ohne darauf beschränkt zu sein, Polysiloxane (1K-Silikone), Polyurethane, Polyacrylate, Polyepoxide und Mischungen und Hybridsysteme der vorgenannten. Derartige 1K-Systeme können latente Härtungsmittel, die hitze- und/oder strahlungsaktivierbar sind, sowie verschiedenste Hilfs- und Füllstoffe enthalten. Geeignete Härtungsmittel für solche 1K-Systeme schließen Photoinitiatoren und/oder Radikalstarter ein, die als solche im Stand der Technik bekannt und kommerziell erhältlich sind.
Im Fall von 2K-Systemen kann die reaktive Flüssigkeit mehrere unterschiedliche und voneinander getrennte, reaktive Sub-Flüssigkeiten (z. B. zwei Sub-Flüssigkeiten) aufweisen oder von diesen gebildet sein, wobei die reaktiven Sub-Flüssigkeiten beispielweise erst im Druckkopf 1 miteinander vermischt werden. Geeignete 2K-Polymersysteme sind ebenfalls im Stand der Technik bekannt und bestehen üblicherweise aus einer Harz- und einer Härterkomponente. Solche 2K-Systeme schließen ein, ohne darauf beschränkt zu sein, Polysiloxane (2K-Silikone), Polyurethane (z. B. Isocyanat-Polyol oder Isocyanat-Amin Systeme), Polyacrylate, Polyepoxide (z. B. Epoxidharz-Amin Systeme) und Mischungen und Hybridsysteme der vorgenannten. Auch die 2K-Systeme können verschiedene Hilfs- und Füllstoffe enthalten, die als solche im Stand der Technik ohne Weiteres bekannt sind.
Der Druckkopf 1 weist wie in den 1 bis 14 gezeigt einen Druckkopfkörper 10 (z. B. auch Druckkopfgrundkörper), einen ersten Druckkopfeinsatz 20, einen zweiten Druckkopfeinsatz 30, eine Ventileinrichtung 40, einen dritten Druckkopfeinsatz 50, eine Energiezuführvorrichtung 60, eine Feder 70 und eine Haltevorrichtung 80 auf.
Der Druckkopfkörper 10 ist beispielsweise ein zylinderförmiger, z. B. ein Kreiszylinder, oder quaderförmiger Körper aus Metall oder Kunststoff und weist, wie in 2 gezeigt, eine in dem Druckkopfkörper 10 ausgebildete und (z. B. entlang der Längsrichtung des Druckkopfkörpers 10) durch den Druckkopfkörper 10 hindurchgehende Durchgangsöffnung 12 auf. Die Durchgangsöffnung 12 weist ferner ein erstes Öffnungsende 13 und ein zweites, dem ersten Öffnungsende 13 entgegengesetztes Öffnungsende 14 auf.
Der erste Druckkopfeinsatz 20 ist in das erste Öffnungsende 13 der Durchgangsöffnung 12 des Druckkopfkörpers 10 einsetzbar und ist in 3 darin eingesetzt gezeigt. Der erste Druckkopfeinsatz 20 ist, wie in 3, 4 und 6 gezeigt, in Längssicht gesehen T-förmig und weist einen Schaftabschnitt 21 und an einem Ende des Schaftabschnitts 21 (z. B. einem nicht in der Durchgangsöffnung 12 liegenden Ende) einen sich vom Schaftabschnitt 21 aus quer zu dem Schaftabschnitt 21 erstreckenden Kragenabschnitt (bzw. auch Flanschabschnitt) 22 auf. Der erste Druckkopfeinsatz 20 kann aus Kunststoff oder Metall gefertigt sein. Zum Beispiel kann der erste Druckkopfeinsatz 20 aus demselben Material wie der Druckkopfkörper 10 gefertigt sein. Der Druckkopfeinsatz 20 verschließt im in den Druckkopfkörper 10 eingesetzten Zustand das erste Öffnungsende 13 der Durchgangsöffnung 12 des Druckkopfkörpers 10 (z. B. umfänglich dicht).
Der erste Druckkopfeinsatz 20 ist, wie in 4 gezeigt, an dem Druckkopfkörper 10 in lösbarer Weise mittels einer Schraubverbindung 16 angebracht. Der erste Druckkopfeinsatz 20 kann an dem Druckkopfkörper 10 jedoch auch mittels einer anderen Verbindungsart, z. B. durch eine Rastverbindung oder eine Klemmverbindung zwischen dem ersten Druckkopfeinsatz 20 und dem Druckkopfkörper 10, in lösbarer Weise an dem Druckkopfkörper 10 angebracht sein. Durch die lösbare Anbringung des ersten Druckkopfeinsatzes 20 am Druckkopfkörper 10 ist es möglich, den ersten Druckkopfeinsatz 20 durch einen anderen ersten Druckkopfeinsatz schnell und einfach auszutauschen, wodurch unterschiedliche erste Druckkopfeinsätze für verschiedene Ausgangsmaterialien verwendet werden können, so dass eine Vermischung der Ausgangsmaterialen bei Verwendung desselben ersten Druckkopfeinsatzes im ersten Druckkopfeinsatz verhindert werden kann. Dadurch können komplexen Objekte aus unterschiedlichen Materialien und/oder Farben mittels eines (z. B. einzigen) Druckkopfs hergestellt und die Druckqualität verbessert werden.
Wenigstens ein Zuführkanal 24 zum Zuführen des Ausgangsmaterials, aus welchem das Druckmaterial gebildet wird, ist in dem ersten Druckkopfeinsatz 20 ausgebildet. Der Zuführkanal 24 verläuft z. B. in der Längsrichtung des ersten Druckkopfeinsatzes 20 mittig durch den Schaftabschnitt 21 des ersten Druckkopfeinsatzes 20 hindurch. Ferner kann der Zuführkanal 24 mehrere, z. B. zwei oder drei oder vier, etc., Sub-Zuführkanäle aufweisen, um unterschiedliche reaktive Sub-Flüssigkeiten voneiander getrennt zuzuführen. Zum Beispiel weist bei einer reaktiven Flüssigkeit aus zwei reaktiven Sub-Flüssigkeiten SF1 und SF2 als Ausgangsmaterial der Zuführkanal 24 einen ersten Sub-Zuführkanal 25 zum Zuführen der ersten, reaktiven Sub-Flüssigkeit SF1 und einen zweiten Sub-Zuführkanal 26 zum Zuführen der zweiten, reaktiven Sub-Flüssigkeit SF2 in dem ersten Druckkopfeinsatz 20 auf (siehe insbesondere 6).
Ferner ist in dem ersten Druckkopfeinsatz 20 ein temperaturgeregelte Kanal, z. B. ein Kühlkanal, 28 ausgebildet, durch welchen hindurch ein Temperiermittel, z. B. ein Kühlmittel, beispielsweise ein flüssiges Kühlmittel (z. B. Kühlwasser), zum Temperieren, z. B. Kühlen, von im Zuführkanal 24 vorliegendem Ausgangsmaterial zirkulierbar ist. Der temperaturgeregelte Kanal 28 verläuft beispielsweise in der Längsrichtung des ersten Druckkopfeinsatzes 20 durch den Schaftabschnitt 21 des ersten Druckkopfeinsatzes 20 hindurch, um das in dem Zuführkanal 24 vorliegende Ausgangsmaterial zu temperieren. Der temperaturgeregelte Kanal 28 kann im Wesentlichen entlang des Zuführkanals 24 angeordnet sein, wobei ein Teil des Schaftabschnitts 21 zwischen dem temperaturgeregelten Kanal 28 und dem Zuführkanal 24 angeordnet ist. Der temperaturgeregelte Kanal 28 kann an einer zu einem Endabschnitt 27 des Zuführkanals 24 korrespondierenden Stelle des temperaturgeregelte Kanals 28 einen Kanalabschnitt, z. B. einen Kühlkanalabschnitt, 29 (z. B. einen vergrößerten Abschnitt des temperaturgeregelten Kanals 28) aufweisen, welcher um den Endabschnitt 27 des Zuführkanals 24 herum ausgebildet ist. Beispielsweise kann der Kanalabschnitt 29 ausgebildet sein, so dass Temperiermittel in dem Kanalabschnitt 29 in direktem Kontakt mit der Wandung des Zuführkanals 24 steht, so dass das in dem Endabschnitt 27 des Zuführkanals 24 vorliegende Ausgangsmaterial effizient temperiert werden kann. Durch die Temperierung, z. B. die Kühlung, des Ausgangsmaterials im Zuführkanal 24 wird verhindert, dass das Druckmaterial bereits innerhalb des Zuführkanals 24 aus dem Ausgangsmaterial aufgrund einer bereits im Zuführkanal 24 auftretenden Erhöhung (oder bei festem Ausgangsmaterial einer Verringerung) der Viskosität des Ausgangsmaterials (z. B. verursacht durch eine Druck- und Temperaturerhöhung des Ausgangsmaterials im Zuführkanal 24) gebildet wird. Aufgrund der Temperierung, z. B. die Kühlung, des Ausgangsmaterials im Zuführkanal 24 mittels des temperaturgeregelte Kanals 28 kann z. B. die Temperatur des Ausgangsmaterials im Zuführkanal 24 und somit die Viskosität des Ausgangsmaterials im Wesentlichen konstant gehalten werden.
