DE102014220083A1

DE102014220083A1 - Method and manufacturing apparatus for producing a three-dimensional component in layers as well as a three-dimensional component

Info

Publication number: DE102014220083A1
Application number: DE102014220083.0A
Authority: DE
Inventors: Markus Stark; Michael Schmitz; Bodo Neubert
Original assignee: Hochschule fur Angewandte Wissenschaften Coburg
Current assignee: Hochschule fur Angewandte Wissenschaften Coburg
Priority date: 2014-10-02
Filing date: 2014-10-02
Publication date: 2016-04-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum schichtweisen Herstellen eines dreidimensionalen Bauteils aus wenigstens einem Materialstrang (2), wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Bereitstellen von Partikeln (108); Bereitstellen wenigstens eines Bindermaterials (110); Versehen der Partikel (108) mit dem wenigstens einen Bindermaterial (110) zum Ausbilden des Materials des Materialstrangs (2); Schichtweises Auftragen des Materialstrangs (2) in Form des dreidimensionalen Bauteils mittels einer Auftrageeinrichtung (5), und Aushärten des dreidimensionalen Bauteils.The invention relates to a method for producing a three-dimensional component from at least one material strand (2) in layers, the method comprising the steps of: providing particles (108); Providing at least one binder material (110); Providing the particle (108) with the at least one binder material (110) to form the material of the strand of material (2); Layer-wise application of the material strand (2) in the form of the three-dimensional component by means of an application device (5), and curing of the three-dimensional component.

Description

GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Herstellvorrichtung zum schichtweisen Herstellen eines dreidimensionalen Bauteils aus einem Material aus mit wenigstens einem Bindermaterial versehenen Partikeln, sowie ein dreidimensionales Bauteil.The present invention relates to a method and a manufacturing apparatus for the layered production of a three-dimensional component from a material of particles provided with at least one binder material, as well as a three-dimensional component.

TECHNISCHER HINTERGRUNDTECHNICAL BACKGROUND

Für den schnellen Prototypenbau von Bauteilen oder festen Modellen auf der Basis von 3D-Computermodellen, gibt es eine Vielzahl unterschiedlicher Verfahren. Die bisherigen Verfahren unterscheiden sich durch die verwendeten Ausgangsstoffe und die eingesetzten Bauverfahren. Allen Verfahren gemein ist, dass der Aufbau in Schichten erfolgt.For the rapid prototyping of components or fixed models based on 3D computer models, there are a variety of different methods. The previous methods differ by the starting materials used and the construction methods used. Common to all methods is that the structure takes place in layers.

Zwei der wesentlichen bisherigen Verfahren werden nachfolgend näher vorgestellt.Two of the essential previous methods are presented in more detail below.

Eines dieser Verfahren ist das sog. Fused Layer Modeling (FLM), welches in der EP 0 833 237 B1 beschrieben ist. Bei diesem Verfahren werden meist in Drahtform vorliegende Thermoplaste in einer beheizten Düse aufgeschmolzen und durch diese auf das Trägerteil extrudiert. Durch gezielte Steuerung der Vorschubrate des flexiblen Strangs und durch die Relativbewegung zwischen einem Abgabekopf und einem Trägerteil wird ein dreidimensionaler Gegenstand mit vorbestimmter Form durch aufeinanderfolgende Ablagerung von mehreren Lagen des Materials erzeugt.One of these methods is the so-called fused layer modeling (FLM), which in the EP 0 833 237 B1 is described. In this method, thermoplastics present in wire form are usually melted in a heated nozzle and extruded through them onto the carrier part. By selectively controlling the feed rate of the flexible strand and by the relative movement between a dispensing head and a support member, a three-dimensional object having a predetermined shape is formed by sequentially depositing a plurality of layers of the material.

Ein anderes Verfahren ist das sog. Three Dimensional Printing (3DP), welches in der EP 0 431 924 B1 beschrieben wird. Darin wird ein Partikelmaterial in einer dünnen Schicht auf eine Plattform aufgetragen. Es wird hierbei selektiv ein Bindemittel mittels eines Druckkopfes eingebracht, welches das Pulver im bedruckten Bereich verbindet. Durch wiederholtes Auftragen von Schichten und Bindemittel wird nach und nach die gewünschte dreidimensionale Geometrie als fester Verbund erstellt. Anschließend wird das nicht verbundene Partikelmaterial entfernt.Another method is the so-called Three Dimensional Printing (3DP), which in the EP 0 431 924 B1 is described. Therein, a particulate material is applied in a thin layer on a platform. In this case, a binder is selectively introduced by means of a print head, which connects the powder in the printed area. By repeatedly applying layers and binders, the desired three-dimensional geometry is gradually created as a solid composite. Subsequently, the unbonded particulate matter is removed.

Mit dem sog. Fused Layer Modeling (FLM)-Verfahren ist es derzeit nicht möglich, glatte Bauteilaußenseiten herzustellen. Hier bilden sich deutlich die einzelnen Schichten ab. Darüber hinaus können keine Strukturen an den Außenwänden des Bauteils bzw. einer einzelnen Bahn, eingebracht werden. Entsprechend ist die Aufbringung sehr großer Schichten immer mit einer sehr stark unebenen Außenseite verbunden.With the so-called fused layer modeling (FLM) method, it is currently not possible to produce smooth exterior component sides. Here are clearly the individual layers from. In addition, no structures on the outer walls of the component or a single web, can be introduced. Accordingly, the application of very large layers is always associated with a very uneven outside.

Beim Three Dimensional Printing (3DP)-Verfahren können keine geschlossenen Hohlräume realisiert werden, in denen nach dem Druckprozess, das Pulver auch wieder entfernbar ist.In the Three Dimensional Printing (3DP) process, closed cavities can not be realized in which the powder can also be removed after the printing process.

Beide Verfahren weisen des Weiteren das Problem auf, dass es schwierig ist, sehr schnell leichte Strukturen im großen Maßstab kostengünstig herzustellen.Both of these methods also have a problem that it is difficult to economically produce lightweight structures on a large scale at a very low cost.

Des Weiteren ist aus der WO 2006/033621 A1 ein Verfahren zur Herstellung eines Produkts aus Holzmehl bekannt. Dabei wird Holzmehl auf einen Träger aufgetragen und anschließend ein Bindemittel auf die Lage aus Holzmehl. Das Auftragen von Holzmehl und Bindemittel wird abwechselnd wiederholt, wobei die Lagen aus Holzmehl durch das Bindemittel zu dem fertigen Produkt miteinander verbunden werden. Dabei wird eine Abziehklinge eingesetzt, um überschüssiges Holzmehl von einer jeweiligen Holzmehlschicht zu entfernen und eine Holzmehlschicht mit einer entsprechenden Dicke zu erzielen.Furthermore, from the WO 2006/033621 A1 a method for producing a product of wood flour is known. Wood flour is applied to a carrier and then a binder on the layer of wood flour. The application of wood flour and binder is repeated alternately, with the layers of wood flour being bonded together by the binder to form the finished product. In this case, a scraper blade is used to remove excess wood flour from a respective layer of wood flour and to achieve a layer of wood flour with a corresponding thickness.

In der US 0,431,924 A2 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils beschrieben, wobei zunächst eine Lage aus einem Pulvermaterial und anschließend ein Bindemittel auf einen ausgewählten Bereich des Pulvermaterials aufgetragen wird. Die Schritte des Auftragens des Pulvermaterials und des Bindemittels werden wiederholt bis das fertige Bauteil gebildet ist. Anschließend wird das überschüssige nicht durch das Bindermaterial gebundene Pulvermaterial entfernt. Zum Entfernen von überschüssigem Pulvermaterial wird eine Klinge eingesetzt. Des Weiteren kann eine Form, in welche das Pulvermaterial und das Bindemittel aufgetragen werden, in Vibration versetzt werden, um das Pulvermaterial gleichmäßiger zu verteilen.In the US 0,431,924 A2 A method for producing a component is described, wherein first a layer of a powder material and then a binder is applied to a selected area of the powder material. The steps of applying the powder material and the binder are repeated until the finished component is formed. Subsequently, the excess powder material not bound by the binder material is removed. To remove excess powder material, a blade is used. Further, a mold into which the powder material and the binder are applied may be vibrated to more evenly distribute the powder material.

Weiter ist aus der DE 101 17 875 C1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Auftragen von Fluiden, insbesondere Partikelmaterial, bekannt. Hierbei wird das Fluid vor einer Klinge, in Vorwärtsbewegungsrichtung der Klinge gesehen, auf einen zu beschichtenden Bereich aufgetragen. Danach wird die Klinge über dem aufgetragenen Fluid verfahren. Die Klinge führt dabei eine Schwingung nach Art einer Drehbewegung aus.Next is from the DE 101 17 875 C1 a method and a device for applying fluids, in particular particulate material, known. In this case, the fluid is applied to a region to be coated in front of a blade, viewed in the forward direction of movement of the blade. Thereafter, the blade is moved over the applied fluid. The blade performs a vibration in the manner of a rotary motion.

Aus der DE 10 2004 008 168 A1 ist ebenfalls ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Auftragen von Fluiden, insbesondere Partikelmaterial, bekannt. Dabei wird nach dem Auftragen des Fluids auf einen zu beschichtenden Bereich ein Nivellierelement über dem aufgetragenen Fluid verfahren, wobei das Fluid aus einem mit einer Öffnung versehenen Dosiersystem zugeführt wird, das zumindest bei Auftragen des Fluids eine Schwingung ausführt.From the DE 10 2004 008 168 A1 Also, a method and apparatus for applying fluids, particularly particulate material, is known. In this case, after the application of the fluid to a region to be coated, a leveling element is moved over the applied fluid, wherein the fluid is supplied from a metering system provided with an opening, which performs a vibration at least when the fluid is applied.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG SUMMARY OF THE INVENTION

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung nun die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Herstellung eines dreidimensionalen Bauteils bereitzustellen.Against this background, the invention is based on the object of providing an improved production of a three-dimensional component.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, ein dreidimensionales Bauteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14 und/oder durch eine Herstellungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15 gelöst.According to the invention, this object is achieved by a method having the features of patent claim 1, a three-dimensional component having the features of patent claim 14 and / or by a production apparatus having the features of patent claim 15.

Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum schichtweisen Herstellen eines dreidimensionalen Bauteils aus wenigstens einem Materialstrang bereitgestellt, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Bereitstellen von Partikeln,
Bereitstellen wenigstens eines Bindermaterials,
Versehen der Partikel mit dem wenigstens einen Bindermaterial zum Ausbilden des Materials des Materialstrangs,
Schichtweises Auftragen des Materialstrangs in Form des dreidimensionalen Bauteils mittels einer Auftrageeinrichtung, und
Aushärten des dreidimensionalen Bauteils.According to the invention, there is provided a method of layering a three-dimensional component from at least one strand of material, the method comprising the steps of:
Providing particles,
Providing at least one binder material,
Providing the particle with the at least one binder material for forming the material of the material strand,
Layer-wise application of the material strand in the form of the three-dimensional component by means of an applicator, and
Curing the three-dimensional component.

Durch das schichtweise Auftragen eines fertigen Materialstrangs aus mit wenigstens einem Bindermaterial versehenen Partikeln kann sehr einfach ein dreidimensionales Bauteil schichtweise erstellt werden. Dabei muss nicht wie bei anderen Verfahren anschließend nicht verbundenes Partikelmaterial entfernt werden. Stattdessen kann der Materialstrang ausschließlich zur Ausbildung des dreidimensionalen Bauteils eingesetzt werden. Dadurch kann das dreidimensionale Bauteil mit beliebigen Formen und insbesondere mit Hohlräumen erstellt werden, ohne dabei berücksichtigen zu müssen, wie nicht verbundenes Partikelmaterial anschließend wieder entfernt wird.By layering a finished strand of material provided with at least one binder material particles can be easily created a layered three-dimensional component. In this case, unlike other methods, it is not necessary to subsequently remove any uncoupled particle material. Instead, the material strand can be used exclusively for the formation of the three-dimensional component. As a result, the three-dimensional component with arbitrary shapes and in particular with cavities can be created, without having to take into account how unconnected particulate material is subsequently removed again.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.Advantageous embodiments and modifications of the invention will become apparent from the dependent claims and the description with reference to the drawings.

In einer Ausgestaltung der Erfindung erfolgt ein Formen zumindest eines Abschnitts der Kontur des Materialstrangs und/oder ein Einbringen wenigstens eines zusätzlichen Materials in den Materialstrang. Das zusätzliche Material ist dabei z. B. fest, flüssig, gasförmig und/oder pastös. Mittels des zusätzlichen Material sowie des zusätzlichen Formen des Materialstrangs können die Eigenschaften des Materialstrangs und damit dem daraus hergestellten Bauteils gezielt beeinflusst werden. Beispielsweise führt das Einbringen eines zusätzlichen gasförmigen Materials in den Materialstrang zu einem leichteren Bauteil. Während mittels des Formens des Materialstrangs beispielsweise der Materialstrang mit einer glatten Außenfläche versehen werden kann.In one embodiment of the invention, at least one section of the contour of the material strand is formed and / or at least one additional material is introduced into the material strand. The additional material is z. As solid, liquid, gaseous and / or pasty. By means of the additional material and the additional shaping of the material strand, the properties of the material strand and thus of the component produced therefrom can be influenced in a targeted manner. For example, the introduction of an additional gaseous material in the material strand leads to a lighter component. While by means of the molding of the material strand, for example, the material strand can be provided with a smooth outer surface.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung weist das Material des Materialstrangs die gleichen oder verschiedene Partikel auf. Die gleichen oder die verschiedenen Partikel in dem Materialstrang können dabei gleichmäßig oder ungleichmäßig entlang der Länge und/oder der Breite des Materialstrangs verteilt werden. Dabei können sich im Falle von verschiedenen Partikeln diese sich z. B. hinsichtlich ihres Materials, ihrer Größe, ihrer Form, ihrem Gewicht, ihrer Dichte und/oder ihrer Struktur voneinander unterscheiden. Beispielsweise können Partikel mit einer hohlen oder porösen Struktur wiederum mit Partikeln mit einer massiven Struktur kombiniert werden.In another embodiment of the invention, the material of the material strand on the same or different particles. The same or different particles in the material strand can be distributed uniformly or non-uniformly along the length and / or the width of the material strand. In the case of different particles, these can be z. B. differ from each other in terms of their material, their size, their shape, their weight, their density and / or their structure. For example, particles having a hollow or porous structure may in turn be combined with particles having a solid structure.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können die Partikel in Form von Fasern, Kugeln, Granulat, Pellets, Spähnen und/oder Pulver ausgebildet sein. Des Weiteren können die Partikel z. B. aus Holz, Papier, Pappe, Zellulose, Styropor, Metall, Kunststoff, Keramik, Kohlefasern, Glasfasern, einem mineralischen Werkstoff und/oder Harz bestehen. Materialien wie Holz, Zellulose, Pappe und Papier haben den Vorteil, dass sie natürliche nachwachsende Rohstoffe sind.In a further embodiment of the invention, the particles may be in the form of fibers, spheres, granules, pellets, spokes and / or powder. Furthermore, the particles z. Example of wood, paper, cardboard, cellulose, polystyrene, metal, plastic, ceramic, carbon fibers, glass fibers, a mineral material and / or resin. Materials like wood, cellulose, cardboard and paper have the advantage that they are natural renewable raw materials.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Bindermaterial wenigstens ein Thermoplast, ein Klebstoff, ein Harz und/oder ein Harzsystem ist. Ein Harzsystem besteht dabei aus wenigstens zwei Komponenten beispielsweise einem Harz und einem Harter. Der Klebstoff ist wiederum z. B. ein Schmelzklebstoff, ein Reaktionsklebstoff, ein Lösemittelklebstoff oder ein Dispersionsklebstoff.According to one embodiment of the invention, the binder material is at least one thermoplastic, an adhesive, a resin and / or a resin system. A resin system consists of at least two components, for example a resin and a hardener. The adhesive is in turn z. Example, a hot melt adhesive, a reaction adhesive, a solvent adhesive or a dispersion adhesive.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung weist der Schritt des Versehens der Partikel mit dem wenigstens einen Bindermaterial das Aufsprühen des Bindermaterials auf die Partikel durch wenigstens eine Düse wenigstens einer Bindermaterialeinrichtung auf. Im Falle von zwei oder mehr Düsen, können diese beispielsweise nebeneinander oder übereinander angeordnet sein und die Partikel beispielsweise mit demselben oder einem unterschiedlichen Bindermaterial versehen. Ebenso können die Partikel mit dem Bindermaterial in einer Mischereinrichtung gemischt und/oder das Bindermaterials auf die Partikel durch wenigstens eine mit dem Bindermaterial getränkte Walze aufgetragen werden. Die Walze ist dabei z. B. mit einer saugfähigen Beschichtung versehen.In another embodiment of the invention, the step of providing the particles with the at least one binder material comprises spraying the binder material on the particles through at least one nozzle of at least one binder material device. In the case of two or more nozzles, for example, they may be arranged side by side or one above the other and provide the particles, for example, with the same or a different binder material. Likewise, the particles may be mixed with the binder material in a mixer device and / or the binder material may be applied to the particles by at least one roller impregnated with the binder material. The roller is z. B. provided with an absorbent coating.

In einer Ausgestaltung der Erfindung erfolgt ein aktives und/oder passives Zuführen der Partikel mittels wenigstens einer Partikelzuführungseinrichtung der wenigstens einen Bindermaterialeinrichtung. Die Partikel können dabei passiv aufgrund ihrer Schwerkraft, insbesondere als ein Partikelvorhang, und/oder aktiv mittels wenigstens eines Förderbands, einer Förderwalze, eines Schlauchsystems, eines Rohrsystems und/oder mittels eines druckbasierten Systems usw. der wenigstens einen Bindermaterialeinrichtung zugeführt werden.In one embodiment of the invention, an active and / or passive feeding of the particles takes place by means of at least one particle feed device of the at least one binder material device. The particles can passively due to their gravity, in particular as a Particle curtain, and / or actively by means of at least one conveyor belt, a conveyor roller, a hose system, a pipe system and / or by means of a pressure-based system, etc. of at least one binder material means are supplied.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erfolgt ein Steuern und/oder Regeln des Zuflusses der Partikel mittels der wenigstens einen Partikelzuführungseinrichtung zu der Bindermaterialeinrichtung. Dabei kann z. B. eine konstante Menge und/oder eine variierende Menge der Partikel durch die Partikelzuführungseinrichtung der wenigstens einen Bindermaterialeinrichtung zugeführt werden.In a further embodiment of the invention, the inflow of the particles is controlled and / or regulated by means of the at least one particle feed device to the binder material device. It can be z. B. a constant amount and / or a varying amount of the particles are supplied by the particle supply means of at least one binder material device.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung erfolgt ein Kompaktieren der mit dem Bindermaterial versehenen Partikel in einer Kompaktierungs- und Fördereinrichtung. Das Kompaktieren der mit dem Bindermaterial versehenen Partikel kann vor dem Auftragen durch die Auftrageeinrichtung, während dem Auftragen durch die Auftrageeinrichtung und/oder nach dem Auftragen durch die Auftrageeinrichtung auf eine Unterlage erfolgen, je nach Funktion und Einsatzzweck.According to another embodiment of the invention, the particles provided with the binder material are compacted in a compacting and conveying device. The compaction of the particles provided with the binder material can be carried out before application by the applicator, during application by the applicator and / or after application by the applicator on a pad, depending on the function and purpose.

In einer Ausgestaltung der Erfindung erfolgt ein Formen des Materialstrangs vor, während und/oder nach dem Härten des Materialstrangs. Der Materialstrang kann nach dem Härten geformt werden z. B. durch Erwärmen des Materialstrangs und/oder durch eine spanende Bearbeitung des Materialstrangs.In one embodiment of the invention, shaping of the material strand takes place before, during and / or after hardening of the material strand. The material strand can be formed after curing z. B. by heating the material strand and / or by a machining of the material strand.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erfolgt ein Aushärten des Materialstrangs durch Strahlung, z. B. Infrarot (IR)-Strahlung, Laserstrahlung oder UV-Strahlung, durch mechanische Energie, beispielsweise Ultraschall, und/oder Wärme.In a further embodiment of the invention, curing of the material strand by radiation, z. As infrared (IR) radiation, laser radiation or UV radiation, by mechanical energy, such as ultrasound, and / or heat.

In noch einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erfolgt ein schichtweises Auftragen mehrerer Materialstränge zur Ausbildung des dreidimensionalen Bauteils mittels einer gemeinsamen Auftrageeinrichtung oder jeweils einer eigenen Auftrageeinrichtung. Die Materialstränge können dabei z. B. aus demselben Material oder einem unterschiedlichen Material hergestellt sein, je nach Funktion und Einsatzzweck.In yet another embodiment of the invention, a layered application of several strands of material to form the three-dimensional component by means of a common applicator or each of their own applicator takes place. The material strands can be z. B. be made of the same material or a different material, depending on the function and purpose.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung erfolgt ein Ausbilden des dreidimensionalen Bauteils mit wenigstens einer Stützstruktur. Die wenigstens eine Stützstruktur kann nach dem Aushärten des Bauteils entfernt werden. Die Stützstruktur kann aus demselben Material wie das Bauteil oder einem anderen Material als das Bauteil hergestellt sein.According to one embodiment of the invention, the three-dimensional component is formed with at least one support structure. The at least one support structure can be removed after curing of the component. The support structure may be made of the same material as the component or other material than the component.