Der zweite Druckkopfeinsatz 30 ist in das zweite Öffnungsende 14 der Durchgangsöffnung 12 des Druckkopfkörpers 10 einsetzbar und ist in 3 darin eingesetzt gezeigt. Der zweite Druckkopfeinsatz 30 kann aus Kunststoff oder Metall gefertigt sein. Zum Beispiel kann der zweite Druckkopfeinsatz 30 aus demselben Material wie der Druckkopfkörper 10 gefertigt sein. Der zweite Druckkopfeinsatz 30 verschließt im in den Druckkopfkörper 10 eingesetzten Zustand das zweite Öffnungsende 14 der Durchgangsöffnung 12 des Druckkopfkörpers 10 (z. B. umfänglich dicht). Der zweite Druckkopfeinsatz 30 weist, wie in 2, 3, 4 und 6 gezeigt, einen kegelstumpfförmigen ersten Abschnitt (z. B. Kopfabschnitt) 32, einen zylinderförmigen, sich an die Grundfläche G des kegelstumpfförmigen ersten Abschnitts 32 anschließenden und davon mittig vorstehenden, zweiten Abschnitt (z. B. Schaftabschnitt) 34 sowie optional einen um den Mantel des ersten Abschnitts 32 nahe der Grundfläche G des ersten Abschnitts 32 umlaufend angeordneten Ringabschnitt 36 auf, welcher eine zur Mantelfläche parallel verlaufende, seitliche Außenfläche aufweisen kann, wobei der zweite Abschnitt 34 des zweiten Druckkopfeinsatzes 30 einen zum Durchmesser der Durchgangsöffnung 12 des Druckkopfkörpers 10 korrespondierenden Durchmesser aufweist, so dass der zweite Abschnitt 34 des zweiten Druckkopfeinsatzes 30 in die Durchgangsöffnung 12 des Druckkopfkörpers 10 passgenau einsetzbar ist. Der Durchmesser des zweiten Abschnitts 34 kann zudem kleiner als der Durchmesser der Grundfläche G des ersten Abschnitts 32 sein.
Im zweiten Druckkopfeinsatz 30 ist ferner ein Ausgabekanal 38 zum Ausgeben des Druckmaterials aus dem Druckkopf 1 ausgebildet. Wie in 3 gezeigt, verläuft der Ausgabekanal 38 mittig in der Längsrichtung des zweiten Druckkopfeinsatzes 30 durch den zweiten Druckkopfeinsatz 30 (bzw. durch den ersten Abschnitt 32 und durch den zweiten Abschnitt 34 des zweiten Druckkopfeinsatzes 30) hindurch.
Der zweite Druckkopfeinsatz 30 ist außerdem in lösbarer Weise an dem Druckkopfkörper 10 angebracht, z. B. mittels der nachstehend beschriebenen Haltevorrichtung 80 und der Feder 70, so dass der zweite Druckkopfeinsatz 30 durch einen anderen zweiten Druckkopfeinsatz 30 schnelle und einfach auswechselbar ist (Der Auswechselvorgang des zweiten Druckkopfeinsatzes 30 durch einen anderen zweiten Druckkopfeinsatz 30' wird weiter unten unter Bezugnahme auf 7 bis 13 näher beschrieben). Dadurch können unterschiedliche zweite Druckkopfeinsätze, z. B. für verschiedene Ausgangs- und Druckmaterialien, untereinander getauscht und verwendet werden, so dass der Druckkopf an die Ausgangs- und Druckmaterialien und/oder das zu druckende Objekt angepasst werde kann.
Der Druckkopf 1 weist, wie in 3 bis 6 gezeigt, ferner eine optionale Ventileinrichtung 40 auf, welche bei in den Druckkopfkörper 10 eingesetztem ersten Druckkopfeinsatz 20 und zweiten Druckkopfeinsatz 30 zwischen dem Zuführkanal 24 des ersten Druckkopfeinsatzes 20 und dem Ausgabekanal 38 des zweiten Druckkopfeinsatzes 30 vorliegt. Mittels der Ventileinrichtung 40 ist eine Zuführung des Ausgangsmaterials von dem Zuführkanal 24 zu dem Ausgabekanal 38 druckabhängig steuerbar. Außerdem kann der Durchfluss des Ausgangsmaterials so gesteuert werden, dass ein Tropfen oder Nachfließen beim Stoppen der Zuführung des Ausgangsmaterials von dem Zuführkanal 24 zu dem Ausgabekanal 38 verhindert wird. Hierzu ist die Ventileinrichtung 40 z. B. als eine Überdruckventileinrichtung ausgebildet, welche im Normalzustand eine den Zuführkanal 24 des ersten Druckkopfeinsatzes 20 und den Ausgabekanal 38 miteinander verbindende Ventildurchgangsöffnung verschließt und welche durch (gesteuerte) Erhöhung des Drucks des Ausgangsmaterials im Zuführkanal 24 über ein bestimmtes Druckniveau (gezielt, gesteuert) öffenbar ist. Die Ventileinrichtung 40 weist z. B. einen Membranventilverschluss auf, welcher z. B. eine Klemmlippe aufweist, die elastisch gegen ein Gegenstück vorgespannt ist, um dadurch die den Zuführkanal 24 und den Ausgabekanal 38 miteinander verbindende Ventildurchgangsöffnung zu verschließen, wobei die Klemmlippe durch Erhöhung des Drucks des Ausgangsmaterials im Zuführkanal 24 wegdrückbar ist, wodurch die Ventildurchgangsöffnung geöffnet bzw. freigegeben wird.
Ferner kann die Ventileinrichtung 40 eine erste Sub-Ventileinrichtung 42 im ersten Druckkopfeinsatz 20 aufweisen, welche z. B. innerhalb des ersten Druckkopfeinsatzes 20 an dem Endabschnitt 27 des Zuführkanals 24 zwischen dem Zuführkanal 24 des ersten Druckkopfeinsatzes 20 und dem Ausgabekanal 38 des zweiten Druckkopfeinsatzes 30 ausgebildet ist. Die erste Sub-Ventileinrichtung 42 kann als ein Membranventilverschluss, so wie oben beschrieben, ausgebildet sein. Mittels der ersten Sub-Ventileinrichtung 42 kann eine Zuführung des Ausgangsmaterials von dem Zuführkanal 24 zu dem Ausgabekanal 38 druckabhängig gesteuert werden. Ferner kann die erste Sub-Ventileinrichtung 42 den Zuführkanal 24 in dem ersten Druckkopfeinsatz 24 unterhalb eines bestimmten Druckniveaus des Ausgangsmaterials im Zuführkanal 24 verschließen, so dass beim Lösen des ersten Druckkopfeinsatzes 20 von dem Druckkopfkörper 10 und Herausnehmen des ersten Druckkopfeinsatzes 20 aus dem Druckkopfkörper 10 kein Ausgangsmaterial aus dem Zuführkanal 24 austritt. Auf diese Weise kann ein Austausch des ersten Druckkopfeinsatzes 20 durch einen anderen ersten Druckkopfeinsatz 20 tropffrei realisiert werden, wodurch eine Verunreinigung der Durchgangsöffnung 12 des Druckkopfkörpers 10 durch ausgetretenes Ausgangsmaterial vermieden werden kann.
In 5 ist eine beispielhafte erste Sub-Ventileinrichtung 42 in der Draufsicht gezeigt. Die erste Sub-Ventileinrichtung 42 kann in mehrere, z. B. wie in 5 vier, Bereiche unterteilt sein. Beispielsweise können die vier Bereiche der ersten Sub-Ventileinrichtung 42 in 5 bei einem Zuführkanal 24 mit vier Sub-Zuführkanälen jeweils zu einem Sub-Zuführkanal des Zuführkanals 24 korrespondieren oder können bei einem Zuführkanal 24 mit zwei Sub-Zuführkanälen je zwei, z. B. zwei gegenüberliegende oder zwei benachbarte, Bereiche der vier Bereiche jeweils zu einem Sub-Zuführkanal korrespondieren.
Ferner kann die Ventileinrichtung 40 zusätzlich oder alternativ zur ersten Sub-Ventileinrichtung 42 eine zweite Sub-Ventileinrichtung 44 aufweisen, welche am zweiten Druckkopfeinsatz 30, z. B. an dessen dem ersten Druckkopf 20 zugewandten Ende, ausgebildet ist, um einen Durchfluss durch den zweiten Druckkopfeinsatz 30 druckabhängig zu steuern und um beim Entfernen des zweiten Druckkopfeinsatzes 30 aus dem Druckkopf 1, z. B. bei einem Austausch des zweiten Druckkopfeinsatzes 30 durch einen anderen zweiten Druckkopfeinsatz 30', aus dem Druckkopfkörper 10 zu verhindern, dass das in dem zweiten Druckkopfeinsatz 30 noch vorliegende Ausgangsmaterial und/oder Druckmaterial aus dem zweiten Druckkopfeinsatz 30 austritt. Die zweite Sub-Ventileinrichtung 44 kann als ein Membranventilverschluss, so wie oben beschrieben, ausgebildet sein.
Der zweite Druckkopfeinsatz 30 kann einen dritten Druckkopfeinsatz 50 aufweisen, wie in 3 veranschaulicht, der in den zweiten Druckkopfeinsatz 30 einsetzbar und in lösbarer Weise mit dem zweiten Druckkopfeinsatz 30 verbindbar ist. In den 4 und 6 ist der dritte Druckkopfeinsatz 50 in den zweiten Druckkopfeinsatz 30 eingesetzt gezeigt. Der dritte Druckkopfeinsatz 50 ist im Wesentlichen zylinderförmig und zu dem Ausgabekanal 38 im zweiten Druckkopfeinsatz 30 korrespondierend ausgebildet, so dass der dritte Druckkopfeinsatz 50 in den Ausgabekanal 38 passgenau eingesetzt werden kann. Bei in dem zweiten Druckkopfeinsatzes 30 eingesetzten, dritten Druckkopfeinsatz 50 ist der Ausgabekanal 38 dann in dem dritten Druckkopfeinsatz 50 ausgebildet.
Die zweite Sub-Ventileinrichtung 44 kann, wie in 3 ersichtlich ist, an dem dritten Druckkopfeinsatz 50 ausgebildet sein, z. B. an dessen dem ersten Druckkopfeinsatz 20 zugewandten Ende.
Ferner kann, wie in 3, 4 und 6 gezeigt, der zweite Druckkopfeinsatz 30, z. B. der dritte Druckkopfeinsatz 50, einen Mischerabschnitt 54 aufweisen, welcher z. B. als ein statischer Mischer (auch Statikmischer genannt) oder als eine angetriebene Schnecke ausgebildet ist und welcher den Ausgabekanal 38 aufweist. Dadurch ist es möglich, für den Fall einer reaktiven Flüssigkeit aus unterschiedlichen und voneinander getrennten, reaktiven Sub-Flüssigkeiten als Ausgangsmaterial die Sub-Flüssigkeiten erst im Mischerabschnitt 54 des zweiten bzw. des dritten Druckkopfeinsatzes 30 bzw. 50 miteinander zu vermischen.
Außerdem weist, wie in 3, 4 und 6 gezeigt, der zweite bzw. hier der dritte Druckkopfeinsatz 30 bzw. 50 an seinem anderen, von dem ersten Druckkopfeinsatz 20 abgewandten Ende einen Auslassabschnitt 56 auf, über welchen das Druckmaterial den zweiten bzw. dritten Druckkopfeinsatz 30 bzw. 50 des Druckkopfs 1 verlässt, um das dreidimensionale Objekt zu drucken. Der Auslassabschnitt 56 kann ferner eine Durchlassöffnung 57 mit einem Membranventilverschluss 58 aufweisen, wobei der Membranventilverschluss 58 durch Erhöhen des Druckniveaus des Druckmaterials im Ausgabekanal 38 über ein vorbestimmtes Druckniveau öffenbar ist und ein Ausgeben des Druckmaterials aus dem dritten Druckkopfeinsatzes 50 zum Drucken des dreidimensionalen Objekts erlaubt und wobei mittels des geschlossenen Membranventilverschlusses 58 beim Entfernen des dritten Druckkopfeinsatzes 50 aus dem zweiten Druckkopfeinsatz, z. B. bei einem Austausch des dritten Druckkopfeinsatzes 50 durch einen anderen dritten Druckkopfeinsatz, und/oder beim Entfernen des zweiten Druckkopfeinsatzes 30, in welchen z. B. der dritte Druckkopfeinsatz 50 eingesetzt ist, aus dem Druckkopfkörper 10 verhindert werden kann, dass das in dem dritten Druckkopfeinsatz 50 noch vorliegende Ausgangsmaterial und/oder Druckmaterial aus dem dritten Druckkopfeinsatz 50 austritt.
Der Druckkopf 1 weist ferner eine Energiezuführvorrichtung 60 auf, mittels welcher dem im Ausgabekanal 38 des zweiten Druckkopfeinsatzes 30 bzw. des dritten Druckkopfeinsatzes 50 vorliegendendem Ausgangsmaterial Energie zuführbar ist, um dadurch das Druckmaterial zu bilden, z. B. indem die Viskosität eines niederviskosen Ausgangsmaterials, z. B. einer Flüssigkeit, geregelt (z. B. erhöht) wird.
Die Energiezuführvorrichtung 60 weist beispielsweise eine Heizvorrichtung (z. B. eine elektrische Heizwendelvorrichtung) mittels welcher dem Ausgangsmaterial Wärme (via Wärmeleitung) zuführbar ist, und/oder eine Vorrichtung (z. B. eine Laservorrichtung, eine LED-Vorrichtung, eine Wärmeabstrahlvorrichtung etc.) zum Zuführen von elektromagnetischer Strahlung (z. B. von Laserlicht, von UV-Licht, von Wärmestrahlung, etc.) zu dem Ausgangsmaterial auf.
Die Energiezuführvorrichtung 60 kann separat von dem zweiten Druckkopfeinsatz 30 und dem dritten Druckkopfeinsatz 50 ausgebildet sein, wobei die Energiezuführvorrichtung 60 dem im Ausgabekanal 38 vorliegendendem Ausgangsmaterial kontaktlos, z. B. durch elektromagnetische Strahlung (z. B. Wärmestrahlung und/oder Licht (z. B. Laserlicht, UV-Licht, etc.), etc.), Energie zuführen kann.