Wie zuvor beschrieben, kann durch das Formen zumindest eines Abschnitts der Kontur des Materialstrangs das Bauteil sehr einfach und kostengünstig beispielsweise gezielt mit Vertiefungen oder Hohlräumen versehen werden zur Ausbildung einer Leichtbauweise. Ebenso kann auch beispielsweise die Kontur des Bauteils derart geformt werden, dass die Oberfläche des Bauteils geglättet wird, wodurch aufwendige Nachbearbeitungen der Oberflächenkontur des Bauteils entfallen. Mittels des Einbringens eines zusätzlichen Materials in oder auf den Materialstrang kann der Materialstrang beispielsweise zusätzlich verstärkt werden, indem z. B. Fasern zugeführt werden, oder leichter gestaltet werden, indem beispielsweise Partikel aus Styropor dem Materialstrang zugeführt wird.As described above, by forming at least a portion of the contour of the material strand, the component can be provided in a very simple and cost-effective manner, for example specifically with recesses or cavities, to form a lightweight construction. Likewise, for example, the contour of the component can be shaped such that the surface of the component is smoothed, thereby eliminating complex reworking of the surface contour of the component. By means of the introduction of an additional material in or on the material strand of the material strand can for example be additionally reinforced by z. As fibers are supplied, or be made lighter by, for example, particles of Styrofoam is fed to the material strand.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Bearbeitungseinrichtung derart ausgebildet, zumindest den Abschnitt der Kontur des Materialstrangs zu glätten, aufzurauen, zu kompaktieren, mit Vertiefungen und/oder Erhebungen auszubilden. Durch das Glätten der Kontur des Materialstrangs kann das Bauteil mit einer verbesserten Oberflächengüte ausgebildet werden. Durch das Kompaktieren des Materialstrangs kann wiederum die Dichte des Materialstrangs erhöht werden.In one embodiment of the invention, the processing device is designed to smooth at least the portion of the contour of the material strand, roughen, compact, form with depressions and / or elevations. By smoothing the contour of the material strand, the component can be formed with an improved surface quality. By compacting the material strand, in turn, the density of the material strand can be increased.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das zusätzliche Material ein festes Material, insbesondere Fasern, ein flüssiges Material, ein gasförmiges Material, insbesondere Luft, ein pastöses Material und/oder ein pulverförmiges Material. Durch das Zuführen des zusätzlichen Materials können gezielt die Eigenschaften des Bauteils beeinflusst werden. Beispielsweise kann ein Bauteil besonders leicht gestaltet werden durch das Einbringen eines gasförmigen Materials, wie z. B. Luft, in den Materialstrang.In a further embodiment of the invention, the additional material is a solid material, in particular fibers, a liquid material, a gaseous material, in particular air, a pasty material and / or a powdery material. By supplying the additional material, the properties of the component can be specifically influenced. For example, a component can be made particularly easy by the introduction of a gaseous material, such. As air, in the material strand.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Düseneinrichtung als Bearbeitungseinrichtung ausgebildet, wobei die Düseneinrichtung insbesondere einen Kern als Formungselement aufweist. Der Kern ist dabei beispielsweise in der Düseneinrichtung derart angeordnet einen oder mehrere Hohlräume in dem Materialstrang der Düseneinrichtung auszubilden. Dabei wird das aushärtbare Material in der Düseneinrichtung an der Außenseite des Kerns entlang geführt und anschließend als Materialstrang auf einen Untergrund aufgetragen. Auf diese Weise kann mittels des Kerns der Materialstrang hohl oder mit wenigstens einem Hohlraum ausgebildet werden. Auf diese Weise kann ebenfalls z. B. ein besonders leichtes Bauteil ausgebildet werden.In another embodiment of the invention, the nozzle device is designed as a processing device, wherein the nozzle device in particular has a core as a shaping element. The core is arranged, for example, in the nozzle device in such a way to form one or more cavities in the material strand of the nozzle device. In this case, the curable material is guided in the nozzle device on the outside of the core along and then applied as a strand of material on a substrate. In this way, by means of the core of the material strand hollow or formed with at least one cavity. In this way, z. B. a particularly lightweight component can be formed.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Kern massiv oder hohl ausgebildet. Der hohle Kern ist dabei mit wenigstens einer Zuführungseinrichtung verbunden zum Zuführen des zusätzlichen Materials durch den hohlen Kern hindurch in den wenigstens einen durch den Kern erzeugten Hohlraum. Auf diese Weise kann der Materialstrang nicht nur mit wenigstens einem Hohlraum versehen werden, sondern dieser auch mit einem zusätzlichen Material oder Füllmaterial gefüllt werden, um die Eigenschaften des Materialstrangs und des daraus gebildeten Bauteils gezielt zu beeinflussen.According to one embodiment of the invention, the core is solid or hollow. The hollow core is connected to at least one feed device for feeding the additional material through the hollow core into the at least one cavity produced by the core. In this way, the material strand can not only be provided with at least one cavity, but this can also be filled with an additional material or filler to selectively influence the properties of the material strand and the component formed therefrom.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Düseneinrichtung mit wenigstens einer Zuführungseinrichtung verbunden zum Zuführen des zusätzlichen Materials und Auftragen des zusätzlichen Materialstrangs zumindest auf einen Abschnitt der Außenseite des Materialstrangs. Beispielsweise kann die Außenseite des Materialstrangs mit Rovings oder Endlosfasern als zusätzlichem Material versehen werden. Auf diese Weise kann der Materialstrang beispielsweise zusätzlich verstärkt werden.In a further embodiment of the invention, the nozzle device is connected to at least one feed device for feeding the additional material and applying the additional material strand at least to a portion of the outside of the material strand. For example, the outside of the material strand can be provided with rovings or continuous fibers as additional material. In this way, the material strand can for example be additionally reinforced.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung weist die Bearbeitungseinrichtung wenigstens ein Formungselement auf zum Formen der Kontur des Materialstrangs. Das Formungselement ist dabei beispielsweise feststehend, verschieblich und/oder drehbar ausgebildet. Dabei kann das Formungselement beispielsweise eine Walze, eine Düse oder ein Schlitten sein. Der Schlitten kann dabei derart ausgebildet sein in den Materialstrang und aus dem Materialstrang zu fahren. Auf diese Weise kann der Materialstrang mit Vertiefungen versehen werden. Des Weiteren kann die Düse als Formungselement beispielsweise einen Luftstrahl oder Wasserstrahl erzeugen und mit Hilfe des Luftstrahls oder Wasserstrahls oder eines anderen geeigneten Fluidstrahls den Materialstrangs formen, z. B. Vertiefungen in der Oberfläche des Materialstrangs erzeugen oder die Oberfläche des Materialstrangs glätten usw..In another embodiment of the invention, the processing device has at least one shaping element for shaping the contour of the material strand. The shaping element is, for example, fixed, displaceable and / or rotatable. In this case, the shaping element may be, for example, a roller, a nozzle or a carriage. The carriage can be designed in such a way in the material strand and to drive out of the material strand. In this way, the material strand can be provided with depressions. Furthermore, the nozzle as a shaping element, for example, generate an air jet or water jet and form the material strand using the air jet or water jet or other suitable fluid jet, z. B. depressions in the surface of the material strand or smooth the surface of the material strand, etc. ..

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Formungselement auf seiner Außenseite mit wenigstens einem Strukturierungselement versehen. Das Strukturierungselement ist dabei eine Vertiefung und/oder eine Erhebung. Mittels des Strukturierungselements kann der Materialstrang mit einer beliebigen Oberflächenkontur versehen werden. Beispielsweise kann die Kontur mittels eines halbkugelförmigen Strukturierungselements mit einer Oberflächenkontur mit halbkugelförmigen Vertiefungen versehen werden.According to one embodiment of the invention, the shaping element is provided on its outside with at least one structuring element. The structuring element is a depression and / or a survey. By means of the structuring element, the material strand can be provided with an arbitrary surface contour. For example, the contour can be provided by means of a hemispherical structuring element with a surface contour with hemispherical depressions.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Materialstrang durch die Erhebung als Strukturierungselement mit wenigstens einer Vertiefung versehbar. Die wenigstens eine Vertiefung des Materialstrangs, z. B. auf der Oberseite des Materialstrangs, kann zusätzlich durch das Auftragen einer weiteren Schicht des Materialstrangs darüber verschlossen werden. Auf diese Weise kann das Bauteil mit Hohlräumen ausgebildet werden und dadurch leichter gebaut werden.In a further embodiment of the invention, the material strand is providable by the survey as a structuring element with at least one recess. The at least one recess of the material strand, z. B. on top of the material strand, can be additionally closed by applying a further layer of the material strand over it. In this way, the component can be formed with cavities and thus be built easier.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung weist das Formungselement zwei zueinander versetzt rotierende Elemente, z. B. Scheiben, auf, wobei Strukturierungselemente mit den rotierenden Elementen derart gekoppelt sind, dass die Strukturierungselemente in den und aus dem Materialstrang fahrbar sind zur Ausbildung von Vertiefungen in dem Materialstrang. Auf diese Weise kann der Materialstrang lediglich durch Rotieren der rotierenden Elemente beispielsweise mit Vertiefungen versehenen werden, während die Strukturierungselemente selbst feststehend ausgebildet sind.In another embodiment of the invention, the shaping element has two mutually offset rotating elements, for. As discs on, wherein structuring elements are coupled to the rotating elements such that the structuring elements are movable in and out of the material strand to form depressions in the material strand. In this way, the material strand can be provided only by rotating the rotating elements, for example with recesses, while the structuring elements themselves are formed stationary.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Düseneinrichtung derart ausgebildet den Materialstrang senkrecht, in einer Schräge oder parallel zur der Unterlage zu fördern oder aufzutragen. Die Düseneinrichtung ist zur Auftragung des Materialstrangs in einer Schräge zu der Unterlage um einen Winkel geneigt oder neigbar ausgebildet. Dadurch können besonders einfach Bauteile mit schrägen Wänden oder Wände mit schrägen Abschnitten erzeugt werden.In a further embodiment of the invention, the nozzle device is designed such that the material strand perpendicular to promote or apply in a slope or parallel to the pad. The nozzle device is designed for application of the material strand in a slope inclined to the pad by an angle or tilted. This makes it particularly easy to produce components with sloping walls or walls with sloping sections.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Düseneinrichtung einen Gegenhalter auf. Der Gegenhalter ist dabei feststehend oder verschieblich ausgebildet. Mittels des Gegenhalters kann ein ungewolltes Wegfließen des Materialstrangs beispielsweise nach vorne verhindert werden, wenn der Gegenhalter vor der Düseneinrichtung angeordnet ist.According to one embodiment of the invention, the nozzle device has a counter holder. The anvil is fixed or displaceable. By means of the counter-holder, an unintentional flow away of the material strand can be prevented, for example, to the front, when the counter-holder is arranged in front of the nozzle device.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind zwei Düseneinrichtungen derart einander gegenüberliegend angeordnet, dass sie einen gemeinsamen Materialstrang erzeugen. Die Düseneinrichtungen können dabei beispielsweise unterschiedliche Materialien zuführen und so einen Materialstrang aus zwei unterschiedlichen Materialien bilden. Ebenso kann ein dickerer Materialstrang erzeugt werden durch das Zusammenführen des Materials zweier Düseneinrichtungen.In a further embodiment of the invention, two nozzle devices are arranged opposite one another such that they produce a common strand of material. The nozzle devices can, for example, supply different materials and thus form a strand of material from two different materials. Likewise, a thicker strand of material can be produced by merging the material of two nozzle devices.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung weist die Auftrageeinrichtung wenigstens eine Partikelführungseinrichtung auf zum Zuführen von Partikeln.In another embodiment of the invention, the applicator has at least one particle guide device for feeding particles.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist zumindest die Düseneinrichtung und/oder eine Bauplattform als Untergrund zum Auftragen des Materialstrangs in der X-Richtung, Y-Richtung und/oder Z-Richtung beweglich. Auf diese Weise kann jedes beliebige dreidimensionale Bauteil hergestellt werden.According to one embodiment of the invention, at least the nozzle device and / or a construction platform is movable as a substrate for applying the material strand in the X direction, Y direction and / or Z direction. In this way, any three-dimensional component can be produced.

Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.The above embodiments and developments can, if appropriate, combine with each other as desired. Other possible Embodiments, developments and implementations of the invention also include not explicitly mentioned combinations of features of the invention described above or below with regard to the exemplary embodiments. In particular, the person skilled in the art will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic form of the present invention.

INHALTSANGABE DER ZEICHNUNGCONTENT OF THE DRAWING

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen dabei:The present invention will be explained in more detail with reference to embodiments given in the schematic figures of the drawings. It shows:

1a eine erste Ausführungsform einer Herstellungsvorrichtung gemäß der Erfindung; 1a a first embodiment of a manufacturing apparatus according to the invention;

1b eine Variante der ersten Ausführungsform gemäß 1a; 1b a variant of the first embodiment according to 1a ;

2 eine zweite Ausführungsform einer Herstellungsvorrichtung gemäß der Erfindung; 2 a second embodiment of a manufacturing device according to the invention;

3 eine dritte Ausführungsform einer Herstellungsvorrichtung gemäß der Erfindung; 3 a third embodiment of a manufacturing apparatus according to the invention;

4 eine vierte Ausführungsform einer Herstellungsvorrichtung gemäß der Erfindung; 4 a fourth embodiment of a manufacturing apparatus according to the invention;

5 ein Beispiel eines Materialstrangs, welcher mit einer Herstellungsvorrichtung gemäß der 3 oder 4 auf eine Unterlage aufbringbar ist; 5 an example of a material strand, which with a manufacturing device according to the 3 or 4 can be applied to a substrate;

6 ein weiteres Beispiel eines Materialstrangs, welcher mit einer Herstellungsvorrichtung gemäß der 3 oder 4 auf eine Unterlage aufbringbar ist; 6 Another example of a material strand, which with a manufacturing device according to the 3 or 4 can be applied to a substrate;

7 eine fünfte Ausführungsform einer Herstellungsvorrichtung gemäß der Erfindung; 7 a fifth embodiment of a manufacturing apparatus according to the invention;

8 eine sechste Ausführungsform einer Herstellungsvorrichtung gemäß der Erfindung; 8th a sixth embodiment of a manufacturing apparatus according to the invention;

9 eine siebte Ausführungsform einer Herstellungsvorrichtung gemäß der Erfindung; 9 a seventh embodiment of a manufacturing apparatus according to the invention;

10 ein Materialstrang, welcher in mehreren Schichten übereinander aufgebracht wird; 10 a strand of material which is applied in several layers one above the other;

11 ein weiterer Materialstrang, welcher in mehreren Schichten übereinander aufgebracht wird; 11 another strand of material which is applied in several layers one above the other;

12 eine Schnittansicht A-A des Materialstrangs und der Formungselemente gemäß 11; 12 a sectional view AA of the material strand and the shaping elements according to 11 ;

13 eine Schnittansicht A-A eines Materialstrangs; 13 a sectional view AA of a material strand;

14 eine achte Ausführungsform einer Herstellungsvorrichtung gemäß der Erfindung; 14 an eighth embodiment of a manufacturing apparatus according to the invention;

15 eine neunte Ausführungsform einer Herstellungsvorrichtung gemäß der Erfindung; 15 a ninth embodiment of a manufacturing apparatus according to the invention;

16 eine zehnte Ausführungsform einer Herstellungsvorrichtung gemäß der Erfindung; 16 a tenth embodiment of a manufacturing apparatus according to the invention;

17 eine elfte Ausführungsform einer Herstellungsvorrichtung gemäß der Erfindung; 17 an eleventh embodiment of a manufacturing apparatus according to the invention;

18 eine zwölfte Ausführungsform einer Herstellungsvorrichtung gemäß der Erfindung; 18 a twelfth embodiment of a manufacturing apparatus according to the invention;

19 eine dreizehnte Ausführungsform einer Herstellungsvorrichtung gemäß der Erfindung; 19 A thirteenth embodiment of a manufacturing apparatus according to the invention;

20 eine vierzehnte Ausführungsform einer Herstellungsvorrichtung gemäß der Erfindung; 20 a fourteenth embodiment of a manufacturing apparatus according to the invention;

21 eine fünfzehnte Ausführungsform einer Herstellungsvorrichtung gemäß der Erfindung; 21 a fifteenth embodiment of a manufacturing apparatus according to the invention;

22 eine sechzehnte Ausführungsform einer Herstellungsvorrichtung gemäß der Erfindung; 22 a sixteenth embodiment of a manufacturing apparatus according to the invention;

23 eine siebzehnte Ausführungsform einer Herstellungsvorrichtung gemäß der Erfindung; 23 a seventeenth embodiment of a manufacturing apparatus according to the invention;

24 eine achtzehnte Ausführungsform einer Herstellungsvorrichtung gemäß der Erfindung; 24 an eighteenth embodiment of a manufacturing apparatus according to the invention;

25 eine neunzehnte Ausführungsform einer Herstellungsvorrichtung gemäß der Erfindung; 25 a nineteenth embodiment of a manufacturing apparatus according to the invention;

26 eine schematische Darstellung einer Drehung der Auftragseinrichtung; 26 a schematic representation of a rotation of the applicator;

27 eine zwanzigste Ausführungsform einer Herstellungsvorrichtung gemäß der Erfindung; 27 a twentieth embodiment of a manufacturing apparatus according to the invention;

28 ein Ausführungsbeispiel einer Partikelzuführungseinrichtung mit einer Förderwalze; 28 an embodiment of a particle feeding device with a conveying roller;

29 ein Ausführungsbeispiel einer Kombination aus zwei Partikelzuführungseinrichtungen; 29 an embodiment of a combination of two particle feeders;

30 ein Ausführungsbeispiel einer weiteren Kombination aus zwei Partikelzuführungseinrichtungen mit einer Mischereinrichtung; 30 an embodiment of another combination of two particle feeders with a mixing device;

31 eine einundzwanzigste Ausführungsform einer Herstellungsvorrichtung gemäß der Erfindung; 31 a twenty-first embodiment of a manufacturing apparatus according to the invention;

32 ein Ausführungsbeispiel einer Düseneinrichtung; 32 an embodiment of a nozzle device;

33 ein Ausführungsbeispiel mehrerer Auftrageeinrichtungen mit dazu gehörenden Düseneinrichtungen; und 33 an embodiment of several applicators with associated nozzle devices; and

34 ein Ausführungsbeispiel einer Auftrageeinrichtung mit mehreren Düseneinrichtungen. 34 an embodiment of an applicator with a plurality of nozzle devices.

Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.The accompanying drawings are intended to provide further understanding of the embodiments of the invention. They illustrate embodiments and, together with the description, serve to explain principles and concepts of the invention. Other embodiments and many of the stated advantages will become apparent with reference to the drawings. The elements of the drawings are not necessarily shown to scale to each other.

In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten – sofern nichts Anderes ausführt ist – jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.In the figures of the drawing are the same, functionally identical and same-acting elements, features and components - unless otherwise stated - each provided with the same reference numerals.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELENDESCRIPTION OF EMBODIMENTS

In 1a ist eine erste Ausführungsform einer Herstellungsvorrichtung 100 zur schichtweisen Herstellung eines Bauteils aus wenigstens einer Materialbahn oder wenigstens einem Materialstrang 2 gemäß der Erfindung gezeigt. Im nachfolgenden wird der Begriff Materialstrang 2 verwendet, wobei der Begriff durch Materialbahn ersetzt werden kann. Der Materialstrang 2 wird dabei gemäß der auszubildenden dreidimensionalen Form oder Geometrie des herzustellenden Bauteils auf eine Unterlage, z. B. Bauplattform, schichtweise aufgetragen. Die Schichten des Materialstrangs 2 werden dabei in den nachfolgenden Figuren mit dem Bezugszeichen 7 bezeichnet. Dabei kann das Bauteil problemlos z. B. mit Hohlräumen ausgebildet werden. Im Gegensatz zu dem zuvor mit Bezug auf den Stand der Technik beschriebenen sog. Three Dimensional Printing (3DP), muss anschließend kein nicht verbundenes Partikelmaterial entfernt werden. Dies gilt für alle Ausführungsformen der Erfindung.In 1a is a first embodiment of a manufacturing device 100 for the layered production of a component from at least one material web or at least one material strand 2 shown according to the invention. In the following, the term material strand 2 used, the term can be replaced by material web. The material strand 2 is in accordance with the trainees three-dimensional shape or geometry of the component to be manufactured on a pad, z. B. build platform, applied in layers. The layers of the material strand 2 are in the following figures with the reference numeral 7 designated. The component can be easily z. B. are formed with cavities. In contrast to the so-called Three Dimensional Printing (3DP) described above with reference to the prior art, subsequently no uncoupled particle material has to be removed. This applies to all embodiments of the invention.

Die Herstellungsvorrichtung 100 weist eine Auftrageeinrichtung 5 mit einer Düseneinrichtung 1 auf, zum schichtweisen Auftragen eines Materialstrangs 2 gemäß der Form des herzustellenden dreidimensionalen Bauteils. Der Materialstrang 2 besteht hierbei gemäß der Erfindung aus einem Material welches aus Partikeln, insbesondere festen Partikeln, z. B. Holzspänen, besteht, die mittels eines Bindermaterials aneinander haften. Der Materialstrang aus mit Bindermaterial versehenen Partikeln kann in einem Ausführungsbeispiel zusätzlich gefüllt werden, beispielsweise mit Fasern, insbesondere Kurzfasern oder Langfasern, Glasperlen, Styroporkugeln und/oder Hohlkörpern usw.. Die Aufzählung ist rein beispielhaft und die Erfindung ist auf die genannten Beispiele nicht beschränkt. Insbesondere kann der Materialstrang mit anderen Materialien oder Materialkombinationen gefüllt werden, je nach Funktion und Einsatzzweck. Styroporkugeln und Hohlkörper haben hierbei den Vorteil, dass sie zu einer Gewichtsreduzierung führen. Ein mit Fasern gefüllter Thermoplast hat wiederum den Vorteil einer höheren Festigkeit. Das zusätzliche Material oder die zusätzliche Materialkombination kann dabei in den Materialstrang eingearbeitet oder in wenigstens einem in dem Materialstrang ausgebildeten Hohlraum gefüllt werden.The manufacturing device 100 has an applicator 5 with a nozzle device 1 on, for the layered application of a material strand 2 according to the shape of the three-dimensional component to be produced. The material strand 2 consists here according to the invention of a material which consists of particles, in particular solid particles, for. B. wood chips, which adhere to each other by means of a binder material. The material strand of particles provided with binder material can be additionally filled in one embodiment, for example with fibers, in particular short fibers or long fibers, glass beads, polystyrene balls and / or hollow bodies, etc. The list is purely exemplary and the invention is not limited to the examples mentioned. In particular, the material strand can be filled with other materials or material combinations, depending on the function and purpose. Styrofoam balls and hollow bodies have the advantage that they lead to a reduction in weight. A filled with fibers thermoplastic in turn has the advantage of higher strength. The additional material or the additional material combination can be incorporated into the material strand or filled in at least one formed in the material strand cavity.

Beispiele für ein Material bestehend aus Partikeln, die mittels eines Bindermaterials aneinander haften, zur Herstellung eines Bauteils aus wenigstens einem Materialstrang 2, werden nachfolgend weiter unten beschrieben im Anschluss an die Ausführungsformen für die Herstellungsvorrichtung 100 gemäß der 1a, 1b und 2–26, mit welchen der Materialstrang beispielsweise aufgetragen werden kann. Das Material wird durch die Düseneinrichtung 1 der Auftrageeinrichtung 5 auf einen Untergrund oder eine Unterlage 101, z. B. eine in 1a gezeigte Bauplattform 6, aufgetragen. Zwischen der Unterlage 101 und der Düseneinrichtung 1 ist in dem in 1a gezeigten Ausführungsbeispiel eine zusätzliche Bearbeitungseinrichtung 4 dazwischen geschaltet. Diese Bearbeitungseinrichtung 4 ist mit der Düseneinrichtung gekoppelt und dient zum zusätzlichen Formen des Materialstrangs 2 und/oder zum Einbringen wenigstens eines zusätzlichen Materials in den Materialstrang 2 beispielsweise bevor dieser auf die Unterlage 101, z. B. die Bauplattform 6, aufgetragen wird. Mittels dieses Materials kann der Materialstrang zusätzlich gefüllt werden, wie zuvor ausgeführt wurde.Examples of a material consisting of particles which adhere to each other by means of a binder material, for producing a component of at least one strand of material 2 are described below below following the embodiments for the manufacturing device 100 according to the 1a . 1b and 2 - 26 with which the material strand can be applied, for example. The material is passed through the nozzle device 1 the applicator 5 on a substrate or a surface 101 , z. B. an in 1a shown construction platform 6 , applied. Between the pad 101 and the nozzle device 1 is in the in 1a shown embodiment, an additional processing device 4 interposed. This processing device 4 is coupled to the nozzle assembly and serves to additionally form the strand of material 2 and / or for introducing at least one additional material into the material strand 2 for example, before this on the pad 101 , z. B. the build platform 6 , is applied. By means of this material, the material strand can be additionally filled, as stated above.

Bei der Formung des Materialstrangs 2 durch die Bearbeitungseinrichtung 4 kann beispielsweise die Oberfläche des Materialstrangs 2 verändert werden, z. B. durch die Schaffung einer glatten Oberfläche, die Schaffung einer bestimmten oder definierten Oberflächengeometrie oder -geometrien, z. B. das Ausbilden von Vertiefungen und/oder Erhebungen in dem Materialstrang 2 usw.. Zusätzlich oder alternativ kann eine Formung des Materialstrangs 2 auch durch die Düseneinrichtung 1 erfolgen, wie anhand von nachfolgenden Ausführungsbeispielen näher erläutert wird.In the formation of the material strand 2 through the processing device 4 For example, the surface of the material strand 2 be changed, for. B. by creating a smooth surface, the creation of a specific or defined surface geometry or geometries, z. B. the formation of depressions and / or elevations in the material strand 2 etc .. Additionally or alternatively, a shaping of the material strand 2 also through the nozzle device 1 take place, as will be explained in more detail with reference to subsequent embodiments.