Die Energiezuführvorrichtung 60 kann ferner an einem Ausgabeende des Ausgabekanals 38 angeordnet sein, über welches das Druckmaterial den Druckkopf 1 verlässt. Hierzu kann die Energiezuführvorrichtung 60 an dem zweiten Druckkopfeinsatz 30 und/oder an dem dritten Druckkopfeinsatz 50, z. B. an dem Auslassabschnitt 56 des dritten Druckkopfeinsatzes 50, ausgebildet sein. Beispielsweise kann eine (können) Heizwendel(n) an und/oder in dem zweiten Druckkopfeinsatz 30 und/oder dem dritten Druckkopfeinsatz 50 ausgebildet sein und/oder kann eine Vorrichtung zum Zuführen von elektromagnetischer Strahlung an und/oder in dem zweiten Druckkopfeinsatz 30 und/oder dem dritten Druckkopfeinsatz 50 ausgebildet sein.
Die Feder 70 ist, wie in 2 gezeigt, zum Beispiel eine Schraubenfeder und ist an dem zweiten Druckkopfeinsatz 30 angeordnet, wobei die Feder 70 um den zweiten Abschnitt 34 des zweiten Druckkopfeinsatzes 30 herum verläuft. Die Feder 70 ist, wie in 3, 4 und 6 gezeigt, bei in das zweite Öffnungsende 14 der Durchgangsöffnung 12 eingesetztem zweiten Druckkopfeinsatz 30 zwischen dem zweiten Druckkopfeinsatz 30 und dem Druckkopfkörper 10 im gespannten Zustand angeordnet, so dass ein Ende der Feder 70 gegen den Druckkopfkörper 10 und das andere Ende der Feder 70 gegen den ersten Abschnitt 32 des zweiten Druckkopfeinsatzes 30 anliegt, um den zweiten Druckkopfeinsatz 30 in Richtung außer Eingriff mit dem zweiten Öffnungsende 14 der Durchgangsöffnung 12 mit einer Federkraft der Feder 70 zu belasten und vorzuspannen.
Die Haltevorrichtung 80 ist in 1 sowie 8 bis 14 gezeigt und weist wenigstens einen Haltearm 82 auf. Die Haltevorrichtung 80 weist z. B. mehrere, z. B. zwei oder drei oder vier, Haltearme 82 auf, wobei in den Figuren zwei Haltearme 82 beispielhaft gezeigt sind. Die Haltearme 82 greifen an dem zweiten Druckkopfeinsatz 30 an, z. B. seitlich an, um den zweiten Druckkopfeinsatz 30 gegen die von der Feder 70 auf den zweiten Druckkopfeinsatz 30 aufgebrachte Federkraft zu halten, so dass der zweite Druckkopfeinsatz 30 in dem zweiten Öffnungsende 14 des Durchgangslochs 12 des Druckkopfkörpers 10 eingesetzt bleibt. In den Figuren greift beispielsweise einer der Haltearme 82 an einer ersten Seite des zweiten Druckkopfeinsatzes 30 und ein anderer der Haltearme 82 an einer der ersten Seite (diametral) entgegengesetzten, zweiten Seite des zweiten Druckkopfeinsatzes 30 an. Die mehreren Haltearme 82 können kreisförmig und in Umfangsrichtung äquidistant zueinander angeordnet sein (z. B. bei zwei Haltearmen im Winkelabstand von 180° zwischeinander, bei drei Haltearmen im Winkelabstand von 120° zwischeinander, etc.). Die Haltearme 82 können ferner eine zu der Außenfläche des Ringabschnitts 36 des zweiten Druckkopfeinsatzes 30 korrespondierende Form aufweisen.
Die Haltearme 82 sind an dem Druckkopfkörper 10 angebracht und entlang der Federkraftrichtung der Feder 70, d. h. in Richtung, in welcher der zweite Druckkopfeinsatz 30 mit dem zweiten Öffnungsende 14 des Durchgangslochs 12 des Druckkopfkörpers 10 in und außer Eingriff bringbar ist, verlagerbar. Hierzu kann an jedem Haltearm 82 eine Stange 84 befestigt sein, welche am Druckkopfkörper 10 entlang der Federkraftrichtung der Feder 70 bewegbar angebracht ist. Zum Beispiel verlaufen die Stangen 84 in der Längsrichtung des Druckkopfkörpers 10 durch den Druckkopfkörper 10 hindurch, z. B. durch in dem Druckkopfkörper 10 vorgesehenenen und in der Längsrichtung des Druckkopfkörpers 10 durch den Druckkopfkörper 10 hindurch verlaufenden Stangenführungskanäle 15 (siehe 8 bis 14). Die Bewegung der Haltearme 82 entlang der Federkraftrichtung der Feder 70 kann beispielsweise durch die Federkraft der Feder 70 erfolgen. Wenn z. B. eine Arretiereinrichtung zum Arretierung der Stangen 84 vorgesehen ist, kann diese die Bewegung der Stangen 84 in die Federkraftrichtung der Feder 70 freigeben, so dass der zweite Druckkopfeinsatz 30 durch die Federkraft der Feder 70 aus dem Öffnungsende 14 heraus bewegt wird, wobei dadurch die am zweiten Druckkopfeinsatz 30 angreifenden Haltearme 82 sowie die an den Haltearmen 82 befestigten Stangen 84 mit dem zweiten Druckkopfeinsatz 30 in die Federkraftkrichtung mit bewegt werden. Zusätzlich oder alternativ können die Stangen 84 auch pneumatisch, hydraulisch, mechanisch und/oder elektrisch, z. B. über einen oder mehrere Antriebe, angetrieben sein, um diese in die Federkraftrichtung der Feder 70 zu bewegen. Ferner ist die Haltevorrichtung 80 z. B. dazu eingerichtet, die Haltearme 82, beispielsweise über die Stangen 84, pneumatisch, hydraulisch und/oder elektrisch anzutreiben, um die Haltearme 82 in die der Federkraftrichtung der Feder 70 entgegengesetzte Richtung zu bewegen, so dass der zweite Druckkopfeinsatz 30 mittels der Haltearme 82 in das zweite Öffnungsende 14 der Durchgangsöffnung 12 des Druckkopfkörpers 10 eingesetzt wird, wobei die Feder 70 gespannt wird.
Ferner ist die Haltevorrichtung 80 z. B. dazu eingerichtet, dass die Haltearme 82 in Richtung außer Eingriff mit dem zweiten Druckkopfeinsatz 30 von dem zweiten Druckkopfeinsatz 30 z. B. um eine zur Längsachse Z des Druckkopfs 1 parallele Achse wegdrehbar sind, so dass die Haltearme 82 nicht mehr am zweiten Druckkopfeinsatz 30 angreifen. Beispielsweise kann jede Stange 84 um ihre Längsachse herum drehbar sein, so dass der mit der Stange 84 verbundene Haltearm 82 in Richtung außer Eingriff mit dem zweiten Druckkopfeinsatz 30 von dem zweiten Druckkopfeinsatz 30 weggedreht wird. Auf diese Weise wird der zweite Druckkopfeinsatz 30 durch die Haltevorrichtung 80 freigegeben, so dass er ausgewechselt werden kann. Die Haltevorrichtung 80 ist ferner dazu eingerichtet, die Richtung der Drehbewegung umzukehren, so dass die Haltearme 82 in Richtung in Eingriff mit dem zweiten Druckkopfeinsatz 30 zu dem zweiten Druckkopfeinsatz 30 hin drehbar sind, so dass diese am zweiten Druckkopfeinsatz 30 angreifen, um diesen zu halten. Auf diese Weise werden die Haltearme 82 mit dem zweiten Druckkopfeinsatz 30 wieder in Eingriff gebracht, um diesen zu halten und es zu ermöglichen, den zweiten Druckkopfeinsatz 30 durch die oben beschriebene Bewegung in die der Federkraftrichtung der Feder 70 entgegengesetzte Richtung in das zweite Öffnungsende 14 einzusetzen. Zur Drehung der Haltearme 82 bzw. der Stangen 84 können eine einzelne oder mehrere pneumatische, hydraulische und/oder elektrische Drehantriebsvorrichtung vorgesehen sein, wobei bei mehreren Drehantriebsvorrichtungen jeweils eine oder mehrere der Stangen 84 individuell von einer jeweiligen Drehantriebsvorrichtung gesteuert sein kann.