Optional können auch zusätzliche Materialien, wie Fasern, ein Gas, wie z. B. Luft, ein Fluid, wie z. B. Wasser, ein pastöses Material, Partikel usw. in den Materialstrang 2 eingebracht werden, um diesen zu füllen.Optionally, additional materials, such as fibers, a gas, such as. As air, a fluid such. As water, a pasty material, particles, etc. in the material strand 2 be introduced to fill this.

Das wahlweise zusätzliche Formen des Materialstrangs 2 und/oder das Einbringen wenigstens eines zusätzlichen Materials in den Materialstrang 2 kann bereits in der Düseneinrichtung 1, im Anschluss an die Düseneinrichtung 1 noch vor dem Auftragen des Materialstrangs 2 auf eine Unterlage 101, während dem Auftragen des Materialstrangs 2 auf die Unterlage 101 und/oder nach dem Auftragen des Materialstrangs 2 auf die Unterlage 101 erfolgen. Das Formen des Materialstrangs 2 und/oder das Einbringen wenigstens eines zusätzlichen Materials in den Materialstrang 2 erfolgt nach dem Auftragen des Materialstrangs 2 auf die Unterlage 101 beispielsweise so lange der Materialstrang 2 noch formbar, nicht ausgehärtet und/oder Material in zumindest einen Bereich des Materialstrangs 2 einbringbar ist. The optional additional forms of material strand 2 and / or introducing at least one additional material into the strand of material 2 already in the nozzle device 1 , following the nozzle device 1 even before applying the material strand 2 on a pad 101 during application of the material strand 2 on the pad 101 and / or after the application of the material strand 2 on the pad 101 respectively. The shaping of the material strand 2 and / or introducing at least one additional material into the strand of material 2 occurs after the application of the material strand 2 on the pad 101 for example, as long as the material strand 2 still formable, not cured and / or material in at least a portion of the material strand 2 can be introduced.

Eine Bearbeitung des Materialstrangs 2 kann aber auch noch nach dem Aushärten des Materialstrangs 2 durchgeführt werden. Beispielsweise kann der Materialstrang 2 durch Fräsen, Drehen, Schleifen und/oder Bohren usw. bearbeitet werden. Abhängig von dem für den Materialstrang 2 jeweils verwendeten Material kann der Materialstrang 2 auch erweicht werden, z. B. durch Erwärmen, und dann geformt werden.A processing of the material strand 2 but can still after the curing of the material strand 2 be performed. For example, the material strand 2 by milling, turning, grinding and / or drilling, etc. are processed. Depending on the material strand 2 each material used may be the material strand 2 also be softened, z. By heating, and then molded.

In dem in 1a gezeigten Ausführungsbeispiel wird der aus der Düseneinrichtung 1 austretende Materialstrang 2 vor dem Auftragen auf die gezeigte Bauplattform 6, durch die zwischen der Düseneinrichtung 1 und der Unterlage 101 angeordnete Bearbeitungseinrichtung 4 geführt und dort mittels wenigstens eines Formungselements 3 der Bearbeitungseinrichtung 4 geformt. Das jeweilige Formungselement 3 ist dabei beispielsweise eine Walze oder ein Schlitten, und auf einer Seite des Materialstrangs 2 angeordnet. In dem Ausführungsbeispiel in 1a sind z. B. zwei Formungselemente 3 vorgesehen, die auf gegenüberliegenden Seiten des Materialstrangs angeordnet sind. Mittels der Walze oder des Schlittens als Formungselement 3 wird die Oberfläche des Materialstrangs 2 in dem Ausführungsbeispiel in 1a beispielweise zusätzlich geglättet. Die Walze als Formungselement 3 kann hierbei feststehend oder um ihre Längsachse 102 drehend vorgesehen sein. Die Längsachse 102 ist dabei in 1a senkrecht zur der Unterlage 101 angeordnet. Die Rotation der Walze als Formungselement 3 kann aktiv über wenigstens einen nicht dargestellten Aktuator erfolgen, z. B. einen Elektromotor, einen pneumatischen oder hydraulischen Aktuator usw., oder passiv drehbar gelagert und durch die Reibung an dem Materialstrang gedreht werden. In einem Ausführungsbeispiel kann das Formungselement seitlich nach außen oder nach oben weg geschwenkt werden.In the in 1a shown embodiment of the nozzle device 1 emerging material strand 2 before applying to the build platform shown 6 through which between the nozzle device 1 and the pad 101 arranged processing device 4 guided and there by means of at least one shaping element 3 the processing device 4 shaped. The respective shaping element 3 is for example a roller or a carriage, and on one side of the material strand 2 arranged. In the embodiment in 1a are z. B. two shaping elements 3 provided, which are arranged on opposite sides of the material strand. By means of the roller or the carriage as a shaping element 3 becomes the surface of the material strand 2 in the embodiment in 1a For example, additionally smoothed. The roller as a shaping element 3 can be fixed or around its longitudinal axis 102 be provided rotating. The longitudinal axis 102 is in 1a perpendicular to the pad 101 arranged. The rotation of the roller as a shaping element 3 can take place actively via at least one actuator, not shown, for. As an electric motor, a pneumatic or hydraulic actuator, etc., or passively rotatably mounted and rotated by the friction on the strand of material. In one embodiment, the forming element may be pivoted laterally outwardly or upwardly.

Der Schlitten oder die Walze als Formungselement 3 kann ebenfalls feststehend oder in wenigstens der X-, Y- oder Z-Achse beweglich vorgesehen sein.The carriage or the roller as a shaping element 3 may also be fixed or movable in at least the X, Y or Z axis.

Die zusätzliche Formung des Materialstrangs 2 kann einseitig mittels eines Formungselements 3, oder zweiseitig mittels der beiden in 1a gezeigten wenigstens zwei Formungselemente 3, oder dreiseitig durch die Bearbeitungseinrichtung 4 vorgenommen werden, wie mit Bezug auf nachfolgende 2 erläutert wird.The additional shaping of the material strand 2 can be unilaterally by means of a shaping element 3 , or two-sided by means of the two in 1a shown at least two shaping elements 3 , or three-sided by the processing device 4 be made as with reference to the following 2 is explained.

In dem in 1a gezeigten Ausführungsbeispiel sind im Falle von den z. B. zwei Formungselementen, die beiden Formungselemente 3 auf der rechten und linken Seite des Materialstrangs 2 angeordnet. Die Aufrageeinrichtung 5 mit ihrer Düseneinrichtung 1 ist relativ zu der Bauplattform 6 zumindest in Z-Richtung beweglich vorgesehen, um den Materialstrang in Z-Richtung auf die Bauplattform 6 aufzutragen. Dazu ist die Auftrageeinrichtung 5 und ihre Düseneinrichtung 1 und/oder die Bauplattform 6 zumindest in Z-Richtung beweglich ausgebildet, um ein Auftragen des Materialstrangs in Z-Richtung auf die Bauplattform 6 zu ermöglichen. Gegebenenfalls kann die Auftrageeinrichtung 5 und ihre Düseneinrichtung 1 und/oder die Bauplattform 6 in Z-Richtung, Y-Richtung und/oder X-Richtung beweglich ausgebildet sein. Dies gilt für alle Ausführungsformen der Erfindung.In the in 1a embodiment shown are in the case of the z. B. two shaping elements, the two shaping elements 3 on the right and left side of the material strand 2 arranged. The Aufrageeinrichtung 5 with its nozzle device 1 is relative to the build platform 6 provided at least in the Z-direction movable to the material strand in the Z direction on the build platform 6 apply. This is the applicator 5 and their nozzle device 1 and / or the build platform 6 formed movable at least in the Z direction to apply the material strand in the Z direction to the build platform 6 to enable. Optionally, the applicator 5 and their nozzle device 1 and / or the build platform 6 be designed to be movable in the Z-direction, Y-direction and / or X-direction. This applies to all embodiments of the invention.

1b zeigt eine Variante der ersten Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 mit ihrer Bearbeitungseinrichtung. Dabei sind auf gegenüberliegenden Seiten des Materialstrangs 2 Formungselemente 3 angeordnet. Die Formungselemente 3 sind hierbei z. B. an der Düseneinrichtung 1 der Auftrageeinrichtung 5 in dem Ausführungsbeispiel in 1b angeordnet und optional zusätzlich nach oben wegschwenkbar, wie mit einem Pfeil in 1b angedeutet ist. Die Formungselemente 3 sind dabei jeweils als Düsen 11 ausgebildet zum Formen des von der Düseneinrichtung 1 abgegebenen Materialstrangs 2. Die jeweilige Düse 11 erzeugt dabei einen Fluidstrahl, beispielsweise einen Wasserstrahl oder Luftstrahl usw., um mittels des Fluidstrahls den Materialstrang 2 wahlweise zusätzlich zu formen. Dabei können, wie in dem Ausführungsbeispiel in 1b gezeigt ist, zwei Düsen 11 übereinander angeordnet werden, wobei jede der Düsen z. B. einen breiten Strahl erzeugt, um beispielsweise die Oberfläche des Materialstrangs 2 zusätzlich zu glätten. Ebenso kann die jeweilige Düse 11 auch einen nicht dargestellten gebündelten Fluidstrahl erzeugen, um beispielsweise eine Vertiefung oder Vertiefungen in dem Materialstrang 2 auszubilden. Die Anordnung der Düsen 11 in 1b ist rein beispielshaft. Ebenso können die Düsen 11 auch derart vorgesehen werden, dass sie von oben beispielsweise den auf eine Unterlage 101, z. B. Bauplattform 6, aufgetragenen Materialstrang 2 glätten und/oder Vertiefungen in diesen einformen, je nachdem wie der Düsenstrahl der Düse 11 ausgebildet ist und mit welchem Druck der Fluidstrahl der Düse 11 auf die Oberfläche des Materialstrangs 2 auftrifft. 1b shows a variant of the first embodiment of the manufacturing device 100 with their processing facility. Here are on opposite sides of the material strand 2 shaping elements 3 arranged. The shaping elements 3 are here z. B. on the nozzle device 1 the applicator 5 in the embodiment in 1b arranged and optionally additionally swung upward, as with an arrow in 1b is indicated. The shaping elements 3 are each as nozzles 11 formed for molding of the nozzle device 1 discharged material strand 2 , The respective nozzle 11 generates a fluid jet, for example, a jet of water or air jet, etc., to the material strand by means of the fluid jet 2 optionally in addition to shape. In this case, as in the embodiment in 1b shown is two nozzles 11 be arranged one above the other, wherein each of the nozzles z. B. generates a wide beam, for example, the surface of the material strand 2 in addition to even. Likewise, the respective nozzle 11 also produce a bundled fluid jet, not shown, for example, a depression or depressions in the material strand 2 train. The arrangement of the nozzles 11 in 1b is purely exemplary. Likewise, the nozzles can 11 Also be provided in such a way that they from above, for example, on a pad 101 , z. B. Construction platform 6 , applied material strand 2 smooth and / or indentations in these, ever after like the jet of the nozzle 11 is formed and with what pressure the fluid jet of the nozzle 11 on the surface of the material strand 2 incident.

In 2 ist eine zweite Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 zur Herstellung eines Bauteils aus wenigstens einem Materialstrang 2 gemäß der Erfindung gezeigt.In 2 is a second embodiment of the manufacturing device 100 for producing a component from at least one material strand 2 shown according to the invention.

Die zweite Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 gemäß 2 unterscheidet sich dabei von der ersten in 1 dargestellten Ausführungsform dadurch, dass die Bearbeitungseinrichtung 4 neben den beiden auf den gegenüberliegenden Seiten angeordneten Formungselementen 3 wie in 1, ein weiteres Formungselement 3 aufweist, welches auf der Oberseite des Materialstrangs 2 angeordnet ist.The second embodiment of the manufacturing apparatus 100 according to 2 differs from the first in 1 illustrated embodiment in that the processing device 4 in addition to the two arranged on the opposite sides forming elements 3 as in 1 , another shaping element 3 which is on top of the strand of material 2 is arranged.

Die Formung des Materialstrangs 2 durch die Bearbeitungseinrichtung 4 erfolgt dabei nach dem Aufbringen des Materialstrangs 2 und insbesondere bevor dieser ausgehärtet oder verfestigt ist. Neben dem ersten Formungselement 3 ist ein zweites Formungselement 3 auf einer Seite des Materialstrangs 2 vorgesehen. Optional kann wenigstens ein zusätzliches nicht dargestelltes drittes Formungselement, beispielsweise eine Walze zur Glättung des Materialstrangs 2, auf der anderen Seite des Materialstrangs 2 und gegenüberliegend oder versetzt zu dem zweiten Formungselement 3 vorgesehen werden. In diesem Fall erfolgt beispielsweise eine dreiseitige Formung des Materialstrangs 2.The shaping of the material strand 2 through the processing device 4 takes place after the application of the material strand 2 and especially before it is cured or solidified. In addition to the first shaping element 3 is a second shaping element 3 on one side of the material strand 2 intended. Optionally, at least one additional, not shown, third shaping element, for example a roller for smoothing the material strand 2 , on the other side of the material strand 2 and opposite or offset to the second shaping element 3 be provided. In this case, for example, a three-sided shaping of the material strand takes place 2 ,

Zur Formung des Materialstrangs 2 nach dem Aufbringen des Materialstrangs 2 auf einen Unterlage 101 sind die Formungselemente 3 hinter der Auftrageeinrichtung 5 mit ihrer Düseneinrichtung 1 in Auftragsrichtung oder Z-Richtung vorgesehen, im Gegensatz zu nachfolgender 8.For shaping the material strand 2 after application of the material strand 2 on a pad 101 are the shaping elements 3 behind the applicator 5 with its nozzle device 1 in the order direction or Z direction, in contrast to the following 8th ,

Die Bearbeitungseinrichtung 4 kann hierbei neben beispielsweise einer Glättung der Oberseite und einer oder beider Seiten des Materialstrangs 2 durch die zwei oder drei Formungselemente 3 auch eine zusätzliche Kompaktierung des Materialstrangs 2 vornehmen. Dabei kann der Materialstrang 2 durch wenigstens eines der Formungselemente 3, beispielweise das Formungselement 3 auf der Oberseite des Materialstrangs 2, zusätzlich kompaktiert oder zusammengedrückt werden.The processing device 4 This may in addition to, for example, a smoothing of the top and one or both sides of the material strand 2 through the two or three shaping elements 3 also an additional compaction of the material strand 2 make. In this case, the material strand 2 by at least one of the shaping elements 3 , For example, the shaping element 3 on top of the material strand 2 , additionally compacted or compressed.

Der Materialstrang 2 kann durch die Aufrageeinrichtung 5 mit ihrer Düseneinrichtung 1 relativ zu der Bauplattform 6 in Z-Richtung in mehreren Schichten übereinander aufgetragen und kompaktiert werden. Zum Auftragen des Materialstrangs 2 in mehreren Schichten ist die Aufrageeinrichtung 5 mit ihrer Düseneinrichtung 1 und/oder die Bauplattform 6 nicht nur wie zuvor in 1 in Z-Richtung sondern zusätzlich auch zumindest in Y-Richtung verschieblich oder verfahrbar ausgebildet.The material strand 2 can by the Aufrageeinrichtung 5 with its nozzle device 1 relative to the build platform 6 in Z-direction in several layers are superimposed and compacted. For applying the material strand 2 in several layers is the Aufrageeinrichtung 5 with its nozzle device 1 and / or the build platform 6 not just as before in 1 in the Z direction but also at least in the Y direction designed to be movable or movable.

In 3 ist eine dritte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 zur Herstellung eines Bauteils aus wenigstens einem Materialstrang 2 gemäß der Erfindung gezeigt.In 3 is a third embodiment of the manufacturing device 100 for producing a component from at least one material strand 2 shown according to the invention.

Die dritte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 gemäß 3 unterscheidet sich dabei von der ersten in 1 dargestellten Ausführungsform dadurch, dass die Bearbeitungseinrichtung 4 nicht in Y-Richtung, wie in 1, sondern während des Aufbringens des Materialstrangs 2 auf die Unterlage 101 zusätzlich zu der Y-Achse neigbar oder kippbar ausgebildet ist. Dadurch kann der Materialstrang 2 in dem Ausführungsbeispiel in 3 sowohl in Y-Richtung oder senkrecht auf die Unterlage 100 als auch geneigt zu der Y-Achse auf die Unterlage 100 aufgebracht werden. Die Auftrageeinrichtung 5 mit ihrer Düseneinrichtung 1 ist dagegen weiterhin in Y-Richtung oder senkrecht zu der Unterlage 101 in dem Ausführungsbeispiel in 3 angeordnet. Die Auftragerichtung des Materialstrangs 2 auf die Unterlage 100 verläuft in Z-Richtung. Der Materialstrang 2 kann jedoch nicht nur in Schichten übereinander sondern auch in einer oder mehreren Schichten oder Lagen nebeneinander aufgebracht und bearbeitet werden. Dazu kann die Auftrageeinrichtung 5 und ihre Düseneinrichtung 1 und/oder die Bauplattform 6 zusätzlich auch in X-Richtung beweglich ausgebildet sein. Dies gilt für alle Ausführungsformen der Erfindung.The third embodiment of the manufacturing apparatus 100 according to 3 differs from the first in 1 illustrated embodiment in that the processing device 4 not in the Y direction, as in 1 but during the application of the material strand 2 on the pad 101 In addition to the Y-axis tiltable or tiltable is formed. This allows the material strand 2 in the embodiment in 3 both in the Y direction or perpendicular to the surface 100 as well as inclined to the Y-axis on the pad 100 be applied. The applicator 5 with its nozzle device 1 On the other hand, it is still in the Y direction or perpendicular to the base 101 in the embodiment in 3 arranged. The application direction of the material strand 2 on the pad 100 runs in the Z direction. The material strand 2 However, not only in layers one above the other but also in one or more layers or layers can be applied side by side and processed. For this purpose, the applicator 5 and their nozzle device 1 and / or the build platform 6 additionally be designed to be movable in the X direction. This applies to all embodiments of the invention.

Des Weiteren ist in 4 eine vierte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 zur Herstellung eines Bauteils aus wenigstens einem Materialstrang 2 gemäß der Erfindung gezeigt.Furthermore, in 4 A fourth embodiment of the manufacturing device 100 for producing a component from at least one material strand 2 shown according to the invention.

Die vierte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 gemäß 4 unterscheidet sich dabei von der dritten in 3 dargestellten Ausführungsform dadurch, dass nicht nur die Bearbeitungseinrichtung 4 mit ihren Formungselementen 3, sondern auch die Auftrageeinrichtung 5 und ihre Düseneinrichtung 1 relativ zu der Y-Achse und damit der Unterlage 101, hier der Bauplattform in 4, neigbar oder kippbar ausgebildet sind. Dabei liegen die Bearbeitungseinrichtung 4 und ihre Formungselemente 3 und die Auftrageeinrichtung 5 und ihre Düseneinrichtung 1 beispielsweise in einer Achse mit einem Neigungswinkel α zu der Y-Achse. Ebenso ist es auch möglich, dass die Auftrageeinrichtung 5, die Düseneinrichtung 1 und/oder die Formungselemente 3 statt demselben jeweils einen unterschiedlichen Neigungswinkel zu der Y-Achse aufweisen (nicht dargestellt). Die Auftrageeinrichtung in 4 ist ebenfalls wie in 3 in Z-Richtung beweglich.The fourth embodiment of the manufacturing apparatus 100 according to 4 differs from the third in 3 illustrated embodiment in that not only the processing device 4 with their shaping elements 3 but also the applicator 5 and their nozzle device 1 relative to the Y-axis and thus the pad 101 , here the build platform in 4 , tiltable or tiltable are formed. Here are the processing facility 4 and their shaping elements 3 and the applicator 5 and their nozzle device 1 For example, in an axis with an inclination angle α to the Y-axis. Likewise, it is also possible that the applicator 5 , the nozzle device 1 and / or the shaping elements 3 instead of the same have a different inclination angle to the Y-axis (not shown). The applicator in 4 is also like in 3 movable in Z-direction.

In 5 ist ein Beispiel gezeigt, in welchem der Materialstrang 2 bestehend aus mit Bindermaterial versehenen Partikeln, mit einer Herstellungsvorrichtung gemäß der 3 oder 4 auf eine Unterlage 101, hier eine Bauplattform 6, aufbringbar ist. Durch das Neigen oder Verkippen zumindest der Bearbeitungseinrichtung mit ihren Formungselementen, wie in 3, oder alternativ der Auftrageeinrichtung und ihrer Düseneinrichtung zusammen mit der Bearbeitungseinrichtung und ihren Formungselementen, wie in 4, zu der Y-Achse, während des Auftragens des Materialstrangs 2 in mehreren Schichten auf die Bauplattform 6, kann der Materialstrang 2 mit verschiedenen Schrägen oder Abwinkelungen versehen werden. In 5 sind die Formungselemente dabei z. B. immer parallel zueinander angeordnet. In 5 an example is shown in which the strand of material 2 consisting of particles provided with binder material, with a production device according to the 3 or 4 on a pad 101 , here a construction platform 6 , is applicable. By tilting or tilting at least the processing device with its shaping elements, as in 3 , or alternatively the applicator and its nozzle means together with the processing means and their forming elements as in 4 to the Y-axis, while applying the material strand 2 in several layers on the construction platform 6 , the material strand can 2 be provided with different slopes or bends. In 5 the shaping elements are z. B. always arranged parallel to each other.

Weiter ist in 6 ein anderes Beispiel für einen Materialstrang 2 gezeigt, welcher mit einer Herstellungsvorrichtung gemäß der 3 oder 4 auf eine Unterlage 101, hier eine Bauplattform 6 aufbringbar ist.Next is in 6 another example of a material strand 2 shown, which with a manufacturing device according to the 3 or 4 on a pad 101 , here a construction platform 6 can be applied.

Während in den 3 und 4 die Formungselemente parallel zueinander und zur Y-Achse geneigt werden, werden die Formungselemente zur Herstellung des Materialstrangs 2 in 6 dagegen in verschiedene Richtungen geneigt. Während des Auftragens einer ersten Schicht des Materialstrangs 2 auf die Bauplattform 6 in Z-Richtung, werden die Formungselemente bei dem Ausführungsbeispiel in 6 zunächst parallel und in Y-Richtung oder senkrecht zu der Unterlage 101 angeordnet. Anschließend werden die Bearbeitungseinrichtung und ihre Formungselemente in Y-Richtung zum Aufbringen der nächsten Schicht des Materialstrangs 2 in Y-Richtung nach oben bewegt und die Formungselemente jeweils nach außen geneigt. Die Formungselemente bilden dabei einen trichterförmigen Querschnitt. Dadurch kann die zweite Schicht des Materialstrangs 2 mit einem sich nach oben vergrößernden Querschnitt ausgebildet werden. Anschließend werden die Bearbeitungseinrichtung und ihre Formungselemente in Y-Richtung zum Aufbringen der nächsten Schicht des Materialstrangs 2 in Y-Richtung wieder nach oben bewegt und die Formungselemente diesmal jeweils nach innen geneigt. Dadurch kann die dritte Schicht des Materialstrangs 2 mit einem sich nach oben verjüngenden Querschnitt ausgebildet werden.While in the 3 and 4 the shaping elements are inclined parallel to each other and to the Y-axis, the forming elements for the production of the material strand 2 in 6 but inclined in different directions. During the application of a first layer of the material strand 2 on the build platform 6 in the Z direction, the forming elements in the embodiment in 6 initially parallel and in the Y direction or perpendicular to the surface 101 arranged. Subsequently, the processing device and its shaping elements in the Y direction for applying the next layer of the material strand 2 moved in the Y direction upwards and the shaping elements in each case inclined outwards. The shaping elements form a funnel-shaped cross section. This allows the second layer of the material strand 2 be formed with an upwardly enlarging cross-section. Subsequently, the processing device and its shaping elements in the Y direction for applying the next layer of the material strand 2 moved back up in the Y direction and this time the shaping elements in each case inclined inwards. This allows the third layer of the material strand 2 be formed with an upwardly tapering cross-section.