In 7 ist eine Vorrichtung 100 zum schichtweisen, formfreien Drucken eines dreidimensionalen Objekts mit mindestens einem Druckmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt.
Die Vorrichtung 100 zum schichtweisen, formfreien Drucken eines dreidimensionalen Objekts mit mindestens einem Druckmaterial weist einen Druckkopf 1, eine Energiezuführvorrichtung 60, ein Ausgangsmaterialreservoir 110, eine erste Ausgangsmaterialzuführleitung 115, eine Ausgangsmaterialzuführvorrichtung 120, eine zweite Ausgangsmaterialzuführleitung 125, eine Steuervorrichtung 130, eine Bewegungsvorrichtung 140, eine Verbindungseinrichtung 145 und eine Druckkopfeinsatzwechslervorrichtung 150 auf.
Die Vorrichtung 100 wird im Folgenden anhand einer Ausführungsform beschrieben, bei welcher das Ausgangsmaterial eine reaktive Flüssigkeit, wie in dieser Anmeldung beschrieben, ist, deren Viskosität mittels Zuführens von Energie, z. B. durch Wärmezufuhr und/oder mittels elektromagnetischer Strahlung, erhöhbar ist.
Der Druckkopf 1 der vorliegenden Ausführungsform der Vorrichtung 100 ist beispielsweise der Druckkopf 1 gemäß der Erfindung und kann wie oben in dieser Anmeldung beschrieben ausgebildet sein. Dem Druckkopf 1 der Vorrichtung 100 wird die reaktive Flüssigkeit zugeführt, wobei in dem Druckkopf 1 aus der reaktiven Flüssigkeit das Druckmaterial bildbar ist, so dass das dreidimensionale Objekt mittels des Druckkopfs 1 gedruckt werden kann.
Die Energiezuführvorrichtung 60 der Vorrichtung 100 ist mit dem Druckkopf 1 gekoppelt, um der dem Druckkopf 1 zugeführten Flüssigkeit Energie zuzuführen, so dass sich die Viskosität der Flüssigkeit erhöht und dadurch das Druckmaterial im Druckkopf 1 gebildet wird. Beispielsweise weist die Energiezuführvorrichtung 60 der Vorrichtung 100 eine Heizvorrichtung (z. B. eine elektrische Heizwendel(n)) mittels welcher der Flüssigkeit Wärme zuführbar ist, und/oder eine Vorrichtung (z. B. eine Laservorrichtung, eine LED-Vorrichtung, eine Wärmeabstrahlvorrichtung etc.) zum Zuführen von elektromagnetischer Strahlung (z. B. von Laserlicht, von UV-Licht, von Wärmestrahlung, etc.) auf. Die Energiezuführvorrichtung 60 der Vorrichtung 100 kann mit dem Druckkopf 1 gekoppelt sein, so dass dem Druckkopf 1 kontinuierlich Energie zugeführt wird. Beispielsweise kann bei einer Energiezuführvorrichtung 60 eine Abstrahlrichtung von elektromagnetischer Strahlung mit der Bewegung des Druckkopfs 1 gekoppelt sein, so dass die Abstrahlrichtung von elektromagnetische Strahlen der Bewegung des Druckkopfs 1 folgt, so dass die elektromagnetische Strahlen bei Bedarf stets den Druckkopf 1 treffen kann. Die Energiezuführvorrichtung 60 der Vorrichtung 100 kann auch an und/oder in dem Druckkopf 1 ausgebildet sein.
Das Ausgangsmaterialreservoir 110 ist in der vorliegenden Ausführungsform der Vorrichtung 100 ein Flüssigkeitsreservoir 110. Das Flüssigkeitsreservoir 110 dient zur Aufnahme der reaktiven Flüssigkeit und kann beispielsweise als ein Flüssigkeitsaufnahmebehälter ausgebildet sein oder einen solchen aufweisen.
Die Ausgangsmaterialzuführvorrichtung 120 dient zum Zuführen des Ausgangsmaterials zum Druckkopf 1 und ist in der vorliegenden Ausführungsform der Vorrichtung 100 eine Flüssigkeitszuführvorrichtung 120 zum Zuführen der Flüssigkeit von dem Flüssigkeitsreservoir 110 zu dem Druckkopf 1. Hierzu kann die Flüssigkeitszuführvorrichtung 120 eine Pumpe aufweisen, um die reaktive Flüssigkeit dem Druckkopf 1 auf pumpende Weise zuzuführen. Die Pumpe kann z. B. eine Verdrängungspumpe oder eine Strömungpumpe sein und kann beispielsweise elektrisch betrieben sein.
Die erste Ausgangsmaterialzuführleitung 115 ist in der vorliegenden Ausführungsform der Vorrichtung 100 eine Flüssigkeitszuführleitung 115, z. B. in Form einer Röhre oder eines Schlauchs, welche das Flüssigkeitsreservoir 110 mit der Flüssigkeitszuführvorrichtung 120 fluidverbindet, so dass die Flüssigkeit der Flüssigkeitszuführvorrichtung 120 von dem Flüssigkeitsreservoir 110 aus zugeführt werden kann.
Die zweite Ausgangsmaterialzuführleitung 115 ist in der vorliegenden Ausführungsform der Vorrichtung 100 eine Flüssigkeitszuführleitung 125, z. B. in Form einer Röhre oder eines Schlauchs, welche die Flüssigkeitszuführvorrichtung 120 mit dem Druckkopf 1 fluidverbindet, so dass die Flüssigkeit dem Druckkopf 1 von der Flüssigkeitszuführvorrichtung 120 aus zugeführt werden kann.
Die Steuervorrichtung 130 in der vorliegenden Ausführungsform der Vorrichtung 100 ist mit der Flüssigkeitszuführvorrichtung 120 gekoppelt und ist dazu eingerichtet, die Flüssigkeitszuführvorrichtung 120 zu steuern, um den Druck der Flüssigkeit im Zuführkanal des Druckkopfs 1 zu steuern, um dadurch das im Druckkopf 1 aus der Flüssigkeit gebildete Druckmaterial gesteuert diskontinuierlich zum Drucken des dreidimensionalen Objekts aus dem Druckkopf 1 auszugeben.
Ferner ist die Steuervorrichtung 130 mit der Bewegungsvorrichtung 140 gekoppelt und dazu eingerichtet, um anhand der Bewegungsvorrichtung 140 die Bewegung, z. B. die ein-, zwei- oder dreidimensionale Bewegung, des Druckkopfs 1 und anhand der Flüssigkeitszuführvorrichtung 120 die Ausgabe des Druckmaterials zueinander koordiniert zu steuern, so dass die Struktur des zu druckenden dreidimensionalen Objekts durch gezieltes Bewegen des Druckkopfs 1 und geeignete Ausgabe des Druckmaterials realisiert werden kann. Hierzu kann 130 das Druckmuster (z. B. ein Computer-Modell) für das zu druckende Objekt der Steuervorrichtung 130 zuführbar und/oder in diese eingebbar sein.
Die Steuervorrichtung 130 kann eine elektronische Steuervorrichtung sein oder aufweisen, welche mit der Flüssigkeitszuführvorrichtung 120 über elektrische Leitungen oder drahtlos, z. B. mittels Funk, gekoppelt ist, um Steuersignale an die Flüssigkeitszuführvorrichtung 120 zu übermitteln. Die Steuervorrichtung 130 kann auch eine pneumatische und/oder hydraulische Steuervorrichtung 130 sein oder aufweisen, welche mit der Flüssigkeitszuführvorrichtung 120 über Pneumatik- und/oder Hydraulikleitungen gekoppelt ist, um pneumatische und/oder hydraulische Steuersignale (z. B. Steuerdrücke) an die Flüssigkeitszuführvorrichtung 120 zu übertragen. Außerdem kann die Steuervorrichtung 130 eine mechanische Steuervorrichtung 130 sein oder aufweisen, welche mit der Flüssigkeitszuführvorrichtung 120 mechanisch gekoppelt ist, um mechanische Steuersignale an die Flüssigkeitszuführvorrichtung 120 zu übertragen.
Die Bewegungsvorrichtung 140 dient zum geführten Bewegen des Druckkopfs 1. Die Bewegungsvorrichtung 140 kann den Druckkopf 1 wenigstens eindimensional oder wenigstens zweidimensional oder dreidimensional bewegen. Der Druckkopf 1 kann beispielsweise durch die Bewegungsvorrichtung 140 in der Horizontalebene zweidimensional geführt bewegbar sein und eine Druckfläche, auf welcher das zu druckende dreidimensionale Objekt gedruckt wird, in der Vertikalrichtung nach unten und nach oben bewegbar sein, wobei die zweidimensionale Bewegung des Druckkopfs 1 in der Horizontalebene und die Vertikalbewegung der Druckfläche relativ zueinander gesteuert werden, um das dreidimensionale Objekt zu drucken. In einem anderen Beispiel kann der Druckkopf 1 durch die Bewegungsvorrichtung in der Vertikalebene zweidimensional geführt bewegbar sein und eine Druckfläche, auf welcher das zu druckende dreidimensionale Objekt gedruckt wird, in der Horizontalebene in einer zur Vertikalebene senkrechten Richtung eindimensional bewegbar sein, wobei die zweidimensionale Bewegung des Druckkopfs 1 in der Vertikalebene und die eindimensionale Bewegung der Druckfläche in der Horizontalebene relativ zueinander gesteuert werden, um das dreidimensionale Objekt zu drucken.
Der Druckkopf 1 ist z. B. über den Druckkopfkörper 10 mit der Bewegungseinrichtung 140 verbunden, wie aus 8 ersichtlich ist. Dadurch, dass der Druckkopf 1 über den Druckkopfkörper 10 mit der Bewegungseinrichtung 140 verbunden ist und zum Auswechseln des ersten Druckkopfeinsatzes 20, des zweiten Druckkopfeinsatzes 30 und/oder des dritten Druckkopfeinsatzes 50 nicht von der Bewegungseinrichtung 140 getrennt werden muss, sondern an dieser verbleiben kann, kann z. B. eine erneute Kalibrierung der Bewegungseinrichtung 140 unterbleiben und ist die Vorrichtung 100 nach einem solchen Auswechselvorgang eines der oder mehrerer Druckkopfeinsätze im Wesentlichen sofort (wieder) betriebsbereit. Der Druckkopf 1 weist hierzu z. B. Zentriereinrichtungen auf, anhand derer ein passgenaues Einsetzen der Druckkopfeinsätze in den Druckkopfkörper 10 per se erfolgt. Solche Zentriereinrichtungen können z. B. Formschlüsse bzw. Einsetzpassungen sein.
Die Bewegungsvorrichtung 140 und/oder die Druckfläche können z. B. einen oder mehrere bewegbare Schlitten und eine oder mehrere zugehörige Schlittenführungen aufweisen oder als solche ausgebildet sein, wobei die Schlitten z. B. über ein oder mehrere Seile, Riemen, Ketten oder Gewindetriebe mit einer Schlittenantriebseinheit (z. B. einem Elektromotor) verbunden sein können oder selbstfahrend ausgebildet sein können, z. B. indem die Schlittenantriebseinheit direkt an dem Schlitten ausgebildet ist und im Eingriff mit der Schlittenführung steht, um den Schlitten relativ zur Schlittenführung anzutreiben.
Die Druckkopfeinsatzwechslervorrichtung 150 dient zum Auswechseln des zweiten Druckkopfeinsatzes 30 des Druckkopfs 1 und ist in einer Ausführungsform in den 9 bis 15 gezeigt. Die Druckkopfeinsatzwechslervorrichtung 150 weist gemäß dieser Ausführungsform eine Drehwelle 152, eine erste Aufnahme 154 zur Aufnahme des mit dem zweiten Öffnungsende 14 des Druckkopfkörpers 10 außer Eingriff gebrachten zweiten Druckkopfeinsatzes 30 und eine zweite Aufnahme 156 zur Aufnahme eines mit dem zweiten Öffnungsende 14 des Druckkopfkörpers 10 in Eingriff zu bringenden, anderen zweiten Druckkopfeinsatzes 30' auf. Die erste Aufnahme 154 und die zweite Aufnahme 156 sind mit der Drehwelle 152 verbunden, z. B. über einen zur ersten Aufnahme 154 zugehörigen, ersten Steg 155 und einen zur zweiten Aufnahme 156 zugehörigen, zweiten Steg 157, so dass die zweiten Druckkopfeinsätze 30, 30' durch gesteuertes Drehen der Drehwelle 152, z. B. um 180°, revolvereinrichtungsartig auswechselbar sind. Das Drehen der Drehwelle 152 kann durch die Steuervorrichtung 130 oder durch eine separate Steuervorrichtung gesteuert werden. Ferner sind die erste Aufnahme 154 und die zweite Aufnahme 156 an einem Ende 153 der Drehwelle 152 angeordnet, welches an der Seite des Druckkopfkörpers 10 liegt, an welchem sich das zweite Öffnungsende 14 des Druckkopfkörpers 10 befindet. Die erste Aufnahme 154 und die zweite Aufnahme 156 weisen eine zu einem Außenabschnitt des jeweiligen zweiten Druckkopfeinsatzes komplementäre Innenform auf, wobei die in 16 gezeigte Form der Aufnahme zu einem zweiten Druckkopfeinsatz mit runder Bauform korrespondiert und die in 17 gezeigte Form der Aufnahme zu einem zweiten Druckkopfeinsatz mit flacher Bauform korrespondiert. Die Druckkopfeinsatzwechslervorrichtung 150 kann auch mehrere, z. B. mehr als zwei, Aufnahmen sowie mehrere (andere) zweite Druckkopfeinsätze aufweisen.
In den 9 bis 15 ist der Auswechselvorgang des zweiten Druckkopfeinsatzes 30 durch einen anderen zweiten Druckkopfeinsatz 30' mittels der Druckkopfeinsatzwechslervorrichtung 150 der Vorrichtung 100 dargestellt.
Der Auswechselvorgang des zweiten Druckkopfeinsatzes wird durch zueinander koordiniertes Steuern der oben beschriebenen Haltevorrichtung 80 des Druckkopfs 1, der Bewegungsvorrichtung 140 und der Druckkopfeinsatzwechslervorrichtung 150 der Vorrichtung 100 realisiert und ist nachstehend beschrieben.
Wie in 9 gezeigt, befindet sich die Druckkopfeinsatzwechslervorrichtung 150 in einer Anfangsstellung, in der die erste Aufnahme 154, welche den zweiten Druckkopfeinsatz noch nicht darin aufgenommen aufweist, hin zu dem Druckkopf 1 ausgerichtet ist. Zunächst führt der Druckkopf 1 mittels der Bewegungsvorrichtung 140 eine Bewegung B1 in Richtung zu dem Druckkopfeinsatzwechslervorrichtung 150 durch, so dass der zweite Druckkopfeinsatz 30 über der ersten Aufnahme 154 angeordnet ist.
Dann führen, wie in 10 gezeigt, die Haltearme 82 durch Verschieben der Stangen 84 entlang der Federkraftrichtung der Feder 70 des zweiten Druckkopfeinsatzes 30 eine Bewegung B2 in Richtung der Federkraft der Feder 70 zweiten Druckkopfeinsatzes 30 aus, wobei dadurch eine durch die Federkraft der Feder 70 bedingte Bewegung des zweiten Druckkopfeinsatzes 30 in Richtung außer Eingriff mit dem zweiten Öffnungsende 14 des Druckkopfkörpers 10 erlaubt wird. Dadurch bewegt sich der zweite Druckkopfeinsatz 30 entsprechend der Bewegung B2 der Haltearme 82 und der Entspannung der Feder 70 vollständig aus dem zweiten Öffnungsende 14 des Druckkopfkörpers 10 heraus und auf die erste Aufnahme 154 der Druckkopfeinsatzwechslervorrichtung 150 zu bis der zweite Druckkopfeinsatz 30 in der ersten Aufnahme 154 zur Anlage kommt und in dieser aufgenommen ist.