In 7 ist eine fünfte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 zur Herstellung eines Bauteils aus wenigstens einem Materialstrang 2 gemäß der Erfindung gezeigt.In 7 is a fifth embodiment of the manufacturing apparatus 100 for producing a component from at least one material strand 2 shown according to the invention.

Die fünfte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 gemäß 7 unterscheidet sich dabei von der zweiten in 2 dargestellten Ausführungsform dadurch, dass die Bearbeitungseinrichtung 4 zusätzlich eine seitliche Kapselungseinrichtung 9 aufweist. Die Kapselungseinrichtung 9 ist derart ausgebildet einen Seitenabschnitt und einen vorderen Abschnitt des Materialstrangs 2 derart zu umgeben, dass Material des Materialstrangs 2 nicht ungewollt zur Seite und nach vorne oder in Auftragsrichtung austreten kann.The fifth embodiment of the manufacturing apparatus 100 according to 7 differs from the second in 2 illustrated embodiment in that the processing device 4 additionally a lateral encapsulation device 9 having. The encapsulation device 9 is thus formed a side portion and a front portion of the material strand 2 surrounded so that material of the material strand 2 can not escape unintentionally to the side and forward or in the order direction.

Durch die zusätzliche Formung des Materialstrangs 2 nach dem Aufbringen wird Material verdrängt. Damit bei der Formung ein gewisser Druck aufgebaut werden kann, kann es erforderlich sein, ein Wegfließen des Materialstrangs 2 zu vermeiden. Dies wird durch die Kapselungseinrichtung 9 erreicht, welche ein seitliches und ein Wegfließen des Materialstrangs 2 nach vorne oder in Auftragsrichtung verhindert. Die Kapselungseinrichtung 9 kann dabei mit wenigstens einem Formungselement 3, der Düseneinrichtung 1 und/oder der Auftrageeinrichtung 5 verbunden und daran integriert sein.Due to the additional shaping of the material strand 2 material is displaced after application. So that a certain pressure can be built up during shaping, it may be necessary to flow away the material strand 2 to avoid. This is done by the encapsulation device 9 achieved, which is a lateral and a flowing away of the material strand 2 forward or in the direction of application prevented. The encapsulation device 9 can with at least one shaping element 3 , the nozzle device 1 and / or the applicator 5 connected and integrated.

In dem Ausführungsbeispiel in 7 ist eine Platte als Teil der Kapselungseinrichtung 9 auf jeder Seite des Materialstrangs 2 vorgesehen und beispielsweise mit dem jeweils seitlich des Materialstrangs 2 angeordneten Formungselement 3 und/oder der Düseneinrichtung 1 gekoppelt, um ein seitliches Austreten des Materialstrangs 2 zu verhindern. Auf diese Weise kann der Materialstrang 2 durch die Kapselungseinrichtung 9 seitlich gekapselt werden. Zusätzlich oder alternativ kann, wie in dem Ausführungsbeispiel in 7 die Düseneinrichtung 1 als Teil der Kapselungseinrichtung 9 ausgebildet sein, um ein ungewolltes Austreten des Materialstrangs nach vorne oder in Auftragsrichtung zu verhindern. Dabei ist die Düseneinrichtung 1 an der Vorderseite entsprechend verlängert, um eine Grenze für den Materialstrang 2 zu bilden, so dass dieser nicht ungewollt über die Vorderseite der Düseneinrichtung 1 hinausfließen kann. Die Auftrageeinrichtung 5 und deren Düseneinrichtung 1 sowie die Formungselemente 3 und die Kapselungseinrichtung 9 sind relativ zu der Unterlage 101, hier der Bauplattform 6, zusätzlich zumindest in Y-Richtung beweglich ausgebildet, um den Materialstrang 2 in mehreren Schichten auf die Bauplattform 6 übereinander aufbringen zu können.In the embodiment in 7 is a plate as part of the encapsulation device 9 on each side of the material strand 2 provided and, for example, with the respective side of the material strand 2 arranged shaping element 3 and / or the nozzle device 1 coupled to a lateral leakage of the material strand 2 to prevent. In this way, the material strand 2 through the encapsulation device 9 be encapsulated laterally. Additionally or alternatively, as in the embodiment in FIG 7 the nozzle device 1 as part of the encapsulation device 9 be formed to prevent accidental leakage of the material strand forward or in the order direction. In this case, the nozzle device 1 lengthened at the front accordingly, to set a limit to the material strand 2 so that it does not accidentally over the front of the nozzle device 1 can flow out. The applicator 5 and their nozzle device 1 as well as the shaping elements 3 and the encapsulation device 9 are relative to the pad 101 , here the build platform 6 , additionally designed to be movable at least in the Y-direction, around the material strand 2 in several layers on the construction platform 6 to be able to apply one above the other.

Weiter ist in 8 eine sechste Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 zur Herstellung eines Bauteils aus wenigstens einem Materialstrang 2 gemäß der Erfindung gezeigt.Next is in 8th A sixth embodiment of the manufacturing device 100 for producing a component from at least one material strand 2 shown according to the invention.

Die sechste Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 gemäß 8 unterscheidet sich dabei von der fünften in 7 dargestellten Ausführungsform dadurch, dass das seitliche Formungselement 3 auf der Höhe der Auftrageeinrichtung 5 und deren Düseneinrichtung 1 angeordnet ist. Auf diese Weise wird der Materialstrang 2 beim Auftragen durch das seitlich angeordnete Formungselement 3 zusätzlich geformt, z. B. geglättet und/oder komprimiert. Der Materialstrang 2 oder sein Material füllt dabei den Hohlraum auf, welcher aus der durch die darunterliegende bereits aufgebrachte Schicht des Materialstrangs 2 und die beiden seitlichen Formungselemente 3 gebildet wird.The sixth embodiment of the manufacturing apparatus 100 according to 8th differs from the fifth in 7 illustrated embodiment in that the lateral shaping element 3 at the height of the applicator 5 and their nozzle device 1 is arranged. In this way, the material strand 2 when applied by the laterally arranged forming element 3 additionally shaped, z. B. smoothed and / or compressed. The material strand 2 or his material fills up the cavity, which from the underlying by the underlying already applied layer of the material strand 2 and the two lateral shaping elements 3 is formed.

Das auf der Oberseite des Materialstrangs 2 angeordnete Formungselement 3 ist nachgeschaltet oder hinter der Auftrageeinrichtung 5 und deren Düseneinrichtung 1 angeordnet und formt und/oder komprimiert dem entsprechend den Materialstrang 2 nachdem er aufgetragen wurde. Die Auftrageeinrichtung 5 und deren Düseneinrichtung 1, sowie die Formungselemente 3 sind ebenfalls wie in 7 relativ zu der Unterlage 101, hier der Bauplattform 6, zusätzlich zu der Z-Richtung zumindest in Y-Richtung beweglich ausgebildet, um den Materialstrang 2 in mehreren Schichten zumindest übereinander auf die Bauplattform 6 aufzubringen.That on top of the material strand 2 arranged forming element 3 is downstream or behind the applicator 5 and their nozzle device 1 arranged and shaped and / or compressed according to the material strand 2 after being applied. The applicator 5 and their nozzle device 1 , as well as the shaping elements 3 are also like in 7 relative to the pad 101 , here the build platform 6 , in addition to the Z-direction, at least in the Y-direction movable formed around the strand of material 2 in several layers at least one above the other on the construction platform 6 applied.

In 9 ist eine siebte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 zur Herstellung eines Bauteils aus wenigstens einem Materialstrang 2 gemäß der Erfindung gezeigt.In 9 is a seventh embodiment of the manufacturing apparatus 100 for producing a component from at least one material strand 2 shown according to the invention.

Die siebte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 gemäß 9 unterscheidet sich dabei beispielsweise von der zweiten in 2 dargestellten Ausführungsform dadurch, dass kein Formungselement auf der Oberseite des Materialstrangs 2 vorgesehen ist. Des Weiteren ist in 9 diese Düseneinrichtung 1 derart ausgebildet, dass der Materialstrang 2 nicht in Z-Richtung aufgetragen wird, sondern senkrecht dazu oder in Y-Richtung. Das Auftragen des Materialstrangs 2 in Y-Richtung erfolgt auch senkrecht zu der Auftragsrichtung des Materialstrangs 2 durch die Düseneinrichtung entlang der X-Achse. Auf diese Weise kann sehr einfach der Materialstrang 2 in der Höhe aufgetragen werden und so eine besonders hohe Schicht bilden. Des Weiteren kann der Austritt der Düseneinrichtung 1 für den Austritt des Materialstrangs 2 in 9 optional mit einer Begrenzung oder Abschirmung 8 auf der Oberseite versehen sein, welche ein ungewolltes Austreten des Materials nach oben verhindert.The seventh embodiment of the manufacturing apparatus 100 according to 9 differs, for example, from the second in 2 illustrated embodiment in that no shaping element on top of the material strand 2 is provided. Furthermore, in 9 this nozzle device 1 designed such that the material strand 2 is not applied in the Z direction, but perpendicular thereto or in the Y direction. The application of the material strand 2 in the Y direction also takes place perpendicular to the application direction of the material strand 2 through the nozzle means along the X-axis. In this way, very easily the material strand 2 be applied in height and thus form a particularly high layer. Furthermore, the outlet of the nozzle device 1 for the exit of the material strand 2 in 9 optional with a limitation or shielding 8th be provided on the top, which prevents unwanted leakage of the material upwards.

Des Weiteren fungiert das seitlich angeordnete Formungselement 3 zusätzlich als Gegenhalter 13, um das seitliche Wegfließen des Materialstrangs 2 zu verhindern und eine seitliche Begrenzung für den Materialstrang 2 zu bilden. Das Formungselement 3 ist dabei beispielsweise auf der Höhe der Düseneinrichtung 1 angeordnet.Furthermore, the laterally arranged forming element acts 3 additionally as a counterpart 13 to the lateral flow away of the material strand 2 to prevent and a lateral boundary for the material strand 2 to build. The forming element 3 is for example at the height of the nozzle device 1 arranged.

Des Weiteren ist in dem Ausführungsbeispiel in 9 das Formungselement 3 als drehbare Walze vorgesehen. Die Walze ist dabei mit ihrer Längsachse 102 in Y-Richtung angeordnet und um diese aktiv drehbar mittels eines nicht dargestellten Aktuators, beispielsweise eines Elektromotors, und/oder passiv drehbar ausgebildet. Für eine passive Drehung der Walze ist diese drehbar gelagert und wird durch Reibungskontakt mit dem Materialstrang 2 gedreht. Optional kann die Walze an ihrer Außenseite mit zusätzlichen Strukturierungselementen 103, z. B. in Form von Vorsprüngen, versehen sein, zum Strukturieren des Materialstrangs 2.Furthermore, in the embodiment in FIG 9 the shaping element 3 provided as a rotatable roller. The roller is with its longitudinal axis 102 arranged in the Y direction and this actively rotatable by means of an actuator, not shown, for example, an electric motor, and / or passively rotatably formed. For a passive rotation of the roller this is rotatably mounted and is made by frictional contact with the material strand 2 turned. Optionally, the roller on its outside with additional structuring elements 103 , z. Example in the form of protrusions, be provided for structuring the material strand 2 ,

Durch eine entsprechende Gestaltung der Strukturierungselemente 103 der Formungselemente 3 bzw. durch Anbringen solcher Strukturierungselemente 103, z. B. in Form von Vorsprüngen, an dem Formungselement 3 können beispielsweise zusätzliche Vertiefungen in den Materialstrang 2 eingebracht werden, was insbesondere beim Leichtbau von Vorteil ist.By an appropriate design of structuring elements 103 the shaping elements 3 or by attaching such structuring elements 103 , z. B. in the form of protrusions, on the forming element 3 For example, additional depressions in the material strand 2 be introduced, which is particularly advantageous in lightweight construction.

Sind die Strukturierungselemente 103 fest an dem Formungselement 3 angebracht und sollen beispielsweise zusätzliche Vertiefungen oder Taschen in die Materialstränge 2 eingebracht werden, so sollte das jeweilige Formungselement 3 vorzugsweise rotierend vorgesehen sein. Des Weiteren sollte die Geschwindigkeit auf der Mantelfläche des Formungselements 3 der Auftragsgeschwindigkeit entsprechen, mit welcher der Materialstrang 2 auf eine Unterlage 101 aufgetragen wird.Are the structuring elements 103 firmly on the forming element 3 attached and should, for example, additional depressions or pockets in the material strands 2 are introduced, so should the respective shaping element 3 preferably be provided rotating. Furthermore, the speed should be on the lateral surface of the molding element 3 the order speed with which the material strand 2 on a pad 101 is applied.

Beispiele für zusätzliche Strukturierungen des Materialstrangs 2 sind im Folgenden in den 10 bis 16 gezeigt.Examples of additional structuring of the material strand 2 are below in the 10 to 16 shown.

In 10 ist ein Materialstrang 2 dargestellt, welcher, wie zuvor beschrieben, aus mit einem Bindermaterial versehenen Partikeln besteht und in mehreren Schichten 7 übereinander auf eine nicht dargestellte Unterlage, z. B. eine Bauplattform, aufgetragen wird. Dabei wird der Materialstrang 2 mittels eines Formungselements 3 geformt. Das Formungselement 3 ist in dem Ausführungsbeispiel in 10 als eine um ihre Längsachse rotierende Walze ausgebildet, welche z. B. auf der Oberseite des Materialstrangs 2 angeordnet ist und deren Längsachse beispielsweise in X-Richtung verläuft. Weiter ist die Walze auf ihrer Außenseite mit zusätzlichen Strukturierungselementen 103 ausgebildet. Die Strukturierungselemente 103 sind dabei beispielweise als halbkugelförmige Vorsprünge an dem Umfang der Walze angeordnet, um entsprechende halbkugelförmige Vertiefungen 10 in den Materialstrang 2 einzubringen.In 10 is a strand of material 2 which, as described above, consists of particles provided with a binder material and in several layers 7 one above the other on a pad, not shown, for. B. a building platform is applied. This is the material strand 2 by means of a shaping element 3 shaped. The forming element 3 is in the embodiment in 10 designed as a rotating about its longitudinal axis roll, which z. B. on the top of the material strand 2 is arranged and whose longitudinal axis extends for example in the X direction. Further, the roller is on its outside with additional structuring elements 103 educated. The structuring elements 103 are arranged, for example, as hemispherical projections on the circumference of the roller to corresponding hemispherical depressions 10 in the material strand 2 contribute.

Das Einbringen solcher Vertiefungen in den Materialstrang 2 erfolgt in dem Ausführungsbeispiel in 10 von oben oder in Austrittsrichtung oder Y-Richtung der nicht dargestellten Düseneinrichtung, wobei die Vertiefungen 10 mit der darauffolgenden nächsten Schicht des Materialstrangs 2 verschlossen werden. Die Vertiefungen 10 können dabei beispielsweise zu den Vertiefungen 10 in der darunterliegenden Schicht des Materialstrangs 2 versetzt angeordnet werden, so dass möglichst wenig Material in die darunter liegenden Vertiefungen 10 gedrückt wird. Ebenso können die Vertiefungen 10 zweier Schichten des Materialstrangs 2 statt versetzt auch fluchtend zueinander angeordnet sein, je nach Funktion und Einsatzzweck.The introduction of such depressions in the material strand 2 takes place in the embodiment in 10 from above or in the exit direction or Y-direction of the nozzle device, not shown, wherein the recesses 10 with the next succeeding layer of the material strand 2 be closed. The wells 10 can do it for example, to the wells 10 in the underlying layer of the material strand 2 be arranged offset so that as little material as possible in the underlying recesses 10 is pressed. Likewise, the depressions 10 two layers of the material strand 2 instead of offset also be aligned with each other, depending on the function and purpose.

In den 11 und 12 ist ein weiterer zuvor beschriebener Materialstrang 2 dargestellt, welcher in mehreren Schichten übereinander auf eine nicht dargestellte Unterlage, z. B. eine Bauplattform, aufgetragen wird. Dabei wird der Materialstrang 2 mittels mehrerer Formungselemente 3 zusätzlich geformt. Ein Formungselement 3 ist in dem Ausführungsbeispiel in 11 dabei auf der Oberseite des Materialstrangs 2 angeordnet und ebenfalls als eine um ihre Längsachse rotierende Walze ausgebildet, wobei die Längsachse beispielsweise in X-Richtung verläuft. Weiter ist jeweils eine rotierende Walze als Formungselement 3 auf einer oder beiden Seiten des Materialstrangs 2 angeordnet, wie in der Schnittansicht A-A in 12 gezeigt ist, um den Materialstrang 2 nicht nur auf der Oberseite sondern auch seitlich mit entsprechenden Vertiefungen als Strukturierung zu versehen. Zur besseren Übersichtlichkeit sind die seitlichen Walzen in 11 und die Walze auf der Oberseite in 12 weggelassen.In the 11 and 12 is another previously described strand of material 2 shown, which in several layers one above the other on a pad, not shown, for. B. a building platform is applied. This is the material strand 2 by means of several shaping elements 3 additionally shaped. A shaping element 3 is in the embodiment in 11 doing so on the top of the material strand 2 arranged and also designed as a rotating about its longitudinal axis roller, wherein the longitudinal axis extends, for example in the X direction. Next is in each case a rotating roller as a shaping element 3 on one or both sides of the material strand 2 arranged as in the sectional view AA in 12 shown is the material strand 2 not only on the top but also laterally with corresponding recesses as structuring to provide. For better clarity, the side rollers are in 11 and the roller on the top in 12 omitted.

Auf diese Weise kann der Materialstrang 2 mit einer zusätzlichen Wabenstruktur, z. B. Honigwabenstruktur, oder wabenähnlichen Struktur versehen werden, wie in 11 gezeigt ist. Eine solche Wabenstruktur ist besonders im Leichtbau von Vorteil. Die Strukturierungselemente 103, mit welchen die Walze auf der Oberseite und die beiden Walzen auf den gegenüberliegenden Seiten des Materialstrangs 2 versehen sind, weisen z. B. prismatische oder pyramidenförmige Vorsprünge auf.In this way, the material strand 2 with an additional honeycomb structure, e.g. Honeycomb structure, or honeycomb-like structure, as in 11 is shown. Such a honeycomb structure is particularly advantageous in lightweight construction. The structuring elements 103 with which the roller on the top and the two rollers on the opposite sides of the material strand 2 are provided, have z. B. prismatic or pyramidal projections on.

Zur Erzeugung besonders leichter Strukturen kann es sinnvoll sein die zusätzliche Strukturierung von oben und wenigstens einer oder beider Seiten des Materialstrangs 2 vorzunehmen, wie zuvor in 11 und 12, gezeigt ist. Zur Realisierung einer hohen Materialeinsparung und somit eine enge Anordnung der wabenförmigen Vertiefungen ist eine Strukturierung der Oberseite des Materialstrangs 2 hilfreich. Hier sollte die nachfolgende Schicht möglichst exakt zur darunterliegenden Schicht des Materialstrangs 2 ausgerichtet werden. In den 11 und 12 ist die seitliche Strukturierung des Materialstrangs 2 symmetrisch. Die Vertiefungen sind auf den Seiten des Materialstrangs 2 einander gegenüberliegend vorgesehen.To produce particularly light structures, it may be useful to have the additional structuring from above and at least one or both sides of the material strand 2 to make, as previously in 11 and 12 , is shown. To realize a high material saving and thus a close arrangement of the honeycomb-shaped recesses is a structuring of the top of the material strand 2 helpful. Here, the following layer should be as exactly as possible to the underlying layer of the material strand 2 be aligned. In the 11 and 12 is the lateral structuring of the material strand 2 symmetrical. The depressions are on the sides of the strand of material 2 provided opposite each other.

In der Variante, wie sie in 13 gezeigt ist, sind die Vertiefungen 10 auf den Seiten des Materialstrangs 2 unsymmetrisch angeordnet. Die Vertiefungen 10 sind auf den gegenüberliegenden Seiten des Materialstrangs 2 zueinander versetzt angeordnet. Bei einer solchen unsymmetrischen Anordnung der Vertiefungen 10 ergibt sich eine größere Materialeinsparung.In the variant, as in 13 shown are the wells 10 on the sides of the material strand 2 arranged asymmetrically. The wells 10 are on the opposite sides of the strand of material 2 arranged offset from one another. In such an asymmetrical arrangement of the wells 10 results in a greater material savings.

Durch die rotierende Bewegung der zuvor beschriebenen Formungselemente 3 können keine tiefen Vertiefungen, z. B. zylindrische oder prismatische Vertiefungen, oder Taschen in dem Materialstrang 2 eingebracht werden. Abhilfe schaffen hier bewegliche oder verschiebliche Formungselemente 3, die beispielsweise Strukturierungselemente 103 aufweisen, die von oben oder in Y-Richtung und/oder von wenigstens einer Seite oder in X-Richtung beweglich oder verschieblich sind. Die Strukturierungselemente 103 können dabei mit zusätzlichen Formschrägen versehen werden. Beispiele für Formungselemente 3 und ihre Strukturierungselemente 103 zur Erzeugung von z. B. zylindrischen oder prismatischen Vertiefungen sind in nachfolgenden 14 bis 16 gezeigt.By the rotating movement of the previously described shaping elements 3 can not deep recesses, z. As cylindrical or prismatic wells, or pockets in the material strand 2 be introduced. Remedy here movable or movable shaping elements 3 , for example structuring elements 103 which are movable or displaceable from above or in the Y direction and / or from at least one side or in the X direction. The structuring elements 103 can be provided with additional draft. Examples of shaping elements 3 and their structuring elements 103 for the production of z. B. cylindrical or prismatic recesses are in subsequent 14 to 16 shown.

In 14 ist eine achte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 zur Herstellung eines Bauteils aus wenigstens einem Materialstrang 2 gemäß der Erfindung gezeigt.In 14 is an eighth embodiment of the manufacturing apparatus 100 for producing a component from at least one material strand 2 shown according to the invention.

Für die Erzeugung einer z. B. zylindrischen oder prismatischen Vertiefung 10 ist das Formungselement 3, z. B. ein Schlitten, vorzugsweise mit einem oder mehreren Strukturierungselementen 103 versehen, die nach dem Aufbringen des Materialstrangs 2 in den Materialstrang 2 rein- und rausbewegbar sind, wobei der zurückgelegte Weg des Formungselements 3 während der Materialformung in Auftragsrichtung oder Y-Richtung oder alternativ in Seitenrichtung oder X-Richtung möglichst klein ist. Das Formungselement 3 in Form eines Schlittens bewegt sich dabei entlang der Oberseite des Materialstrangs 2 einmal auf und ab in Y-Richtung und des Weiteren in der Auftragsrichtung oder Z-Richtung der Auftrageeinrichtung 5 und deren Düseneinrichtung 1 mit.For the generation of a z. B. cylindrical or prismatic recess 10 is the shaping element 3 , z. As a carriage, preferably with one or more structuring elements 103 provided after the application of the material strand 2 in the material strand 2 can be moved in and out, the distance covered by the forming element 3 during material formation in the application direction or Y-direction or alternatively in the lateral direction or X-direction is as small as possible. The forming element 3 in the form of a carriage moves along the top of the material strand 2 once up and down in the Y direction and further in the application direction or Z direction of the applicator 5 and their nozzle device 1 With.