Gemäß 11 führen anschließend die Haltearme 82 aufgrund einer Drehung der Stangen 84 um ihre Längsachse eine Drehbewegung B3, z. B. um 180°, aus, so dass die Haltearme 82 mit dem zweiten Druckkopfeinsatz 30 außer Eingriff kommen und nicht mehr am zweiten Druckkopfeinsatz 30 angreifen. Der zweite Druckkopfeinsatz 30 ist nun in der ersten Aufnahme 154 aufgenommen und nicht mehr mit der Haltevorrichtung 80 im Eingriff.
Wie in 12 gezeigt, führt anschließend die Drehwelle 152 der Druckkopfeinsatzwechslervorrichtung 150 eine Drehbewegung B4, z. B. um 180°, aus, so dass die zweite Aufnahme 156, welche den anderen zweiten Druckkopfeinsatz 30' darin aufgenommenen aufweist, die Position mit der ersten Aufnahme 154, welche den zweiten Druckkopfeinsatz 30 darin aufgenommenen aufweist, revolvereinrichtungsartig tauscht und somit unterhalb des Druckkopfs 1 angeordnet wird.
Wie in 13 gezeigt, führen anschließend die Haltearme 82 aufgrund einer Drehung der Stangen 84 um ihre Längsachse eine zur Drehbewegung B3 gegensinnige Drehbewegung B5, z. B. um 180°, aus, so dass sie mit dem andere zweiten Druckkopfeinsatz 30' in Eingriff kommen und am anderen zweiten Druckkopfeinsatz 30' angreifen. Anschließend führen die Haltearme 82 durch Verschieben der Stangen 84 entlang der Federkraftrichtung der Feder 70' des anderen zweiten Druckkopfeinsatzes 30' eine Bewegung B6 entgegen der Richtung der Federkraft der Feder 70' des anderen zweiten Druckkopfeinsatzes 30' aus, wobei dadurch der andere zweite Druckkopfeinsatz 30' aus der zweiten Aufnahme 156 heraus bewegt und gegen die Federkraft der Feder 70' des anderen zweiten Druckkopfeinsatzes 30' in das zweite Öffnungsende 14 des Druckkopfkörpers 10 eingesetzt wird und die Feder 70' gespannt wird.
In 14 ist der andere zweite Druckkopfeinsatz 30' in das zweite Öffnungsende 14 des Druckkopfkörpers 10 eingesetzt und wird durch die Haltevorrichtung 80 gehalten. Die Drehwelle 152 der Druckkopfeinsatzwechslervorrichtung 150 führt, wie in 14 gezeigt, eine Drehbewegung B7, z. B. um 90°, aus, so dass die zweite Aufnahme 156 nicht mehr unterhalb des Druckkopfs 1 angeordnet ist und sich die Druckkopfeinsatzwechslervorrichtung 150 in einer Endstellung, z. B. einer Wartestellung, befindet.
In 15 führt der Druckkopf 1 eine Linearbewegung B8 weg von der Druckkopfeinsatzwechslervorrichtung 150 durch, wodurch der Auswechselvorgang des zweiten Druckkopfeinsatzes 30 durch den anderen zweiten Druckkopfeinsatz 30' abgeschlossen ist. Der Druckkopf 1 weist nun den anderen zweiten Druckkopfeinsatz 30' im Druckkopfkörper 10 eingesetzt auf und kann dadurch eine andere Druckmaterialausgabecharakteristik als mit dem zweiten Druckkopfeinsatz 30 realisieren.
Mittels der Druckkopfeinsatzwechslervorrichtung 150 kann der zweite Druckkopfeinsatz 30 durch einen anderen zweiten Druckkopfeinsatz 30' mit einer anderer Druckmaterialausgabecharakteristik automatisch bzw. automatisiert ausgewechselt werden, wodurch es schnell und einfach möglich ist, die Ausgabe des Druckmaterials an die Struktur oder einen Teil der Struktur des zu druckenden Objekts und/oder das für das zu druckenden Objekt oder einen Teil des zu druckenden Objekts zu verwendende Material anzupassen. Beispielsweise kann der andere zweite Druckkopfeinsatz 30' eine von dem zweiten Druckkopfeinsatz 30 verschiedenen Ausgabekanal 38 aufweisen, welcher beispielsweise einen größeren oder kleineren Durchmesser oder eine andere Form der Ausgabeöffnung aufweist, und/oder kann der andere zweite Druckkopfeinsatz 30' einen anderen dritten Druckkopfeinsatz 50' als im zweiten Druckkopfeinsatz 30 aufweisen. Ferner kann der andere zweite Druckkopfeinsatz 30' für ein anderes Material als der zweite Druckkopfeinsatz 30 geeignet sein. Außerdem kann bei einer im zweiten Druckkopfeinsatz 30 auftretenden Störung, z. B. einer Verstopfung im zweiten Druckkopfeinsatzes 30 und/oder im darin eingesetzten dritten Druckkopfeinsatz 50, mittels der Druckkopfeinsatzwechslervorrichtung 150 der zweite Druckkopfeinsatz 30 schnell und einfach durch einen Ersatz-Druckkopfeinsatz, z. B. einen baugleichen anderen zweiten Druckkopfeinsatzes 30, ausgetauscht werden. Durch die Druckkopfeinsatzwechslervorrichtung 150 ist ein manueller Austausch des zweiten Druckkopfeinsatzes 30 im Wesentlichen nicht mehr erforderlich, wodurch Arbeitszeit und Aufwand des Nutzers verringert werden können.
18 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum schichtweisen formfreien Drucken eines dreidimensionalen Objekts mit mindestens einem Druckmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
In dem Verfahren zum schichtweisen formfreien Drucken eines dreidimensionalen Objekts mit mindestens einem Druckmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung wird als ein Ausgangsmaterial, aus welchem das Druckmaterial bildbar ist, eine wie in Bezug auf die Vorrichtung 100 und den Druckkopf 1 der vorliegenden Erfindung beschriebene, reaktive Flüssigkeit verwendet, deren Viskosität mittels (geregelten) Zuführens von Energie regelbar, z. B. erhöhbar, ist, und das Verfahren wird nachstehend in Bezug auf die verwendete Flüssigkeit beschrieben.
In Schritt S100 des Verfahrens wird einem Druckkopf, z. B. einem oben beschriebenen Druckkopf 1 gemäß der vorliegenden Erfindung, die reaktive Flüssigkeit zugeführt. Das Zuführen der reaktiven Flüssigkeit zum Druckkopf kann in der vorliegenden Ausführungsform der Vorrichtung 100 durch die Flüssigkeitszuführvorrichtung 120 und die erste und die zweite Flüssigkeitszuführleitung 115 und 125 realisiert werden, durch welche die Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsreservoir 110 dem Druckkopf 1 zugeführt wird. Beispielsweise kann die reaktive Flüssigkeit mittels einer Pumpe, z. B. einer Pumpe der Flüssigkeitszuführvorrichtung 120 der Vorrichtung 100, in den Druckkopf gepumpt und/oder über Unterdruck angesaugt werden, wobei mittels der Pumpe der Druck der Flüssigkeit im Druckkopf gesteuert werden kann.
Beim Zuführen der reaktiven Flüssigkeit in einem Zuführungsbereich vor dem Druckkopf kann die Viskosität der reaktiven Flüssigkeit geregelt werden durch (geregeltes) Zuführen von Energie zu der reaktiven Flüssigkeit in dem Zuführungsbereich. Dadurch ist es beispielsweise möglich, die reaktive Flüssigkeit bereits vor dem Druckkopf anzuregen.
In Schritt S200 des Verfahrens wird mittels (geregelten) Zuführens von Energie zu der reaktiven Flüssigkeit die Viskosität der reaktiven Flüssigkeit geregelt, z. B. erhöht, so dass aus der Flüssigkeit mit geregelter, z. B. erhöhter, Viskosität das vom Druckkopf auszugebende Druckmaterial gebildet wird. Beispielsweise wird die Viskosität der reaktiven Flüssigkeit mittels Wärmezufuhr und/oder mittels elektromagnetischer Strahlung geregelt, z. B. erhöht, wobei z. B. die Viskosität der reaktiven Flüssigkeit in dem Druckkopf 1 derart geregelt, z. B. erhöht, wird, dass das Druckmaterial pastösund/oder flüssiger wird. Das Zuführen von Energie kann bei dem Druckkopf 1 und der Vorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung durch die Energiezuführvorrichtung 60 realisiert werden, welche obenstehend beschrieben ist.