Die achte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 gemäß 14 unterscheidet sich beispielsweise von der zweiten in 2 dargestellten Ausführungsform dadurch, dass als Formungselemente 3 auf der Oberseite des Materialstrangs 2 der Schlitten mit zwei Strukturierungselementen 103 versehen ist, welche in Y-Richtung in und aus dem Materialstrang 2 herausbewegbar sind, um den Materialstrang 2 zusätzlich zu strukturieren. Dazu werden durch das Ein- und Ausfahren der Strukturierungselemente 103 in den Materialstrang 2 Vertiefungen 10 in die Oberseite des Materialstrangs 2 eingebracht. Der Schlitten als Formungselement 3 bewegt sich dabei mit der Düseneinrichtung 1 mit, während die Strukturierungselemente 103 in den Materialstrang 2 ein- und ausgefahren werden, um diesen mit den Vertiefungen 10 zu versehen. Durch das Ein- und Ausfahren der Strukturierungselemente 103 in den Materialstrang 2 können auch z. B. zylindrische Vertiefungen oder Vertiefungen mit jedem anderen konstanten Querschnitt problemlos in dem Materialstrang 2 ausgebildet werden.The eighth embodiment of the manufacturing apparatus 100 according to 14 differs for example from the second in 2 illustrated embodiment in that as shaping elements 3 on top of the material strand 2 the carriage with two structuring elements 103 is provided, which in Y-direction in and out of the material strand 2 are moved out to the strand of material 2 in addition to structure. These are by the input and Extending the structuring elements 103 in the material strand 2 wells 10 in the top of the material strand 2 brought in. The carriage as a shaping element 3 moves with the nozzle device 1 with, while the structuring elements 103 in the material strand 2 be extended and retracted to this with the wells 10 to provide. By extending and retracting the structuring elements 103 in the material strand 2 can also z. B. cylindrical recesses or depressions with any other constant cross-section easily in the material strand 2 be formed.

Des Weiteren weist in 14 die Düseneinrichtung 1 auf ihrer Vorderseite einen Gegenhalter 13 auf, der verhindert, dass der Materialstrang 2 nach vorne oder in Auftragsrichtung (Z-Richtung) aus der Düseneinrichtung 1 ungewollt wegfließen kann.Furthermore, points in 14 the nozzle device 1 on its front a backstop 13 on, which prevents the strand of material 2 forward or in the application direction (Z direction) from the nozzle device 1 can flow away unintentionally.

Auf diese Weise kann eine Schicht eines Materialstrangs 2 mit Vertiefungen 10, z. B. zylindrischen und/oder prismatischen Vertiefungen versehen werden, wobei Vertiefungen 10 der Schicht mit der nächsten Schicht des Materialstrangs 2 verschlossen werden können. Die Vertiefungen 10 der Schichten können, wie in 14 gezeigt, beispielsweise versetzt zueinander angeordnet sein.In this way, a layer of a material strand 2 with depressions 10 , z. B. cylindrical and / or prismatic recesses are provided, wherein recesses 10 the layer with the next layer of the material strand 2 can be closed. The wells 10 of the layers can, as in 14 shown, for example, offset from one another.

Statt auf der Oberseite kann der Schlitten als Formungselement 3 auch auf der Vorderseite des Materialstrangs 2 vorgesehen werden, ähnlich wie in nachfolgender 15, wobei die beiden Formungselemente 3 dabei in die Vorderseite des Materialstrangs 2 ein- und ausfahrbar sind, um diesen zu strukturieren. Auch kann wenigstens ein Schlitten zusätzlich oder alternativ als Formungselement 3 mit wenigstens einem Strukturierungselement auf wenigstens einer Seite des Materialstrangs 2 vorgesehen sein und sein Strukturierungselement 103 von der Seite in den Materialstrang 2 ein- und ausfahren, um diesen zusätzlich zu strukturieren.Instead of on the top of the carriage as a shaping element 3 also on the front of the material strand 2 be provided, similar to the following 15 , wherein the two shaping elements 3 while in the front of the material strand 2 are retractable and extendable to structure this. Also, at least one slide additionally or alternatively as a shaping element 3 with at least one structuring element on at least one side of the material strand 2 be provided and its structuring element 103 from the side into the material strand 2 move in and out to structure this additionally.

In 15 ist eine neunte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 zur Herstellung eines Bauteils aus wenigstens einem Materialstrang 2 gemäß der Erfindung gezeigt.In 15 is a ninth embodiment of the manufacturing apparatus 100 for producing a component from at least one material strand 2 shown according to the invention.

Die neunte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 gemäß 15 unterscheidet sich beispielsweise von der achten in 14 dargestellten Ausführungsform dadurch, dass zwei Strukturierungselemente 103 an einer Frontplatte 104 als Formungselement 3 vorgesehen sind, die sich in Auftragsrichtung oder Z-Richtung vor dem aufgebrachten Materialstrang 2 befindet. Die Frontplatte 104 kann z. B. an oder vor der Düseneinrichtung 1 vorgesehen sein. Des Weiteren sind die Strukturierungselemente 103 an der Frontplatte 104 in die Außen- oder Vorderseite des Materialstrangs 2 ein- und ausfahrbar, wie in 14 gezeigt ist. Die Frontplatte 104 kann hierbei optional zusätzlich als Gegenhalter 13 dienen, welcher ein Herausfließen des Materialstrangs 2 in Auftragsrichtung oder Z-Richtung an der Düseneinrichtung 1 vorbei verhindert.The ninth embodiment of the manufacturing apparatus 100 according to 15 differs, for example, from the eighth in 14 illustrated embodiment in that two structuring elements 103 on a front panel 104 as a shaping element 3 are provided, in the application direction or Z-direction before the applied material strand 2 located. The front panel 104 can z. B. on or in front of the nozzle device 1 be provided. Furthermore, the structuring elements 103 on the front panel 104 in the outer or front of the material strand 2 retractable and extendable, as in 14 is shown. The front panel 104 can optionally also be used as an anvil 13 serve, which is a flow out of the material strand 2 in the application direction or Z direction on the nozzle device 1 prevented over.

Beispielsweise bewegen sich die Strukturierungselemente 103 mit einer Geschwindigkeit in Bezug zu dem Formungselement 3, hier der Frontplatte 104, die z. B. der Geschwindigkeit der Auftrageeinrichtung 5 entspricht und dieser entgegengesetzt ist. In Bezug auf den aufgetragenen Materialstrang 2 bleiben somit die Strukturierungselemente 103 stehen. Nur wenn eine Zwischenwand erzeugt werden soll, werden die Strukturierungselemente 103 zurückgezogen und bleiben in der Frontplatte 104 so lange, bis die gewünschte Stärke der Zwischenwand erzeugt ist. Anschließend fahren die Strukturierungselemente 103 wieder mit der oben beschriebenen Bewegung aus der Frontplatte 104 heraus in den Materialstrang 2. Bleiben die Strukturierungselemente 103 fest ausgefahren, so können Hohlräume in der jeweiligen Schicht des Materialstrangs 2 erzeugt werden.For example, the structuring elements move 103 at a speed relative to the forming element 3 , here the front panel 104 that z. B. the speed of the applicator 5 corresponds and this is opposite. In terms of the applied strand of material 2 thus remain the structuring elements 103 stand. Only if an intermediate wall is to be created, the structuring elements 103 retired and stay in the front panel 104 until the desired thickness of the intermediate wall is created. Then drive the structuring elements 103 again with the movement described above from the front panel 104 out into the material strand 2 , Stay the structuring elements 103 firmly extended, so can voids in the respective layer of the material strand 2 be generated.

Es können so mehrere Schichte des Materialstrangs 2 mit abgeschlossenen Kammern übereinander gebildet werden, wie in 15 gezeigt ist, was insbesondere im Leichtbau von Vorteil ist. Ebenso kann der Materialstrang nicht nur in Schichten übereinander sondern zusätzlich oder alternativ auch in Schichten oder Lagen nebeneinander angeordnet werden zum Ausbilden eines flächigen Bauteils.It can be more layers of the material strand 2 be formed with closed chambers on top of each other, as in 15 is shown, which is particularly advantageous in lightweight construction. Likewise, the material strand can be arranged not only in layers one above the other but additionally or alternatively in layers or layers next to each other to form a planar component.

In 16 ist eine zehnte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 zur Herstellung eines Bauteils aus wenigstens einem Materialstrang 2 gemäß der Erfindung gezeigt. Der Materialstrang 2 in 16 ist dabei von oben gezeigt.In 16 is a tenth embodiment of the manufacturing apparatus 100 for producing a component from at least one material strand 2 shown according to the invention. The material strand 2 in 16 is shown from above.

Die zehnte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 gemäß 16 unterscheidet sich beispielsweise von der neunten in 15 dargestellten Ausführungsform dadurch, dass ein Formungselement 3 an wenigstens einer Seite des Materialstrangs 2 vorgesehen ist, wobei das Formungselement 3 aus zwei zueinander versetzten rotierenden Teilen, hier Scheiben 14, besteht. Dabei sind Strukturierungselemente 103 vorgesehen, die z. B. über zwei Achsen 16 und eine feststehendes Element 15 mit den beiden Scheiben 14 derart gekoppelt sind, dass sie in und aus dem Materialstrang 2 herausbeweglich sind.The tenth embodiment of the manufacturing apparatus 100 according to 16 differs, for example, from the ninth in 15 illustrated embodiment in that a shaping element 3 on at least one side of the strand of material 2 is provided, wherein the shaping element 3 from two mutually offset rotating parts, here discs 14 , consists. These are structuring elements 103 provided, the z. B. over two axes 16 and a fixed element 15 with the two discs 14 coupled so that they are in and out of the strand of material 2 are movable out.

Bei dem in 16 gezeigten Ausführungsbeispiel bewegt und insbesondere rotiert das Formungselement 3 während seine Strukturierungselemente 103 ihre Ausrichtung beibehalten. Das wird in 16 dadurch erreicht, dass die Strukturierungselemente 103, wie zuvor beschrieben, über z. B. zwei Achsen 16 an den verschiedenen Scheiben 14 befestigt sind, wobei die beiden Scheiben 14 zueinander versetzt angeordnet sind. Die beiden Scheiben 14 sind beispielsweise in einem festen Abstand zueinander drehbar gelagert. Beispielsweise werden beide Scheiben 14 über einen nicht dargestellten Aktuator, z. B. Motor, synchron bewegt, so dass durch die Bewegung des Formungselements 3 mit der Auftrageeinrichtung 5 die Strukturierungselemente 103 zumindest an einer Position keine Bewegung in Auftragsrichtung in Bezug zu dem Materialstrang 2 ausführen. Durch diese Aufhängung der Formungselemente 3 werden diese in den Materialstrang 2 gedrückt und auch wieder aus diesem herausgezogen, ohne dass die Strukturierungselemente 3 ihre Richtung ändern. Dadurch können Vertiefungen mit einem beliebigen konstanten Querschnitt erzielt werden, beispielsweise zylindrische Vertiefungen usw..At the in 16 shown embodiment moves and in particular rotates the shaping element 3 while its structuring elements 103 maintain their alignment. That will be in 16 achieved by the structuring elements 103 , as described above, about z. B. two axes 16 at the different discs 14 are attached, with the two discs 14 arranged offset from each other. The two discs 14 For example, are rotatably mounted at a fixed distance from each other. For example, both discs are 14 via an actuator, not shown, for. B. motor, synchronously moved, so that by the movement of the shaping element 3 with the applicator 5 the structuring elements 103 at least at one position, no movement in the direction of application in relation to the material strand 2 To run. By this suspension of the shaping elements 3 these are in the material strand 2 pressed and again pulled out of this without the structuring elements 3 change direction. As a result, recesses can be achieved with any constant cross-section, such as cylindrical depressions, etc ..

In einer weiteren Variante können statt Scheiben 14 auch nicht dargestellte längliche Formungselemente verwendet werden.In another variant, instead of slices 14 also not shown elongated shaping elements are used.

In noch einer weiteren Variante kann ein nicht dargestelltes Förderband verwendet werden, aus welchem die Strukturierungselemente in den Materialstrang ein- und ausfahren können.In yet another variant, a non-illustrated conveyor belt can be used, from which the structuring elements can enter and exit the material strand.

In 17 ist eine elfte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 zur Herstellung eines Bauteils aus wenigstens einem Materialstrang 2 gemäß der Erfindung gezeigt.In 17 is an eleventh embodiment of the manufacturing apparatus 100 for producing a component from at least one material strand 2 shown according to the invention.

Die elfte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 gemäß 17 unterscheidet sich dabei beispielsweise von der siebten in 9 dargestellten Ausführungsform dadurch, dass statt des in 9 seitlich angeordnete Formungselements ein eigener seitlich angeordneter Gegenhalter 13 vorgesehen ist, um das seitliche Wegfließen des Materialstrangs 2 zu verhindern und eine seitliche Begrenzung für den Materialstrang 2 zu bilden. Zusätzliche Formungselemente beispielsweise zum Glätten oder zum Strukturieren des Materialstrangs 2 sind in 17 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Die Düseneinrichtung 1 der Auftrageeinrichtung 5 ist in 17 derart ausgebildet, dass sie den Materialstrang 2 seitlich oder in X-Richtung auf eine Unterlage 101 aufträgt. Der Gegenhalter 13 auf der gegenüberliegenden Seite der Düseneinrichtung 1 verhindert dabei, wie zuvor beschrieben, ein seitliches oder in X-Richtung erfolgendes Wegfließen des Materialstrangs 2.The eleventh embodiment of the manufacturing apparatus 100 according to 17 differs, for example, from the seventh in 9 illustrated embodiment in that instead of in 9 laterally arranged forming element has its own laterally arranged counter holder 13 is provided to the lateral flow away of the material strand 2 to prevent and a lateral boundary for the material strand 2 to build. Additional shaping elements, for example, for smoothing or structuring of the material strand 2 are in 17 not shown for reasons of clarity. The nozzle device 1 the applicator 5 is in 17 designed so that they the material strand 2 laterally or in the X direction on a base 101 applying. The counterpart 13 on the opposite side of the nozzle device 1 prevents, as described above, a lateral or in the X-direction path flowing away the material strand 2 ,

Des Weiteren ist in 18 eine zwölfte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 zur Herstellung eines Bauteils aus wenigstens einem Materialstrang 2 gemäß der Erfindung gezeigt.Furthermore, in 18 a twelfth embodiment of the manufacturing apparatus 100 for producing a component from at least one material strand 2 shown according to the invention.

Die zwölfte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 gemäß 18 unterscheidet sich dabei beispielsweise von der siebten in 9 dargestellten Ausführungsform dadurch, dass das Auftragen des Materialstrangs 2 von zwei Seiten in X-Richtung erfolgt, statt nur von einer Seite wie in 9. Formungselemente zum zusätzlichen Formen des Materialstrangs 2 sind in 18 ebenfalls aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Die Auftrageeinrichtung 5 und ihre Düseneinrichtung 1 tragen den Materialstrang seitlich oder in X-Richtung auf und sind des Weiteren wenigstens in Y-Richtung oder senkrecht zu der Unterlage 101 bewegbar. Auf diese Weise kann sehr einfach der Materialstrang 2 in der Höhe aufgetragen werden und so eine besonders hohe Schicht erzielt werden, wie in 18 gezeigt ist. Zusätzlich kann die Auftrageeinrichtung 5 und deren Düseneinrichtung 1 auch in Z-Richtung und/oder X-Richtung verfahrbar ausgebildet sein.The twelfth embodiment of the manufacturing apparatus 100 according to 18 differs, for example, from the seventh in 9 illustrated embodiment in that the application of the material strand 2 from two sides in the X direction, instead of just from one side as in 9 , Shaping elements for additional shaping of the material strand 2 are in 18 also not shown for reasons of clarity. The applicator 5 and their nozzle device 1 carry the strand of material laterally or in the X direction and are further at least in the Y direction or perpendicular to the pad 101 movable. In this way, very easily the material strand 2 be applied in height and so a particularly high layer can be achieved, as in 18 is shown. In addition, the applicator 5 and their nozzle device 1 be formed movable in the Z direction and / or X-direction.

In 19 ist eine dreizehnte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 zur Herstellung eines Bauteils aus wenigstens einem Materialstrang 2 gemäß der Erfindung gezeigt.In 19 is a thirteenth embodiment of the manufacturing apparatus 100 for producing a component from at least one material strand 2 shown according to the invention.

Die dreizehnte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 gemäß 19 unterscheidet sich dabei beispielsweise von der siebten in 9 dargestellten Ausführungsform dadurch, dass die Düseneinrichtung 1 der Auftrageeinrichtung 5 vor dem Materialstrang 2 angeordnet ist und das Material des Materialstrangs 2 gegen die Auftragsrichtung oder Z-Richtung ausgegeben werden kann. Hierbei ist kein Formungselement als Gegenhalter wie in 9 notwendig. Zumindest die Düseneinrichtung 1 ist zusätzlich wenigstens in Y-Richtung oder senkrecht zu der Unterlage 101, z. B. Bauplattform 6, beweglich, so dass der Materialstrang 2 in mehreren Schichten übereinander angeordnet werden kann. Des Weiteren kann die Düseneinrichtung 1 zumindest zusätzlich oder alternativ in X-Richtung verfahrbar ausgebildet sein zum Auftragen von mehreren Schichten nebeneinander.The thirteenth embodiment of the manufacturing apparatus 100 according to 19 differs, for example, from the seventh in 9 illustrated embodiment in that the nozzle device 1 the applicator 5 in front of the material strand 2 is arranged and the material of the material strand 2 can be output against the application direction or Z-direction. Here is no shaping element as a counterhold as in 9 necessary. At least the nozzle device 1 is additionally at least in the Y direction or perpendicular to the pad 101 , z. B. Construction platform 6 , movable, so that the material strand 2 can be arranged one above the other in several layers. Furthermore, the nozzle device 1 at least additionally or alternatively be designed to be movable in the X direction for applying several layers next to each other.

Zusätzlich kann auch ein Verkippen oder Neigen der Düseneinrichtung 1 in den Ausführungsformen in 17, 18 und 19 z. B. zu der Y-Achse oder Senkrechten vorgesehen sein, wie zuvor beispielhaft mit Bezug auf die 3 bis 6 beschrieben wurde.In addition, tilting or tilting of the nozzle device can also occur 1 in the embodiments in 17 . 18 and 19 z. B. to the Y-axis or perpendicular, as previously exemplified with reference to the 3 to 6 has been described.

Falls die Schichten des Materialstrangs 2 sich bei der Erzeugung der Schichten kreuzen, sind die Düseneinrichtung 1 und/oder der nicht dargestellte Gegenhalter auf der Vorderseite der Düseneinrichtung 1 entfernbar, indem der Gegenhalter beispielsweise nach oben wegfährt, wie durch Doppelpfeile in den 17 bis 19 angedeutet ist.If the layers of the material strand 2 intersect in the generation of the layers are the nozzle device 1 and / or the non-illustrated counter-holder on the front of the nozzle device 1 removable, for example, by the anvil moves upwards, as by double arrows in the 17 to 19 is indicated.

In 20 ist eine vierzehnte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 zur Herstellung eines Bauteils aus wenigstens einem Materialstrang 2 gemäß der Erfindung gezeigt.In 20 is a fourteenth embodiment of the manufacturing apparatus 100 for producing a component from at least one material strand 2 shown according to the invention.

Die vierzehnte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 gemäß 20 unterscheidet sich dabei beispielsweise von der zweiten in 2 dargestellten Ausführungsform dadurch, dass ein Formungselement 3 in Form eines Kerns 18 in der Düseneinrichtung 1 vorgesehen ist zur Erzeugung eines Hohlraums 105 in dem Materialstrang 2. Der Materialstrang 2 und der darin angeordnete Kern 18 sind in 20 zum besseren Verständnis in einer geschnittenen Darstellung gezeigt. Die dahinter bzw. davor liegenden Schichten des Materialstrangs 2, welche nicht dargestellt sind, stützen das Material des Materialstrangs 2 oberhalb des Hohlraums 105 ab.The fourteenth embodiment of the manufacturing apparatus 100 according to 20 differs, for example, from the second in 2 illustrated embodiment in that a shaping element 3 in the form of a nucleus 18 in the nozzle device 1 is intended for generation a cavity 105 in the material strand 2 , The material strand 2 and the core disposed therein 18 are in 20 shown for clarity in a sectional view. The layers behind or upstream of the material strand 2 , which are not shown, support the material of the material strand 2 above the cavity 105 from.

Weiter ist in 21 eine fünfzehnte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 zur Herstellung eines Bauteils aus wenigstens einem Materialstrang 2 gemäß der Erfindung gezeigt. In dem Materialstrang 2, welcher wie zuvor beschrieben aus mit Bindermaterial versehenen Partikeln besteht, werde dabei Hohlräume erzeugt.Next is in 21 a fifteenth embodiment of the manufacturing apparatus 100 for producing a component from at least one material strand 2 shown according to the invention. In the material strand 2 which, as described above, consists of particles provided with binder material, cavities are thereby produced.

Die fünfzehnte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 gemäß 21 unterscheidet sich dabei beispielsweise von der vierzehnten in 20 dargestellten Ausführungsform dadurch, dass der Kern 18 als Formungselement 3 der Düseneinrichtung 1 pulsierend oder abwechselnd in den Materialstrang 2 ein – und ausgefahren wird zur Erzeugung von aufeinanderfolgenden Hohlräumen 105 in dem Materialstrang 2, welche durch Zwischenwände voneinander abgetrennt sind.The fifteenth embodiment of the manufacturing apparatus 100 according to 21 differs, for example, from the fourteenth in 20 illustrated embodiment in that the core 18 as a shaping element 3 the nozzle device 1 pulsating or alternating in the material strand 2 is moved in and out to produce successive cavities 105 in the material strand 2 , which are separated by partitions.

In einer Alternative kann über eine nicht dargestellte Lanze oder ein Rohr in dem Kern 18 ein zusätzliches Füllmaterial in den jeweiligen Hohlraum 105 eingebracht werden. Das Füllmaterial kann dabei z. B. fest, flüssig, gasförmig, pastös oder pulverförmig usw. sein. Beispielsweise kann als Gas Luft in den Hohlraum 105 oder die Hohlkammer gefüllt werden oder als pulverförmiges Material z. B. Sand usw., je nach Funktion und Einsatzzweck. Als festes Material können beispielsweise Fasern in die Hohlräume 105 eingeführt werden usw., je nach Funktion und Einsatzzweck.In an alternative, via a lance, not shown, or a tube in the core 18 an additional filler in the respective cavity 105 be introduced. The filler can be z. As solid, liquid, gaseous, pasty or powdery, etc. For example, as gas can enter the cavity 105 or the hollow chamber are filled or as a powdery material z. As sand, etc., depending on the function and purpose. As a solid material, for example, fibers in the cavities 105 be introduced, etc., depending on the function and purpose.

In 22 ist eine sechzehnte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 zur Herstellung eines Bauteils aus wenigstens einem Materialstrang 2 gemäß der Erfindung gezeigt.In 22 is a sixteenth embodiment of the manufacturing apparatus 100 for producing a component from at least one material strand 2 shown according to the invention.

Die sechzehnte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 gemäß 22 unterscheidet sich dabei beispielsweise von der in 19 dargestellten dreizehnten Ausführungsform dadurch, dass zwei Kerne 18 als Formungselemente 3 in der Düseneinrichtung 1 angeordnet und in Auftragsrichtung oder Z-Richtung abwechselnd oder pulsierend in den Materialstrang 2 ein – und ausfahrbar sind, um diesen mit Hohlräumen 105 zu versehen, welche durch Zwischenwände 106 voneinander getrennt sind. Über eine nicht dargestellte Lanze oder Rohr kann zusätzliches Füllmaterial in den jeweiligen Hohlraum 105 eingebracht werden. Das Füllmaterial kann dabei, wie zuvor beschrieben, fest, flüssig, gasförmig, pastös oder pulverförmig usw. sein. Die Düseneinrichtung 1 kann dabei zusätzlich, wie in 22 gezeigt ist, mit den Formungselementen 3 in Y-Richtung oder senkrecht zu der Unterlage 101 bewegbar sein, zum Auftragen höherer Schichten 7 des Materialstrangs 2 zumindest übereinander. Die Düseneinrichtung 1 in 22 weist des Weiteren optional einen zusätzlichen Gegenhalter 13 auf, der ein nach vorne oder in Z-Richtung Wegfließen des Materialstrangs 2 verhindert. Der Gegenhalter 13 kann dabei optional zusätzlich in Y-Richtung auf und ab beweglich vorgesehen sein, wie mit einem Doppelpfeil in 22 angedeutet ist.The sixteenth embodiment of the manufacturing apparatus 100 according to 22 differs, for example, from the in 19 illustrated thirteenth embodiment in that two cores 18 as forming elements 3 in the nozzle device 1 arranged and alternating in the application direction or Z direction or pulsating in the material strand 2 can be moved in and out with cavities 105 to be provided, which by partitions 106 are separated from each other. About a lance or pipe, not shown, additional filling material in the respective cavity 105 be introduced. The filling material may, as described above, be solid, liquid, gaseous, pasty or pulverulent, etc. The nozzle device 1 can additionally, as in 22 is shown with the shaping elements 3 in the Y direction or perpendicular to the base 101 be movable, for applying higher layers 7 of the material strand 2 at least one above the other. The nozzle device 1 in 22 Furthermore, optionally has an additional counter-holder 13 on, which is a forward or Z-directional flow away of the material strand 2 prevented. The counterpart 13 can be optionally provided in addition to move up and down in the Y direction, as with a double arrow in 22 is indicated.

In 23 ist eine siebzehnte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 zur Herstellung eines Bauteils aus wenigstens einem Materialstrang 2 gemäß der Erfindung gezeigt.In 23 is a seventeenth embodiment of the manufacturing apparatus 100 for producing a component from at least one material strand 2 shown according to the invention.

Die siebzehnte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 gemäß 23 unterscheidet sich dabei beispielsweise von der in 20 dargestellten vierzehnten Ausführungsform dadurch, dass die Düseneinrichtung 1 z. B. zwei Kerne 18 mit Zuführungseinrichtungen 19, z. B. Zuführungsleitungen, im Inneren aufweist, zum Erzeugen eines jeweiligen, insbesondere fortlaufenden, Hohlraums 105 in dem Materialstrang 2 und zum Füllen des Hohlraums 105 mit dem zusätzlichen Füllmaterial 20. Dabei wird als zusätzliches Füllmaterial 20 beispielsweise festes Material wie Fasern, z. B. Endlosfasern, Kurzfasern und/oder Langfasern, Rovings usw., flüssiges, gasförmiges, pastöses und/oder pulverförmiges Material in den jeweiligen Hohlraum 105 durch die Zuführungseinrichtung 19 des Kerns 18 zugeführt. Dadurch kann beispielsweise die Festigkeit des Materialstrangs 2 erhöht und das Gewicht reduziert werden, da der Materialstrang 2 nicht als massives Teil sondern als Materialstrang 2 mit wenigstens einem zumindest teilweise mit einem Füllmaterial gefüllten Hohlraum 105 ausgebildet werden kann.The seventeenth embodiment of the manufacturing apparatus 100 according to 23 differs, for example, from the in 20 illustrated fourteenth embodiment in that the nozzle device 1 z. B. two cores 18 with feeding devices 19 , z. B. supply lines, in the interior, for generating a respective, in particular continuous, cavity 105 in the material strand 2 and for filling the cavity 105 with the additional filling material 20 , It is as an additional filler 20 For example, solid material such as fibers, z. As continuous fibers, short fibers and / or long fibers, rovings, etc., liquid, gaseous, pasty and / or powdery material in the respective cavity 105 by the feeding device 19 of the core 18 fed. As a result, for example, the strength of the material strand 2 increases and the weight can be reduced because of the material strand 2 not as a solid part but as a strand of material 2 with at least one at least partially filled with a filling cavity 105 can be trained.

In dem in 23 gezeigten Ausführungsbeispiel werden beispielsweise Endlosfasern als Füllmaterial 20 von einer mit der jeweiligen Zuführungseinrichtung 19 verbundenen Speichereinrichtung 21 in den Hohlraum 105 des Materialstrangs 2 eingeführt, um diesen zumindest teilweise oder vollständig zu füllen, je nach Funktion und Einsatzzweck.In the in 23 shown embodiment, for example, continuous fibers as filler 20 from one to the respective feeder 19 connected storage device 21 in the cavity 105 of the material strand 2 introduced to fill it at least partially or completely, depending on its function and purpose.

Die Düseneinrichtung 1 ist dabei mit ihren Kernen 18, deren Zuführungseinrichtungen 19, und ggf. den Speichereinrichtungen 21 zusätzlich zumindest in Y-Richtung oder senkrecht zu der Unterlage 101, insbesondere Bauplattform 6, verschieblich ausgebildet, so dass der zumindest teilweise zusätzlich gefüllte Materialstrang 2 in mehreren Schichten übereinander angeordnet werden kann.The nozzle device 1 is there with their cores 18 , their feeders 19 , and possibly the storage devices 21 additionally at least in the Y-direction or perpendicular to the base 101 , in particular building platform 6 , slidably formed, so that the at least partially additionally filled material strand 2 can be arranged one above the other in several layers.

In 24 ist eine achtzehnte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 zur Herstellung eines Bauteils aus wenigstens einem Materialstrang 2 gemäß der Erfindung gezeigt. In 24 is an eighteenth embodiment of the manufacturing apparatus 100 for producing a component from at least one material strand 2 shown according to the invention.

Die achtzehnte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 gemäß 24 unterscheidet sich dabei beispielsweise von der in 23 dargestellten siebzehnten Ausführungsform dadurch, dass die Zuführungseinrichtungen 19 in der Wandung der Düseneinrichtung 1 vorgesehen sind. Über Speichereinrichtungen 21 wird das zusätzliche Füllmaterial 20 der Ausgabeeinrichtung 5 und deren Düseneinrichtung 1 zugeführt und in den Materialstrang 2 eingearbeitet. Das Füllmaterial 20 wie z. B. Fasern usw. wird in den Materialstrang 2 eingedrückt und von diesem mitgenommen.The eighteenth embodiment of the manufacturing apparatus 100 according to 24 differs, for example, from the in 23 illustrated seventeenth embodiment in that the supply means 19 in the wall of the nozzle device 1 are provided. About storage facilities 21 becomes the extra filler 20 the output device 5 and their nozzle device 1 fed and into the material strand 2 incorporated. The filling material 20 such as B. fibers, etc. is in the material strand 2 pushed in and taken away by this.

Weiter ist in 25 eine neunzehnte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 zur Herstellung eines Bauteils aus wenigstens einem Materialstrang 2 gemäß der Erfindung gezeigt.Next is in 25 a nineteenth embodiment of the manufacturing apparatus 100 for producing a component from at least one material strand 2 shown according to the invention.

Die neunzehnte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 gemäß 25 unterscheidet sich dabei beispielsweise von der in 24 dargestellten achtzehnten Ausführungsform dadurch, dass die Zuführungseinrichtungen 19 in einem an die Düseneinrichtung 1 angeschlossenen Zusatzelement 22 angeordnet sind. Das Zusatzelement 22 weist dabei eine Öffnung zum Aufnehmen und Hindurchführen des Materialstrangs 2 der Düseneinrichtung 1 auf. Des Weiteren sind seitlich in dem Zusatzelement 22, wie zuvor bei der Düseneinrichtung in 24, die beiden Zuführungseinrichtungen 19 zum Zuführen beispielsweise von Endlosfasern als Füllmaterial 20 vorgesehen. Die Zuführungseinrichtungen 19 sind dabei an entsprechende Speichereinrichtungen 21 angeschlossen, in welchen die Endlosfasern gespeichert sind und den Zuführungseinrichtungen 19 zugeführt werden. Durch die Zuführungseinrichtungen 19 werden die Fasern in den Materialstrang 2 eingearbeitet. Das Füllmaterial 20 bzw. die Fasern werden in den Materialstrang 2 eingedrückt und von diesem mitgenommen.The nineteenth embodiment of the manufacturing apparatus 100 according to 25 differs, for example, from the in 24 illustrated eighteenth embodiment in that the supply means 19 in one to the nozzle device 1 connected additional element 22 are arranged. The additional element 22 has an opening for receiving and passing the material strand 2 the nozzle device 1 on. Furthermore, laterally in the additional element 22 , as previously in the nozzle device in 24 , the two feeders 19 for feeding, for example, continuous fibers as filling material 20 intended. The feeding devices 19 are doing to appropriate storage facilities 21 connected, in which the endless fibers are stored and the feeding devices 19 be supplied. Through the feeders 19 the fibers are in the material strand 2 incorporated. The filling material 20 or the fibers are in the material strand 2 pushed in and taken away by this.

Die gesamte Auftrageeinrichtung 5 und/oder die Düseneinrichtung 1 können drehbar ausgebildet sein, so dass die Ausrichtung der anisotropen Eigenschaften des Materialstrangs 2, wie z. B. die Breite des Materialstrangs 2, das Material des Materialstrangs 2, in Bezug auf die Auftragsrichtung erhalten bleiben können, auch wenn sich die Auftragsrichtung ändert, wie in 26 gezeigt ist. In 26 verläuft der Materialstrang 2 nicht geradlinig sondern beschreibt beispielsweise einen Kurvenverlauf.The entire applicator 5 and / or the nozzle device 1 can be rotatable, so that the orientation of the anisotropic properties of the material strand 2 , such as B. the width of the material strand 2 , the material of the material strand 2 , can be maintained in relation to the order direction, even if the order direction changes, as in 26 is shown. In 26 the material strand runs 2 not straight but describes, for example, a curve.

Die Auftrageeinrichtung 5 mit ihrer Düseneinrichtung kann endlos drehbar oder um einen gewissen Winkel, von z. B. 90° wie in 26 gezeigt ist drehbar sein. Grundsätzlich kann die Auftrageeinrichtung 5 um einen Winkel beispielsweise in einem Bereich von größer 0° bis zu 360° oder bis zu 720° und größer drehbar sein. Des Weiteren kann die Auftrageeinrichtung 5 mit ihrer Düseneinrichtung beispielsweise nach dem Auftragen einer kompletten Schicht des Materialstrangs 2 oder auch während des Auftragens einer Schicht des Materialstrangs 2 in eine vorzugsweise vorbestimmte Winkelposition zurückgedreht werden.The applicator 5 with its nozzle device can be rotated endlessly or by a certain angle, z. B. 90 ° as in 26 shown is rotatable. In principle, the applicator 5 be rotatable by an angle, for example in a range of greater than 0 ° to 360 ° or up to 720 ° and greater. Furthermore, the applicator 5 with its nozzle device, for example, after applying a complete layer of the material strand 2 or even during the application of a layer of the material strand 2 be turned back into a preferably predetermined angular position.

Die für die jeweilige Schicht des Materialstrangs 2 aufzutragende Materialmenge ist an den jeweiligen Querschnitt der Schicht des Materialstrangs 2 angepasst und kann durch Sensoren ggf. überprüft werden. Sind breite oder schmälere Schichten des Materialstrangs 2 zu realisieren, so kann dies alternativ auch über den Vorschub in Auftrags- oder Zuführrichtung bzw. Z-Richtung und/oder in der Höhe bzw. Y-Richtung geschehen und dadurch entsprechend dünnere oder dickere Schichten des Materialstrangs 2 erzeugt werden.The for the respective layer of the material strand 2 amount of material to be applied is at the respective cross section of the layer of the material strand 2 adjusted and can be checked by sensors if necessary. Are broad or narrower layers of the material strand 2 This can alternatively be done via the feed in order or feed direction or Z-direction and / or in the height or Y-direction and thereby correspondingly thinner or thicker layers of the material strand 2 be generated.

Bei allen Ausführungsformen kann wenigstens die Düseneinrichtung 1, die Auftrageeinrichtung 5, ein Kern 18, eine Zuführungseinrichtung 19, eine Speichereinrichtung 21, ein Strukturierungselement 103, ein Gegenhalter 13, ein Zusatzelement 22 und/oder ein Formungselement 3 sowie alle anderen Systemkomponenten temperierbar vorgesehen sein und erwärmt und/oder gekühlt werden, je nach Funktion und Einsatzzweck. Insbesondere können wenigstens die Auftrageeinrichtung 5, der Kern 18, die Zuführungseinrichtung 19, die Speichereinrichtung 21, das Strukturierungselement 103, der Gegenhalter 13, das Zusatzelement 22 und/oder das Formungselement 3 unabhängig voneinander geheizt und/oder gekühlt werden, je nach Funktion und Einsatzzweck. Beispielsweise kann die Düseneinrichtung 1 geheizt und wenigstens ein Strukturierungselement 103 und/oder Formungselement 3 gekühlt werden. Die Temperierung oder das Heizen und/oder Kühlen kann abhängig von der Zeit variieren, so dass beispielsweise zuerst geheizt und anschließend gekühlt wird oder umgekehrt.In all embodiments, at least the nozzle device 1 , the order facility 5 , a core 18 , a feeder 19 , a storage device 21 , a structuring element 103 , a counterpart 13 , an additional element 22 and / or a shaping element 3 as well as all other system components can be provided tempered and heated and / or cooled, depending on the function and purpose. In particular, at least the applicator can 5 , the core 18 , the feeder 19 , the storage device 21 , the structuring element 103 , the counterpart 13 , the additional element 22 and / or the forming element 3 independently heated and / or cooled, depending on function and purpose. For example, the nozzle device 1 heated and at least one structuring element 103 and / or forming element 3 be cooled. The temperature control or the heating and / or cooling may vary depending on the time, so that, for example, first heated and then cooled or vice versa.

Durch das Temperieren zumindest von Teilen der Herstellungsvorrichtung 100 kann die Herstellung eines Bauteils aus dem zuvor beschriebenen Material, welches aus mit Bindermaterial versehenen Partikeln besteht, verbessert und beschleunigt werden. Des Weiteren können die Eigenschaften des Materialstrangs 2 durch das Temperieren zumindest von einem Teil der Herstellungsvorrichtung 100 gezielt beeinflusst werden.By tempering at least parts of the production device 100 For example, the production of a component from the material described above, which consists of particles provided with binder material, can be improved and accelerated. Furthermore, the properties of the material strand 2 by tempering at least part of the manufacturing device 100 be specifically influenced.

Mittels der Herstellungsvorrichtung 100 und dem Herstellungsverfahren ist es möglich den Materialstrang 2 zusätzlich zu formen und/oder wenigstens ein zusätzliches Material oder Füllmaterial 20 in den Materialstrang 2 einzubringen und dadurch die Eigenschaften des aufgetragenen Materialstrangs 2 zu verändern und beispielsweise an bestimmte Bedürfnisse gezielt anzupassen.By means of the manufacturing device 100 and the manufacturing process, it is possible the material strand 2 in addition to forming and / or at least one additional material or filler 20 in the material strand 2 and thereby the properties of the applied material strand 2 change and, for example, to adapt it to specific needs.

Mehrere unterschiedliche Ziele können damit angestrebt werden wie beispielsweise die Generierung sehr hoher Schichten von Materialsträngen für die schnelle Erzeugung großer Bauteile. Dabei kann z. B. wenigstens ein zusätzliches Formungselement 3 eingesetzt werden, dass beispielsweise eine möglichst glatte und möglichst stufenfreie Außenfläche erzeugt und ansonsten sichtbare Stufen nicht mehr erkennbar sind. Des Weiteren kann die Herstellung möglichst leichter Strukturen durch das Einbringen von Hohlräumen 105 und/oder Vertiefungen 10 in den Materialstrang 2 erzielt werden. Außerdem kann der Materialstrang 2 durch das Einbringen von wenigstens einem Zusatzmaterial oder Füllmaterial 20, wie Fasern usw., beispielsweise zusätzlich verstärkt werden.Several different objectives can be sought, such as the generation of very high layers of material strands for the rapid production of large components. It can be z. B. at least one additional shaping element 3 be used, for example, that produces as smooth as possible and most stepless outer surface and otherwise visible levels are no longer recognizable. Furthermore, the production of light structures as possible by the introduction of cavities 105 and / or depressions 10 in the material strand 2 be achieved. In addition, the material strand 2 by the introduction of at least one additional material or filler material 20 , such as fibers, etc., for example, additionally reinforced.

In den Ausführungsformen der Erfindung können die Strukturierungselemente 103 und/oder Formungselemente 3 zusätzlich konditioniert werden, wie zuvor beschrieben durch Wärmen und/oder Kühlen derselben. Dadurch kann eine bessere „Formfüllung”, eine schnellere Aushärtung, sowie geringere Anhaftung an den Formungselementen usw. erzielt werden.In the embodiments of the invention, the structuring elements 103 and / or shaping elements 3 additionally conditioned as described above by heating and / or cooling the same. Thereby, a better "mold filling", a faster curing, and less adhesion to the forming elements, etc. can be achieved.

Damit das Material des Materialstrangs 2 nicht an den Formungselementen 3 und/oder den Strukturierungselementen 103 ungewollt anhaftet, können die Formungselemente 3 und/oder die Strukturierungselemente 103 mit einer Antihaftbeschichtung versehen sein, beispielsweise Teflon^® usw..So that the material of the material strand 2 not on the shaping elements 3 and / or the structuring elements 103 unintentionally adhering, the shaping elements can 3 and / or the structuring elements 103 be provided with a non-stick coating, such as Teflon ^® etc ..

Zusätzlich oder alternativ können auch Formtrennmittel, Pulver und/oder Flüssigkeiten mit auf die Formungselemente 3 und/oder die Strukturierungselemente 103 aufgebracht werden.Additionally or alternatively, mold release agents, powders and / or liquids may also be applied to the molding elements 3 and / or the structuring elements 103 be applied.

Ebenso kann in weiteren Alternativen ein Luftstrom oder ein Gasstrom verwendet werden zur schnelleren Abkühlung und/oder Formung zumindest eines Teils der Herstellungsvorrichtung 100 und/oder zumindest eines Teils des Materialstrangs 2. Zur Formung können beispielsweise mittels einer Düse als Formungselement ein Luftstrahl oder Flüssigkeitsstrahl der Düse gezielt eingesetzt werden, um beispielsweise Vertiefungen, insbesondere punktuelle Vertiefungen usw., in den Materialstrang 2 einzubringen oder einzuformen.Likewise, in other alternatives, an air stream or a gas stream can be used for faster cooling and / or shaping of at least part of the production device 100 and / or at least part of the material strand 2 , For shaping, for example by means of a nozzle as a shaping element, an air jet or liquid jet of the nozzle can be selectively used, for example, depressions, in particular punctiform depressions, etc., in the material strand 2 to introduce or to mold.

Die Ablösung des Materials von z. B. dem Formungselement, die Strukturierung und/oder die Formung des Materialstrangs 2 kann durch Vibration beispielsweise des Formungselements 3, des Strukturierungselements 103 und/oder des Kerns 18 usw. unterstützt werden.The replacement of the material of z. As the shaping element, the structuring and / or the shaping of the material strand 2 can by vibration, for example, of the shaping element 3 , the structuring element 103 and / or the core 18 etc. are supported.

Das Formungselement und insbesondere das Strukturierungselement 103 kann wahlweise zusätzlich mit einer Mikrostrukturierung oder Nanostrukturierung zur Erzielung eines sog. Lotuseffekts oder mit einer Antihaftbeschichtung, z. B. einer Teflon^® Beschichtung, versehen sein.The shaping element and in particular the structuring element 103 Optionally additionally with a microstructuring or nanostructuring to achieve a so-called lotus effect or with a non-stick coating, for. As a Teflon ^® coating, be provided.

Für die Erzeugung von Strukturen, bei denen eine Ausrichtung zur darunter liegenden Schicht erforderlich ist, kann die Ausrichtung mittels einer nicht dargestellten Sensoreinrichtung erfolgen, welche beispielsweise wenigstens einen Abstandssensor usw. aufweist. Der Abstandssensor kann dabei den Abstand taktil und/oder berührungslos messen. Zusätzlich oder alternativ kann die Ausrichtung über einen entsprechenden Programmablauf gesteuert werden, der den Lage- oder Schichtaufbau und auch z. B. die Formungselemente 3 und/oder Strukturierungselemente 103 steuert. Die Formungselemente 3 können mit der vorhergehenden Schicht in Kontakt sein, so dass eine saubere, ebene, stufenfreie Oberfläche entsteht, wie beispielsweise zuvor in 1 gezeigt ist.For the creation of structures in which an alignment to the underlying layer is required, the alignment can be carried out by means of a sensor device, not shown, having, for example, at least one distance sensor, etc. The distance sensor can measure the distance tactile and / or contactless. Additionally or alternatively, the alignment can be controlled via a corresponding program sequence, the layer or layer structure and also z. B. the shaping elements 3 and / or structuring elements 103 controls. The shaping elements 3 may be in contact with the previous layer to form a clean, even, stepless surface, such as previously discussed in U.S. Pat 1 is shown.

Unter anderem kann es erforderlich sein, wenigstens eines der folgenden Sachen zu detektieren:

– Detektieren der Position der bereits eingebrachten Struktur,
– Detektieren der Bereite und der Position der darunterliegenden Schicht zum z. B. stufenlosen Aufbringen der neuen Schicht,
– Detektieren der Höhe und/oder des Füllgrads der darunterliegenden Bahn oder Schicht zur Überwachung und ggf. Nachregelung und/oder Nachsteuern der Bauhöhe. Dabei kann beispielsweise die Höhe durch eine Regelung und/oder Steuerung der zufließenden Materialmenge geregelt und/oder gesteuert werden. Bei dem Füllgrad kann bestimmt werden, ob die darunterliegende Schicht vollgefüllt ist. Das bedeutet es wird bestimmt ob an den Stellen an denen Material gewünscht ist auch Material vorhanden ist.
– Detektieren der darunterliegenden Schicht und/oder detektieren der Schicht die gerade aufgebracht wird.

Among other things, it may be necessary to detect at least one of the following:

Detecting the position of the already introduced structure,
- Detecting the ready and the position of the underlying layer for z. B. stepless application of the new layer,
- Detecting the height and / or the degree of filling of the underlying web or layer for monitoring and possibly readjustment and / or control of the height. In this case, for example, the height can be regulated and / or controlled by regulating and / or controlling the inflowing amount of material. At the degree of filling can be determined whether the underlying layer is filled. This means that it will be determined if there is material at the points where material is required.
Detecting the underlying layer and / or detecting the layer being applied.

Wie zuvor beschrieben, kann die Sensoreinrichtung beispielsweise wenigstens einen Abstandssensor aufweisen, sowie wenigstens eine Kamera für eine Bilderkennung, wenigstens einen taktilen Sensor und/oder wenigstens einen berührungslosen Sensor usw..As described above, the sensor device may, for example, comprise at least one distance sensor and at least one camera for image recognition, at least one tactile sensor and / or at least one non-contact sensor, etc.

Der Materialstrang 2, welcher beispielsweise mittels der zuvor anhand der 1–26 beschriebenen Herstellungsvorrichtungen 100 zur Herstellung eines Bauteils verwendet wird, ist, wie zuvor ausgeführt, ein Materialstrang 2 welcher aus einem Material mit Partikeln, insbesondere festen Partikeln, die mittels eines Bindermaterials aneinander haften besteht. In einem Ausführungsbeispiel kann der Materialstrang zusätzlich mit wenigstens einem Füllmaterial gefüllt werden.The material strand 2 which, for example, by means of the previously using the 1 - 26 described manufacturing devices 100 is used to manufacture a component is as before executed, a strand of material 2 which consists of a material with particles, in particular solid particles, which adhere to each other by means of a binder material. In one embodiment, the material strand can additionally be filled with at least one filling material.