In Schritt S300 des Verfahrens wird das aus der reaktiven Flüssigkeit gebildete Druckmaterial aus dem Druckkopf ausgegeben, um das dreidimensionale Objekt schichtweise und formfrei zu drucken. Beispielsweise kann das Druckmaterial diskontiniuierlich oder kontinuierlich ausgegeben werden. Ferner kann, z. B. mittels der Pumpe, beim Ausgeben der Druck, mit welchem das Druckmaterial ausgegeben wird, gesteuert weden werden.

Claims

Verfahren zum schichtweisen, formfreien Drucken eines dreidimensionalen Objekts mit mindestens einem Druckmaterial, wobei das Verfahren aufweist: Zuführen einer reaktiven Flüssigkeit, deren Viskosität mittels Zuführens von Energie regelbar, optional erhöhbar, ist, zu einem Druckkopf (1) (S100), Regeln, optional Erhöhen, der Viskosität der reaktiven Flüssigkeit in dem Druckkopf (1) mittels Zuführens von Energie zu der reaktiven Flüssigkeit, so dass aus der Flüssigkeit geregelter, optional erhöhter, Viskosität das vom Druckkopf (1) auszugebende Druckmaterial gebildet wird (S200), und Ausgeben, optional diskontinuierliches Ausgeben, des Druckmaterials aus dem Druckkopf (1) zum schichtweisen, formfreien Drucken des dreidimensionalen Objekts (S300).
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei beim Zuführen der reaktiven Flüssigkeit in einem Zuführungsbereich vor dem Druckkopf die Viskosität der reaktiven Flüssigkeit geregelt wird durch Zuführen von Energie zu der reaktiven Flüssigkeit in dem Zuführungsbereich.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die reaktive Flüssigkeit Silikon, optional ein Flüssig-Silikon aufweist, optional ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Viskosität der reaktiven Flüssigkeit mittels Wärmezufuhr und/oder mittels elektromagnetischer Strahlung geregelt, optional erhöht, wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die reaktive Flüssigkeit mehrere unterschiedliche und voneinander getrennte, reaktive Sub-Flüssigkeiten (SF1, SF2) aufweist, optional von diesen gebildet ist, und wobei die reaktiven Sub-Flüssigkeiten (SF1, SF2) im Druckkopf (1) miteinander vermischt werden.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Viskosität der reaktiven Flüssigkeit in dem Druckkopf (1) derart geregelt, optional erhöht, wird, dass das Druckmaterial pastös und/oder flüssiger wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die reaktive Flüssigkeit mittels einer Pumpe in den Druckkopf (1) gepumpt und/oder über Unterdruck angesaugt wird.
Vorrichtung (100) zum schichtweisen, formfreien Drucken eines dreidimensionalen Objekts mit mindestens einem Druckmaterial, optional zum Durchführen des Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend: einen Druckkopf (1) zum Ausgeben des Druckmaterials, ein Flüssigkeitsreservoir (110) zur Aufnahme, optional mit, einer reaktiven Flüssigkeit, eine Flüssigkeitszuführvorrichtung (120) mit einer Pumpe zum pumpenden Zuführen der reaktiven Flüssigkeit von dem Flüssigkeitsreservoir zu dem Druckkopf (1), eine Energiezuführvorrichtung (60), die mit dem Druckkopf (1) gekoppelt ist, um der dem Druckkopf (1) zugeführten, reaktiven Flüssigkeit Energie zuzuführen, um dadurch das Druckmaterial auszubilden.
Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 8, wobei der Druckkopf (1) aufweist: einen Druckkopfkörper (10) mit einer in dem Druckkopfkörper (10) ausgebildeten und durch den Druckkopfkörper (10) hindurchgehenden Durchgangsöffnung (12) mit einem ersten Öffnungsende (13) und einem zweiten Öffnungsende (14), einen ersten Druckkopfeinsatz (20), der in das erste Öffnungsende (13) der Durchgangsöffnung (12) einsetzbar ist und am Druckkopfkörper (10) in lösbarer Weise anbringbar ist, wobei im ersten Druckkopfeinsatz (20) wenigstens ein Zuführkanal (24) zum Zuführen der reaktiven Flüssigkeit in den Druckkopf (1) ausgebildet ist, wobei aus der reaktiven Flüssigkeit das Druckmaterial bildbar ist, einen zweiten Druckkopfeinsatz (30), der in das zweite Öffnungsende (14) der Durchgangsöffnung (12) einsetzbar ist und am Druckkopfkörper (10) in lösbarer Weise anbringbar ist, wobei im zweiten Druckkopfeinsatz (30) ein Ausgabekanal (38) zum Ausgeben des Druckmaterials aus dem Druckkopf (1) ausgebildet ist, wobei bei in den Druckkopfkörper eingesetztem ersten und zweiten Druckkopfeinsatz, der Zuführkanal (24) und der Abführkanal (38) miteinander fluidverbunden sind, und eine Ventileinrichtung (40), welche bei in den Druckkopfkörper (10) eingesetztem ersten und zweiten Druckkopfeinsatz (20, 30) zwischen dem Zuführkanal (24) und dem Abführkanal (38) vorliegt und anhand welcher eine Zuführung der reaktiven Flüssigkeit von dem Zuführkanal (24) zu dem Abführkanal (38) steuerbar ist, wobei die Ventileinrichtung (40) optional im ersten Druckkopfeinsatz (20) ausgebildet ist.
Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 9, mit einer Steuervorrichtung (130), welche mit der Flüssigkeitszuführvorrichtung (120) gekoppelt ist und welche eingerichtet ist, um die Flüssigkeitszuführvorrichtung (120) zu steuern, um den Druck der reaktiven Flüssigkeit im Zuführkanal (24) zu steuern, um dadurch das Druckmaterial gesteuert diskontinuierlich zum Drucken aus dem Druckkopf (1) auszugeben.
Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 9 oder 10, ferner aufweisend eine Bewegungsvorrichtung (140) zum geführten Bewegen, optional zum geführten wenigstens eindimensionalen oder zum geführten wenigstens zweidimensionalen oder zum geführten dreidimensionalen Bewegen, des Druckkopfs (1), welche mit der Steuervorrichtung (130) gekoppelt ist, wobei die Steuervorrichtung (130) eingerichtet ist, um anhand der Bewegungsvorrichtung (140) die Bewegung des Druckkopfs (1) und anhand der Flüssigkeitszuführvorrichtung (120) die Ausgabe des Druckmaterials zueinander koordiniert zu steuern.
Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 11, wobei der Druckkopf (1) über den Druckkopfkörper (10) mit der Bewegungsvorrichtung (140) verbunden ist.
Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 12, ferner aufweisend eine Druckkopfeinsatzwechslervorrichtung (150) zum Auswechseln, optional zum automatischen Auswechseln, des zweiten Druckkopfeinsatzes (30), wobei die Druckkopfeinsatzwechslervorrichtung (150) optional aufweist: eine Drehwelle (152), eine erste Aufnahme (154) zur Aufnahme des mit dem zweiten Öffnungsende (14) des Druckkopfkörpers (10) außer Eingriff gebrachten zweiten Druckkopfeinsatzes (30) und eine zweite Aufnahme (156) zur Aufnahme eines, optional mit einem, mit dem zweiten Öffnungsende (14) des Druckkopfkörpers (10) in Eingriff zu bringenden, anderen zweiten Druckkopfeinsatzes (30'), wobei die erste Aufnahme (154) und die zweite Aufnahme (156) mit der Drehwelle (152) verbunden sind, so dass die zweiten Druckkopfeinsätze (30, 30') durch gesteuertes Drehen der Drehwelle (152) revolvereinrichtungsartig auswechselbar sind.