Als Bindermaterialien werden beispielsweise Thermoplaste, Klebstoffe, insbesondere Schmelzklebstoffe und Reaktionsklebstoffe, darunter 1K- und 2K-Klebstoff, UV-härtende Klebstoffe, anaerob aushärtende Klebstoffe, anionisch aushärtende Klebstoffe, Lösungsmittelklebstoffe, Dispersionsklebstoffe und/oder Harzsystem eingesetzt. Die Aufzählung ist dabei lediglich beispielhaft und nicht abschließend.As binder materials, for example, thermoplastics, adhesives, especially hot melt adhesives and reactive adhesives, including 1K and 2K adhesive, UV-curing adhesives, anaerobically curing adhesives, anionic curing adhesives, solvent adhesives, dispersion adhesives and / or resin system used. The list is only an example and not exhaustive.

Es können gleichzeitig oder zeitversetzt gleiche oder verschiedene Arten von Partikeln zur Herstellung des Materials für den Materialstrang verarbeitet werden. Die Partikel können sich dabei hinsichtlich ihres Materials, ihrer Größe und/oder der Partikelform unterscheiden. Bezüglich verschiedener Partikelformen können beispielsweise bei Fasern Lang- oder Kurzfasern oder bei Holz Holzspäne, Pellets oder Holzmehl vorgesehen werden usw..Simultaneously or with a time delay, the same or different types of particles can be processed to produce the material for the material strand. The particles may differ in terms of their material, their size and / or the particle shape. With regard to various particle shapes, wood fibers, pellets or wood flour can be provided, for example, in the case of fibers, long fibers or short fibers or, in the case of wood, etc.

Als Partikel können beispielsweise Holz, z. B. Holzspäne, Partikel aus Glasfasern, Kohlfasern, Harz, Styropor, Metall, Kunststoff, Keramik, einem mineralischen Werkstoff wie z. B. Sand, Papier, Pappe usw. verwendet werden. Die Aufzählung ist dabei lediglich beispielhaft und nicht abschließend. Materialien wie Holz, Papier und Pappe haben hierbei zusätzlich den Vorteil, dass es sich um nachwachsende Rohstoffe handelt.As particles, for example, wood, z. As wood chips, particles of glass fibers, carbon fibers, resin, Styrofoam, metal, plastic, ceramic, a mineral material such. As sand, paper, cardboard, etc. can be used. The list is only an example and not exhaustive. Materials such as wood, paper and cardboard also have the advantage that they are renewable raw materials.

In 27 ist eine zwanzigste Ausführungsform einer Herstellungsvorrichtung 100 gezeigt, welche vergleichbar der zuvor in 1 gezeigten ersten Ausführungsform einer Herstellungsvorrichtung 100 ist, wobei die zwanzigste Ausführungsform keine zusätzliche Bearbeitungseinrichtung mit z. B. wenigstens einem Formungselement aufweist. Solche zusätzliche Bearbeitungseinrichtungen mit z. B. wenigstens einem Formungselement, wie beispielhaft zuvor z. B. in den 1–4, 7–12, 14–16 und 22–25 gezeigt sind, können jedoch bei der Herstellungsvorrichtung 100 in 27 vorgesehen werden, je nach Funktion und Einsatzzweck.In 27 is a twentieth embodiment of a manufacturing apparatus 100 shown, which is comparable to the one in 1 shown first embodiment of a manufacturing device 100 is, wherein the twentieth embodiment, no additional processing device with z. B. has at least one shaping element. Such additional processing facilities with z. B. at least one forming element, as exemplified above z. Tie 1 - 4 . 7 - 12 . 14 - 16 and 22 - 25 however, may be shown in the manufacturing apparatus 100 in 27 be provided, depending on the function and purpose.

Die Herstellungsvorrichtung 100 in dem Ausführungsbeispiel in 27 weist ebenfalls wie die zuvor mit Bezug auf die 1–26 beschriebenen Ausführungsformen eine Auftrageeinrichtung 5 mit einer Düseneinrichtung 1 auf. Ein Beispiel einer Auftrageeinrichtung 5 wie sie in den 1–26 einsetzbar ist, ist dabei in 27 in größerem Detail dargestellt.The manufacturing device 100 in the embodiment in 27 also has the same as the previous one with respect to 1 - 26 described embodiments, an applicator 5 with a nozzle device 1 on. An example of an applicator 5 as they are in the 1 - 26 can be used is in 27 shown in greater detail.

Die Auftrageeinrichtung 5 weist, wie in dem Ausführungsbeispiel in 27 gezeigt ist, wenigstens eine Partikelzuführungseinrichtung 107 zum Zuführen von Partikeln 108 zum Herstellen des Materials des Materialstrangs auf. Die Partikel 108 rieseln dabei durch einen Spalt 12, z. B. einen länglichen Spalt, der Partikelzuführungseinrichtung 107 aufgrund der Schwerkraft als Vorhang nach unten zu einer Bindermaterialeinrichtung 109. Die Bindermaterialeinrichtung 109 ist mit der Partikelzuführungseinrichtung 107 derart gekoppelt, dass sie die Partikel 108 der Partikelzuführungseinrichtung 107 mit dem Bindermaterial 110, z. B. einem Thermoplast oder Klebstoff usw., versieht. Die Bindermaterialeinrichtung 109 in dem Ausführungsbeispiel in 27 bringt das Bindermaterial 110 direkt vor dem lagenweisen oder schichtweisen Auftragen des Materialstrangs 2 auf die Partikel 108 auf. Dabei wird das Bindermaterial 110 beispielsweise in flüssiger Form auf die Partikel 108 aufgebracht, z. B. durch Besprühen der Partikel 108 mit dem Bindermaterial 110 in der Bindermaterialeinrichtung 109. Anschließend härtet das auf die Partikel 108 aufgebrachte Bindermaterial 110 nach dem Auftragen des Materialstrangs 2 aus.The applicator 5 has, as in the embodiment in 27 is shown, at least one particle feed device 107 for feeding particles 108 for producing the material of the material strand. The particles 108 trickle through a gap 12 , z. B. an elongated gap, the particle supply device 107 due to gravity as a curtain down to a binder material device 109 , The binder material device 109 is with the particle feeder 107 coupled so that they are the particles 108 the particle feeding device 107 with the binder material 110 , z. As a thermoplastic or adhesive, etc., provides. The binder material device 109 in the embodiment in 27 brings the binder material 110 directly before the layer by layer or layer by layer of the material strand 2 on the particles 108 on. This is the binder material 110 for example, in liquid form on the particles 108 applied, z. B. by spraying the particles 108 with the binder material 110 in the binder material device 109 , Then it hardens on the particles 108 applied binder material 110 after applying the material strand 2 out.

An die Partikelzuführungseinrichtung 107 und die Bindermaterialeinrichtung 109 zur Herstellung des Materials für den Materialstrang ist anschließend z. B. eine Kompaktierungs- und Fördereinrichtung 111 vorgesehen, in welcher die mit dem Bindermaterial 110 versehenen Partikel 108 zusätzlich kompaktiert und der Düseneinrichtung 1 zugeführt werden. Die Düseneinrichtung 1 bringt die kompaktierten, mit dem Bindermaterial 110 versehenen Partikel 108, als Materialstrang 2 auf eine Unterlage 101, z. B. eine Bauplattform 6, in einer oder vorzugsweise mehreren Schichten auf zur Ausbildung eines dreidimensionalen Bauteils. Die Kompaktierungs- und Fördereinrichtung 111 in dem Ausführungsbeispiel in 27 weist z. B. mehrere rotierende Walzen 112 auf zum Kompaktieren der mit dem Bindermaterial 110 versehenen Partikel 108. Ebenso kann ein Schneckenextruder oder ein Doppelschneckenextruder usw. zum Kompaktieren der mit dem Bindematerial 110 versehenen Partikel 108 vorgesehen werden.To the particle feeding device 107 and the binder material device 109 for the production of the material for the material strand is then z. B. a compaction and conveyor 111 provided in which the with the binder material 110 provided particles 108 additionally compacted and the nozzle device 1 be supplied. The nozzle device 1 brings the compacted, with the binder material 110 provided particles 108 , as a material strand 2 on a pad 101 , z. B. a construction platform 6 , in one or preferably more layers to form a three-dimensional component. The compacting and conveying device 111 in the embodiment in 27 has z. B. several rotating rollers 112 to compact with the binder material 110 provided particles 108 , Also, a screw extruder or a twin-screw extruder, etc. may be used for compacting with the binder material 110 provided particles 108 be provided.

Zwischen der Unterlage 101 und der Düseneinrichtung 1 kann, wie zuvor in den 1–26, eine zusätzliche in 27 nicht dargestellte Bearbeitungseinrichtung dazwischen geschaltet werden. Diese Bearbeitungseinrichtung dient zum Formen des Materialstrangs 2 und/oder zum Einbringen wenigstens eines zusätzlichen Materials in den Materialstrang 2, beispielsweise bevor dieser auf die Unterlage 101, z. B. die Bauplattform 6, aufgetragen wird.Between the pad 101 and the nozzle device 1 can, as previously in the 1 - 26 , an additional in 27 not shown processing device are connected in between. This processing device is used for shaping the material strand 2 and / or for introducing at least one additional material into the material strand 2 , for example, before this on the pad 101 , z. B. the build platform 6 , is applied.

Statt das Bindermaterial 110 wie in dem Ausführungsbeispiel in 27 auf die Partikel 108 aufzubringen, kann das Bindermaterial 110 auch in einem vorgelagerten, nicht dargestellten, Prozess auf die Partikel 108 aufgebracht werden, was in einem größeren zeitlichen Abstand zum lagen- oder schichtweisen Auftragen des Materialstrangs 2 stattfinden kann.Instead of the binder material 110 as in the embodiment in 27 on the particles 108 can apply the binder material 110 also in an upstream, not shown, process the particles 108 be applied, which at a greater time interval to the layer or layer by layer application of the material strand 2 can take place.

Das Bindermaterial 110 verfestigt sich danach und wird kurz vor oder bei dem lagen- oder schichtweisen Aufbringen wieder in einen flüssigen oder pastösen Zustand überführt. Dies kann erreicht werden durch das Einbringen von Energie, beispielsweise bei Schmelzklebern, durch Infrarot (IR) Strahlung, durch Laserstrahlung, durch mechanische Energie, wie beispielsweise Ultraschall usw.. Die Aufzählung ist dabei lediglich beispielhaft und nicht abschließend.The binder material 110 then solidifies and is transferred back to a liquid or pasty state shortly before or during layer or layer application. This can be achieved by the introduction of energy, for example in hot melt adhesives, by infrared (IR) radiation, by laser radiation, by mechanical energy, such as ultrasound, etc. The list is merely exemplary and not exhaustive.

Zusätzlich oder alternativ zum Einbringen von Energie kann das Bindermaterial 110 auch flüssig oder pastös bleiben und beim oder nach dem lagen- oder schichtweisen Aufbringen aktiviert werden, beispielsweise durch Wärme, UV-Strahlung usw.. Die Aufzählung ist dabei ebenfalls lediglich beispielhaft und nicht abschließend.Additionally or alternatively to the introduction of energy, the binder material 110 also remain liquid or pasty and be activated during or after the layer or layer-wise application, for example by heat, UV radiation, etc. The list is also merely exemplary and not exhaustive.

Des Weiteren kann zusätzlich oder alternativ zu den zuvor genannten Möglichkeiten die Verfestigung des Bindermaterials 110 auch verzögert werden, beispielsweise durch eine entsprechende Temperaturführung, wie das Tiefkühlen bei der Verwendung von Harzsystemen, wie Epoxidharzen. Epoxidharze können beispielsweise bei Raumtemperatur nach dem lagen- oder schichtweisen Aufbringen aushärten.Furthermore, in addition or as an alternative to the aforementioned possibilities, the solidification of the binder material 110 also be delayed, for example, by a corresponding temperature control, such as the freezing when using resin systems, such as epoxy resins. Epoxy resins can cure, for example, at room temperature after layer or layer application.

Statt nur einer Bindermaterialeinrichtung 109, wie in dem Ausführungsbeispiel in 27 gezeigt ist, können erfindungsgemäß auch mehrere Bindermaterialeinrichtungen 109 vorgesehen werden zum Versehen der Partikel mit dem Bindermaterial. Statt einem rechteckigen länglichen Querschnitt eines Partikelstrahls oder einem Partikelvorhang, können beispielsweise bei einem kreisrunden Querschnitt eines Partikelstrahls mehrere Bindermaterialeinrichtungen 109 um den Partikelstrahl herum vorgesehen werden. Alternativ kann die Bindermaterialeinrichtung auch derart ausgebildet sein, dass sie das Bindermaterial von wenigstens zwei Seiten auf den Partikelstrahl oder den Partikelvorhang aufbringen kann. Bei einem Partikelvorhang, welcher eher länglich ist, kann auch mit z. B. zwei Bindermaterialeinrichtungen gearbeitet werden, welche beispielsweise auf gegenüberliegenden Seiten des Partikelvorhangs angeordnet sind.Instead of just one binder material device 109 as in the embodiment in 27 is shown, according to the invention can also be several binder material devices 109 provided to provide the particles with the binder material. Instead of a rectangular elongated cross section of a particle beam or a particle curtain, for example, in the case of a circular cross section of a particle beam, a plurality of binder material devices can be used 109 be provided around the particle beam around. Alternatively, the binder material device can also be designed such that it can apply the binder material from at least two sides onto the particle beam or the particle curtain. In a particle curtain, which is rather elongated, can also be used with z. B. two binder material devices are worked, which are arranged for example on opposite sides of the particle curtain.

Zusätzlich oder alternativ können mehrere Bindermaterialeinrichtungen übereinander und/oder nebeneinander angeordnet sein. Mittels der nebeneinander angeordneten Bindermaterialeinrichtungen können z. B. lokal unterschiedliche Verhältnisse von Partikelmasse zu Bindermaterialmasse bei dem Material für den Materialstrang und damit dem Materialstrang eingestellt werden. Ebenso können die Bindermaterialeinrichtungen 109 dasselbe oder jeweils ein unterschiedliches Bindermaterial 110 verwenden. Damit können die Partikel mit unterschiedlichen Bindermaterialien versehen werden.Additionally or alternatively, a plurality of binder material devices may be arranged one above the other and / or next to each other. By means of the juxtaposed binder material means z. B. locally different ratios of particle mass to binder material mass in the material for the material strand and thus the material strand can be adjusted. Likewise, the binder material devices 109 the same or a different binder material 110 use. Thus, the particles can be provided with different binder materials.

Des Weiteren kann ein zyklisches Aufbringen des Materialstrangs 2 aus mit dem Bindermaterial 110 versehenen Partikeln 108 erfolgen. Dabei kann eine definierte Partikelmenge zunächst mit dem Bindermaterial benetzt oder versehen werden, bevor es der Auftrageeinrichtung 5 zugeführt wird. Die Partikel sind dabei z. B. in einem nicht dargestellten Behälter aufgenommen und Bindermaterial wird dazugegeben und alles wird gemischt, bis das Bindermaterial gleichmäßig auf den Partikeln verteilt ist. Das Bindermaterial kann dabei den Partikeln auf einmal oder nach und nach während des Mischprozesses zugeführt werden. Optional kann dabei eine erste nicht dargestellte Vorbereitungseinheit das Bindermaterial in die Partikelmasse einarbeiten, während parallel hierzu eine weitere zweite nicht dargestellte Vorbereitungseinheit, die bereits fertig mit Bindermaterial versehenen Partikel der Auftrageeinrichtung zuführt zum Auftragen des Materialstrangs aus den mit dem Bindermaterial versehenen Partikeln auf eine geeignete Unterlage, z. B. eine Bauplattform.Furthermore, a cyclic application of the material strand 2 out with the binder material 110 provided particles 108 respectively. In this case, a defined amount of particles can first be wetted or provided with the binder material before the applicator device 5 is supplied. The particles are z. B. recorded in a container, not shown, and binder material is added and everything is mixed until the binder material is evenly distributed on the particles. The binder material can be supplied to the particles all at once or gradually during the mixing process. Optionally, a first preparation unit (not shown) may incorporate the binder material into the particle mass, while another second preparation unit, not shown, feeds the particles already provided with binder material to the applicator for applying the material strand from the particles provided with the binder material to a suitable substrate , z. B. a construction platform.

Das Kompaktieren und Fördern der mit dem Bindermaterial 110 versehenen Partikel 108 kann optional vor dem lagen- oder schichtweisen Auftragen auf eine Unterlage 101, wie z. B. eine Bauplattform 6, durch Elemente der Kompaktierungs- und Fördereinrichtung 111 erfolgen, wie beispielsweise ein oder mehrere Walzen 112, Trichter, Extruder und/oder druckbasierte Systeme usw.. Die Aufzählung der Elemente zum Kompaktieren und/oder Fördern der mit dem Bindermaterial 110 versehenen Partikel 108 ist lediglich beispielhaft und nicht abschließend. Die Geschwindigkeit mit der die Elemente arbeiten, beispielsweise die Geschwindigkeit mit der die jeweilige Walze 112 um ihre Achse rotiert, der Extruder oder das druckbasierte System usw. arbeitet, kann einstellbar und beispielsweise konstant oder variierbar sein.The compacting and conveying with the binder material 110 provided particles 108 can optionally be applied to a substrate before layer or layer-wise application 101 , such as B. a construction platform 6 , by elements of the compaction and conveyor 111 take place, such as one or more rollers 112 , Funnels, extruders, and / or pressure-based systems, etc. The list of elements for compacting and / or conveying with the binder material 110 provided particles 108 is merely exemplary and not exhaustive. The speed with which the elements work, for example the speed with which the respective roller 112 rotates about its axis, the extruder or the pressure-based system, etc. works, can be adjustable and, for example, constant or variable.

Die mit dem Bindermaterial 110 versehenen Partikel 108 können des Weiteren auch bei dem lagen- oder schichtweisen Auftragen auf eine Unterlage 101 kompaktiert werden, beispielsweise ebenfalls durch Walzen oder ein geeignetes Abstreifersystem. Zusätzlich oder alternativ können die mit dem Bindermaterial 110 versehenen Partikel 108 auch mit einem entsprechenden Druck aufgetragen werden, so dass eine Kompaktierung durch den Druck erfolgt.The with the binder material 110 provided particles 108 Furthermore, they can also be applied to a base layer or layer by layer 101 be compacted, for example, also by rolling or a suitable Abstreifersystem. Additionally or alternatively, the with the binder material 110 provided particles 108 also be applied with a corresponding pressure, so that a compaction takes place by the pressure.

Ebenso können die mit dem Bindermaterial 110 versehenen Partikel 108 zusätzlich oder alternativ auch nach dem Aufbringen auf die Unterlage 101 oder nach dem Aufbringen von mehreren Schichten auf die Unterlage 101 nachträglich kompaktiert werden. Dazu kann z. B. wenigstens eine nicht dargestellte Walze als Formungselement auf der Oberseite des Materialstrangs 2 angeordnet sein, welcher aus dem mit Bindermaterial 110 versehenen Partikeln 108 besteht. Die Walze kann sich hierbei über einen Teil oder die gesamte Breite des herzustellenden Bauteils erstrecken.Likewise, those with the binder material 110 provided particles 108 additionally or alternatively after application to the substrate 101 or after applying several layers to the substrate 101 be subsequently compacted. This can z. B. at least one roller, not shown, as a shaping element on the upper side of the material strand 2 be arranged, which from the with binder material 110 provided particles 108 consists. The roller may extend over a part or the entire width of the component to be produced.

Zusätzlich oder alternativ kann zum Kompaktieren des Materialstrangs 2 auch eine nicht dargestellte Presse vorgesehen werden. Die Presse kann optional zusätzlich unter Einwirkung von Temperatur den Materialstrang kompaktieren. Durch einen höheren Druck und/oder eine höhere Temperatur sowie optional eine längere Einwirkzeit kann die Festigkeit des Materialstrangs weiter gesteigert und der Anteil an Bindermaterial weiter reduziert werden.Additionally or alternatively, for compacting the material strand 2 Also, a press not shown are provided. The press can optionally additionally compact the material strand under the influence of temperature. By a higher pressure and / or a higher temperature and optionally a longer exposure time, the strength of the material strand can be further increased and the proportion of binder material can be further reduced.

Partikel 108, die als Materialstrang in Schichten aufgebracht werden sollen, können durch die zuvor beschriebene Partikelzuführungseinrichtung 107, z. B. einen Partikelzuführungsbehälter, in entsprechender Art und Weise, beispielsweise in Form eines Partikelvorhangs, der Bindermaterialeinrichtung 109 zugeführt werden. Zur besonders gleichmäßigen Partikelverteilung und möglichst problemlosen Weitergabe der Partikel 108 kann die Partikelzuführungseinrichtung 107, z. B. der Partikelzuführungsbehälter, optional zusätzlich in Schwingung oder Vibration versetzt werden.particle 108 , which are to be applied as a material strand in layers, by the particle feeding device described above 107 , z. B. a particle supply container, in a corresponding manner, for example in the form of a particle curtain, the binder material device 109 be supplied. For particularly uniform particle distribution and problem-free transfer of the particles 108 can the particle supply device 107 , z. As the particle supply container, optionally additionally be set in vibration or vibration.

Die Partikel 108 können direkt in der Partikelzuführungseinrichtung 107, z. B. dem Partikelzuführungsbehälter, deponiert werden. Ebenso können die Partikel 108 in einem der Partikelzuführungseinrichtung 107 nicht dargestellten vorgeschalteten Bevorratungsbehälter deponiert werden. Der Bevorratungsbehälter kann entweder direkt an der Auftrageeinrichtung 5 angebracht sein oder sich an einem festen oder stationären Ort der Gesamtanlage befindet, von dem aus z. B. der Partikelzuführbehälter immer wieder aufgefüllt wird. Zum Befüllen fährt der Bevorratungsbehälter beispielsweise zu dem Partikelzuführungsbehälter und/oder umgekehrt.The particles 108 can directly in the particle feeder 107 , z. B. the particle feed container, be deposited. Likewise, the particles can 108 in one of the particle supply means 107 not shown upstream storage containers are deposited. The storage container can either directly on the applicator 5 be attached or located at a fixed or stationary location of the entire system, from which z. B. the Partikelzuführbehälter is replenished again and again. For filling, the storage container moves, for example, to the particle supply container and / or vice versa.

Die Partikel 108 können auch über ein Fördersystem, wie ein Schlauchsystem, ein Rohrsystem und/oder ein Förderband usw., von dem Bevorratungsbehälter zu der Auftrageeinrichtung 5 gefördert werden.The particles 108 may also be conveyed through a conveyor system, such as a hose system, a pipe system and / or a conveyor belt, etc., from the storage container to the applicator 5 be encouraged.

Optional kann die Partikelzuführung zusätzlich druckbasiert erfolgen. Die Partikel 108 können hierbei in das System eingeblasen werden und können sich ggf. mit ihrer kinetischen Energie durch die Bindermaterialeinrichtung 109 und Kompaktierungs- und Fördereinrichtung 111 bis auf die Unterlage, z. B. eine Bauplattform, bewegen. Die Kompaktierungs- und Fördereinrichtung 111 kann dabei beispielsweise lediglich als Trichter ausgeführt sein.Optionally, the particle feed can also be pressure-based. The particles 108 can be blown into the system and can possibly with their kinetic energy through the binder material device 109 and compacting and conveying equipment 111 down to the pad, z. B. a construction platform, move. The compacting and conveying device 111 can be carried out for example only as a funnel.

Das Aufbringen des Bindermaterials 110 auf die Partikel 108 kann kontinuierlich erfolgen. Beispielsweise kann das Bindermaterial 110 auf die Partikel 108 aufgesprüht werden. Die Partikel 108 können dabei in einem Partikelvorhang durch ihre Schwerkraft nach unten rieseln und der Partikelvorhang von wenigstens einer Seite mit dem Bindermaterial 110 besprüht werden. Die Partikel 108 fließen dabei zunächst z. B. durch den Spalt 12, ausschließlich aufgrund ihrer Schwerkraft, um anschließend als Partikelvorhang mit Bindermaterial 110 in der Bindermaterialeinrichtung 109 besprüht zu werden. Der Spalt 12 kann durch einen nicht dargestellten Schieber in seiner Breite eingestellt und/oder geöffnet und geschlossen werden.The application of the binder material 110 on the particles 108 can be done continuously. For example, the binder material 110 on the particles 108 be sprayed on. The particles 108 can trickle down in a particle curtain by their gravity and the particle curtain of at least one side with the binder material 110 be sprayed. The particles 108 flow first z. B. through the gap 12 , solely due to its gravity, then as a particle curtain with binder material 110 in the binder material device 109 to be sprayed. The gap 12 can be adjusted by a slider, not shown in its width and / or opened and closed.

Statt passiv, rein durch die eigene Schwerkraft, können die Partikel 108 auch aktiv in den Partikelvorhang gefördert werden, beispielsweise durch eine Förderwalze 113, wie sie in 28 dargestellt ist.Instead of passive, purely by their own gravity, the particles can 108 also be actively promoted in the particle curtain, for example by a conveyor roller 113 as they are in 28 is shown.

In 28 werden die Partikel 108 aus z. B. einem trichterförmigen Partikelbehälter als Partikelzuführungseinrichtung 107 mittels einer Förderwalze 113 gefördert, um anschließend einen Partikelvorhang zu erzeugen. Der Partikelvorhang wird hierbei von wenigstens einer Seite mit Bindermaterial besprüht, um die Partikel mit dem Bindermaterial zu versetzen.In 28 become the particles 108 from z. B. a funnel-shaped particle container as a particle feeding device 107 by means of a conveyor roller 113 promoted to then create a particle curtain. The particle curtain is in this case sprayed from at least one side with binder material to enable the particles with the binder material.

Die Partikel können während des Sprühvorgangs mit Bindermaterial optional zusätzlich gleichzeitig bewegt werden, beispielsweise mittels nicht dargestellter Mischbleche.The particles can optionally additionally be moved simultaneously during the spraying process with binder material, for example by means of mixing plates, not shown.

Des Weiteren können die Partikel auch mit Bindermaterial benetzt werden das auf Walzen aufgetragen ist. Das Auftragen des Bindermaterials kann beispielsweise erfolgen, indem die Walzen eine Wanne mit dem Bindermaterial durchlaufen. Die Walzen können für eine gute Benetzung der Partikel mit Bindermaterial auch mit einer weichen Beschichtung versehen sein, wobei die Beschichtung insbesondere zusätzlich saugfähig ausgeführt sein kann.Furthermore, the particles can also be wetted with binder material which is applied to rollers. The application of the binder material can be done, for example, by the rollers pass through a trough with the binder material. The rollers may also be provided with a soft coating for good wetting of the particles with binder material, wherein the coating may be additionally made absorbent in particular.

Zur Verarbeitung der Partikel 108 können, wie in 29 gezeigt ist, mehrere Partikelzuführungseinrichtungen 107, z. B. mehrere Partikelzuführungsbehälter, vorgesehen werden, wobei die Partikelzuführungseinrichtungen 107 jeweils dieselben oder verschiedene Partikel 108 enthalten können, wie in 29 angedeutet ist. Die Partikel 108 können sich dabei z. B. in Material, Größe, Form und/oder Art, z. B. massive oder hohle Partikel usw., unterscheiden. In dem Ausführungsbeispiel in 29 weisen die beiden Partikelzuführungsbehälter unterschiedliche Partikel 108 auf. Dadurch können die Partikel 108 zum Herstellen des Materials für den Materialstrang während des schichtweisen Auftragens gewechselt werden und einmal die Partikel 108 des ersten und einmal die Partikel 108 des zweiten Partikelzuführungsbehälters aufgetragen werden. Dadurch kann die Zusammensetzung des Materials für den Materialstrang variiert werden, beispielsweise hinsichtlich der Partikel.For processing the particles 108 can, as in 29 is shown, a plurality of particle feeders 107 , z. B. a plurality of particle supply containers, are provided, wherein the particle supply means 107 each the same or different particles 108 can contain, as in 29 is indicated. The particles 108 can z. B. in material, size, shape and / or type, eg. As massive or hollow particles, etc., distinguish. In the embodiment in 29 have the two particle feed container different particles 108 on. This allows the particles 108 to make the material for the strand of material during the layered application and once the particles are changed 108 of the first and once the particles 108 of the second particle feed container are applied. Thereby, the composition of the material for the material strand can be varied, for example with regard to the particles.

Vor dem Auftragen werden die Partikel 108 der Partikelzuführungsbehälter entsprechend mit Bindermaterial versehen, wie zuvor beschrieben wurde. Über einen entsprechenden in 29 stark vereinfachten Zuführungsmechanismus 114 kann einmal der eine Partikelzuführungsbehälter zum Zuführen seiner Partikel 108 geöffnet und einmal der andere Partikelbehälter zum Zuführen seiner Partikel 108 geöffnet werden.Before applying the particles 108 the particle supply container provided with binder material, as described above. About a corresponding in 29 greatly simplified feed mechanism 114 Once the one particle feed container for feeding its particles 108 open and once the other particle container for feeding its particles 108 be opened.

Der Wechsel der Partikelzuführungsbehälter bzw. der darin enthaltenen Partikel 108 kann beispielsweise nach einer fertigen Schicht durchgeführt werden, so dass die darauffolgende Schicht komplett mit den neuen und zuvor mit Bindermaterial versehenen Partikeln erstellt werden kann. Ebenso kann der Wechsel der Partikelzuführungsbehälter bzw. der darin enthaltenen Partikel auch z. B. für wenigstens einen oder mehrere Abschnitte innerhalb einer Schicht durchgeführt werden.The change of the particle feed container or the particles contained therein 108 can be carried out, for example, after a finished layer, so that the subsequent layer can be created completely with the new and previously provided with binder material particles. Likewise, the change of the particle supply container or the particles contained therein also z. B. for at least one or more sections within a layer.

Des Weiteren können auch mehrere Auftrageeinrichtungen mit unterschiedlichen Partikeln verwendet werden, welche jeweils vor dem Auftragen mit demselben oder einem unterschiedlichen Bindermaterial benetzt werden.Furthermore, it is also possible to use a plurality of applicators with different particles, which are each wetted with the same or a different binder material before application.

Beispielsweise kann es für die Erzeugung von holzbasierten Bauteilen wünschenswert sein, den Innenbereich des Bauteils möglichst leicht, mit großen Holzspänen und mit vielen Hohlräumen zu bauen oder mit hohlen Partikel, wie beispielsweise aus Pappe, während der Außenbereich und damit die Außenseite des Bauteils, z. B. die Oberseite des Bauteils, möglichst glatt sein soll. Entsprechend kann hier einerseits für den Innenbereich des Bauteils mit größeren Holzspänen als Partikel und für den Außenbereich mit kleineren Holzspänen als Partikel gearbeitet werden.For example, it may be desirable for the production of wood-based components as easy as possible to build the interior of the component with large wood chips and many cavities or with hollow particles, such as cardboard, while the outside and thus the outside of the component, eg. B. the top of the component should be as smooth as possible. Accordingly, on the one hand, for the interior of the component with larger wood chips as particles and for outdoor use with smaller wood chips as particles.

Die Verarbeitung von gemischten Partikeln 108 zur Herstellung des Materials für den Materialstrang, die aus zwei oder mehreren Partikelzuführungseinrichtungen, z. B. mehreren Partikelzuführungsbehältern, gemischt werden, ist in 30 gezeigt. Dabei können z. B. große Partikel 108, optional zusätzlich mit einem Hohlraum insbesondere für den Leichtbau, mit kleineren Partikeln 108 gemischt und anschließend mit Bindermaterial versehen werden zum Ausbilden eines Materialstrangs. Durch das Mischen von Partikeln 108 können Eigenschaften des daraus resultierenden Materialstrangs, wie Dichte, Oberflächengüte usw., gezielt eingestellt oder angepasst werden.The processing of mixed particles 108 for producing the material for the material strand, which consists of two or more particle feeding devices, for. B. multiple particle feed containers, is mixed in 30 shown. This z. B. large particles 108 , optionally in addition with a cavity, in particular for lightweight construction, with smaller particles 108 mixed and then provided with binder material for forming a strand of material. By mixing particles 108 Properties of the resulting material strand, such as density, surface quality, etc., can be adjusted or adjusted in a targeted manner.

Die Partikel 108 können dabei vor dem Einfüllen in einen Partikelzuführungsbehälter miteinander gemischt werden. Ebenso können bei der Verwendung von mehreren Partikelzuführungsbehältern als Partikelzuführungseinrichtungen 107 die Partikel 108 dieser Behälter während der Verarbeitung in einer Mischereinrichtung 115 gemischt werden, so dass beim schichtweisen Aufbau eines Bauteils lokal dessen Materialeigenschaften eingestellt werden können, wie in 30 angedeutet ist. Dort wird über Zuführungsmechanismen 114, welche jeweils einen Schieber aufweisen, der Zufluss und damit das Mischverhältnis der Partikel 108 aus den Partikelzuführungsbehälter gesteuert und in der Mischereinrichtung 115 gemischt, bevor die Mischung aus den Partikeln 108 anschließend mit Bindermaterial benetzt und über wenigstens eine Düseneinrichtung auf eine Unterlage als Materialstrang schichtweise aufgetragen wird.The particles 108 can be mixed together before filling in a particle feed container. Likewise, when using multiple particle feed containers as particle feeders 107 the particles 108 this container during processing in a mixer device 115 be mixed so that the layered structure of a component locally its material properties can be adjusted as in 30 is indicated. There is about feeding mechanisms 114 , which each have a slide, the inflow and thus the mixing ratio of the particles 108 controlled from the particle feed containers and in the mixer device 115 mixed before the mixture of the particles 108 then wetted with binder material and applied layer by layer via at least one nozzle device on a substrate as a strand of material.

In 31 ist eine Verarbeitung eines Materialstrangs 2 mit lokal unterschiedlichen Partikeln 108 dargestellt. Die in 31 dargestellte einundzwanzigste Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 entspricht im Wesentlichen der in 27 gezeigten zwanzigsten Ausführungsform. Sie unterscheidet sich von dieser in 27 gezeigten Ausführungsform dadurch, dass mehrere Partikelzuführungseinrichtungen 107 sowie mehrere Bindermaterialeinrichtungen 109 vorgesehen sind. Des Weiteren ist eine Zusammenführeinrichtung 117 vorgesehen. Die Partikelzuführungseinrichtungen 107, z. B. Partikelzuführungsbehälter, weisen in dem Ausführungsbeispiel in 31 verschiedene Partikel 108 auf. Diese werden in zugeordneten Bindermaterialeinrichtungen 109 mit Bindermaterial benetzt, bevor sie der Zusammenführeinrichtung 117 zugeführt und von dort der Kompaktierungs- und Fördereinrichtung 111 zugeführt werden. Durch die mehreren Bindermaterialeinrichtungen 109 kann lokal das Verhältnis von Partikelmasse zu Bindermaterialmasse in dem Material für den Materialstrang eingestellt werden. Des Weiteren kann jeweils das gleiche Bindermaterial in den Bindermaterialeinrichtungen 109 verwendet werden oder ein unterschiedliches Bindermaterial.In 31 is a processing of a material strand 2 with locally different particles 108 shown. In the 31 illustrated twenty-first embodiment of the manufacturing apparatus 100 is essentially the same as in 27 twentieth embodiment shown. It differs from this in 27 shown embodiment in that a plurality of particle feeders 107 and several binder material devices 109 are provided. Furthermore, an assembly device 117 intended. The particle feeders 107 , z. B. Particle feed container, have in the embodiment in 31 different particles 108 on. These are in associated binder material devices 109 wetted with binder material before joining the merger 117 fed and from there the compacting and conveying device 111 be supplied. Through the multiple binder material devices 109 For example, the ratio of particle mass to binder material mass in the material for the material strand can be set locally. Furthermore, in each case the same binder material in the binder material devices 109 used or a different binder material.

Bei einer Verwendung einer Kompaktierungs- und Fördereinrichtung 111, welche keine Vermischung der mit Bindermaterial behafteten Partikel 108 bewirkt, z. B. das in 31 gezeigte Walzensystem, können die Eigenschaften des Materialstrangs 2 aus den mit dem Bindermaterial oder Bindermaterialien benetzten Partikel 108 lokal eingestellt werden. So können beispielsweise außen kleine mit Bindermaterial benetzte Partikel kompaktiert und gefördert und innen größere mit Bindermaterial benetzte Partikel kompaktiert und gefördert werden. Dadurch kann ein Materialstrang 2 durch die an die Kompaktierungs- und Fördereinrichtung 111 angeschlossene Düseneinrichtung 1 auf eine nicht dargestellte Unterlage aufgetragen werden, welcher außen eine glatte oder glattere Oberfläche aufweist und innen wenig Bindematerial durch die größeren und gegebenenfalls mit einem Hohlraum versehenen Partikel. Diese größeren und gegebenenfalls hohlen oder porösen Partikel führen wiederum zu einer Gewichtsreduktion des Bauteils.When using a compaction and conveyor 111 , which does not mix the binder material with afflicted particles 108 causes, for. B. in 31 shown rolling system, the properties of the material strand 2 from the particles wetted with the binder material or binder materials 108 be set locally. For example, outside small particles wetted with binder material can be compacted and promoted and inside larger particles wetted with binder material compacted and promoted. This can be a strand of material 2 through to the compaction and conveyor 111 connected nozzle device 1 be applied to a pad, not shown, which has a smooth or smoother surface outside and inside little binding material through the larger and possibly provided with a cavity particles. These larger and possibly hollow or porous particles in turn lead to a weight reduction of the component.

In 32 ist ein Ausführungsbeispiel einer Düseneinrichtung 1 der Herstellungsvorrichtung 100 gezeigt, wie sie bei den zuvor beschriebenen Herstellungsvorrichtungen eingesetzt werden kann. Die Düseneinrichtung 1 ist dabei aus wenigstens zwei relativ zueinander bewegbaren Düsenelementen 116 ausgebildet, mittels denen der Düsenquerschnitt vergrößert und/oder verkleinert werden kann. Dabei ist wenigstens eines der Düsenelemente 116 beweglich während das andere Düsenelement 116 entweder ebenfalls beweglich oder feststehend ausgebildet sein kann. Die Düsenelemente 116 können dabei als Düsenschieber, wie in 32 gezeigt ist, zusammen und auseinander schiebebar ausgebildet sein. Ebenso können die beiden Düsenelemente 116 zusammen teleskopartig ein- und ausfahrbar ausgebildet sein, wobei der Düsenquerschnitt durch das Ein- und Ausfahren der Düsenelemente 116 vergrößert oder verkleinert werden kann.In 32 is an embodiment of a nozzle device 1 the manufacturing device 100 shown how it can be used in the manufacturing devices described above. The nozzle device 1 is at least two relatively movable nozzle elements 116 formed, by means of which the nozzle cross section can be increased and / or reduced. In this case, at least one of the nozzle elements 116 movable while the other nozzle element 116 either also be designed to be movable or fixed. The nozzle elements 116 can be used as a nozzle slide, as in 32 is shown to be designed to be pushed together and apart. Likewise, the two nozzle elements 116 be formed telescopically extendable and retractable, wherein the nozzle cross-section through the retraction and extension of the nozzle elements 116 can be increased or decreased.

Durch die Düsenelemente 116 kann der Durchmesser des Materialstrangs 2 aus mit Bindermaterial versehenen Partikeln eingestellt und z. B. variiert und/oder geformt werden. Beispielsweise kann die Breite oder der Querschnitt des Materialstrangs 2 statt konstant gehalten auch verändert oder variiert werden.Through the nozzle elements 116 can the diameter of the material strand 2 adjusted from provided with binder material particles and z. B. varied and / or shaped. For example, the width or the cross section of the material strand 2 held constant or changed.

Wie zuvor bereits mit Bezug auf die 1–26 beschrieben wurde, kann das Auftragen des Materialstrangs 2 durch die Auftrageeinrichtung 5 entsprechend konditioniert werden. Dabei kann wenigstens ein Teil oder wenigstens eine Komponente der Auftrageeinrichtung 5 temperiert werden. Beispielsweise kann ein Heizen und/oder Kühlen der Kompaktierungs- und Fördereinrichtung 111 und/oder der Düseneinrichtung 1 vorgesehen werden, damit die Aushärtung z. B. des Bindermaterials nicht schon in diesen Subsystemen stattfindet. Des Weiteren können, wie zuvor ebenfalls bereits beschrieben, zusätzliche Materialien, wie beispielsweise Fasern, Luft, Flüssigkeiten, Pasten, Pulver, weitere Partikel usw. in den Materialstrang 2 eingebracht werden. Mittels des Einbringens wenigstens einer zusätzlichen Flüssigkeit kann z. B. die Haftung des Materialstrangs 2 beispielsweise innerhalb der Düseneinrichtung reduziert oder der Flüssigkeitshaushalt des Materialstrangs 2 ausgeglichen werden, wenn Partikel 108, die schnell Flüssigkeit aus dem Bindermaterial 110 des Materialstrangs ziehen, verwendet werden.As previously with reference to the 1 - 26 may be described, the application of the material strand 2 through the applicator 5 be conditioned accordingly. In this case, at least a part or at least one component of the applicator 5 be tempered. For example, heating and / or cooling of the compacting and conveying device 111 and / or the nozzle device 1 be provided so that the curing z. B. the binder material does not already take place in these subsystems. Furthermore, as previously described, additional materials such as fibers, air, liquids, pastes, powders, other particles, etc., may be incorporated into the strand of material 2 be introduced. By introducing at least one additional liquid can, for. B. the liability of the material strand 2 for example, reduced within the nozzle device or the fluid balance of the material strand 2 be balanced when particles 108 that quickly make liquid from the binder material 110 of the material strand.

Des Weiteren können, wie zuvor mit Bezug auf die 1–26 beschrieben, die Partikelzuführungseinrichtung 107, die Speichereinrichtung 21, die Mischereinrichtung 115, die Kompaktierungs- und Fördereinrichtung 111, die Düseneinrichtung 1 und/oder Teile der aufgezählten Systeme in Schwingung oder Vibration versetzt werden. Im Falle der Kompaktierungs- und Fördereinrichtung 111 kann so das Kompaktieren und/oder Fördern unterstützt werden oder auch das Kompaktieren und/oder Fördern komplett dadurch realisiert werden. Beispielsweise kann eine zusätzliche und z. B. nachträglich vorgesehene, vibrierende nicht dargestellte Verdichtungseinheit eine weitere Komprimierung des aufgetragenen Materialstrangs bewirken.Furthermore, as previously with reference to the 1 - 26 described, the particle supply device 107 , the storage device 21 , the mixer device 115 , the compacting and conveying equipment 111 , the nozzle device 1 and / or parts of the enumerated systems are vibrated or vibrated. In the case of Kompaktierungs- and conveyor 111 Thus, the compacting and / or conveying can be supported or the compacting and / or conveying can be completely realized thereby. For example, an additional and z. B. subsequently provided, vibrating compression unit, not shown, cause further compression of the applied strand of material.

Wie in den 33 und 34 gezeigt ist, können statt wie zuvor in den 1–32, statt nur einer Auftrageeinrichtung auch mehrere Auftrageeinrichtungen 5 und damit verbunden mehrere Düseneinrichtungen 1 eingesetzt werden. Diese Düseneinrichtungen 1 können dabei zusammen gleichzeitig mehrere Schichten von Materialsträngen 2 auf eine Unterlage 101 auftragen.As in the 33 and 34 can be shown instead of as before in the 1 - 32 , Instead of just one applicator also several applicators 5 and associated therewith a plurality of nozzle devices 1 be used. These nozzle devices 1 can together at the same time several layers of material strands 2 on a pad 101 Instruct.

In dem in 33 gezeigten Ausführungsbeispiel können die Auftrageeinrichtungen 5 und ihre Düseneinrichtungen 1 unabhängig voneinander einen jeweiligen Materialstrang 2 auftragen, während in 34 die Auftrageeinrichtungen 5 und ihre Düseneinrichtungen 1 miteinander gekoppelt sind. Die Auftrageeinrichtungen 5 und ihre Düseneinrichtungen 1 tragen daher voneinander abhängig jeweils einen Materialstrang 2 auf. Die Auftrageeinrichtung in den 33 und 34 verläuft in Z-Richtung.In the in 33 embodiment shown, the applicators 5 and their nozzle devices 1 independently of each other a respective strand of material 2 apply while in 34 the applicators 5 and their nozzle devices 1 coupled together. The applicators 5 and their nozzle devices 1 therefore each wear a strand of material depending on each other 2 on. The applicator in the 33 and 34 runs in the Z direction.

Wie zuvor beispielsweise mit Bezug auf die 3–6 beschrieben wurde, können die Auftrageeinrichtung und/oder ihre Düseneinrichtung auch geneigt oder gekippt vorgesehen sein. Dies gilt entsprechend auch für die zuvor in den 27–34 gezeigten Ausführungsformen. Zur Generierung möglichst hoher Schichten kann beispielsweise die Düseneinrichtung auch seitlich und ggf. schräg oder leicht schräg angeordnet sein und das Material gegen die Auftrageeinrichtung, wie zuvor in 19, oder senkrecht zu der Auftragsrichtung, wie zuvor in 17, auftragen werden. Dabei wird ein Gegenhalter auf der gegenüberliegenden Seite vorgesehen und ggf. vor dem Materialstrang oder in beliebigen Winkeln zu der Auftragsrichtung.As before, for example, with reference to the 3 - 6 has been described, the applicator and / or its nozzle means may also be provided tilted or tilted. This also applies to the previously in the 27 - 34 shown embodiments. to Generation of the highest possible layers, for example, the nozzle device can also be arranged laterally and possibly obliquely or slightly obliquely and the material against the applicator, as previously in 19 , or perpendicular to the application direction, as previously in 17 , apply. In this case, a counter-holder is provided on the opposite side and possibly in front of the material strand or at any angles to the order direction.

Die Auftragung des Materialstrangs kann auch gleichzeitig von zwei Seiten erfolgen, wie zuvor in 18 gezeigt ist, Wenn sich bei dem Auftragen der Materialstränge diese sich z. B. mit zuvor aufgetragenen Materialsträngen kreuzen, kann in diesem Fall die Düseneinrichtung oder auch der beispielsweise an der Düseneinrichtung vorgesehene Gegenhalter entfernbar sein. Dies kann z. B. durch das nach oben wegfahren der Düseneinrichtung oder des Gegenhalters erfolgen, wie in den 17, 18, 19 und 22 angedeutet ist.The application of the material strand can also be done simultaneously from two sides, as previously in 18 If, during the application of the material strands these z. B. intersect with previously applied strands of material, in this case, the nozzle means or even provided for example on the nozzle means backstop can be removable. This can be z. B. by the upward drive away the nozzle device or the counter-holder, as in the 17 . 18 . 19 and 22 is indicated.

Die gesamte Auftrageeinrichtung oder auch z. B. nur die Düseneinrichtung können drehbar ausgebildet sein, so dass die Ausrichtung der anisotropen Eigenschaften des Materialstrangs, wie die Breite des Strangs, die Partikel usw., in Bezug zur Auftrageeinrichtung erhalten bleiben, auch wenn sich die Auftrageeinrichtung geändert wird, wie zuvor in 26 gezeigt ist. Die Düseneinrichtung kann dabei endlose oder nur in einem gewissen Winkelbereich von z. B. bis maximal 720° drehbar ausgebildet sein. Die Düseneinrichtung kann nach dem Auftragen einer kompletten Schicht oder auch während des Auftragens einer Schicht in eine zuvor definierte Winkelposition zurückgedreht werden.The entire applicator or z. Example, only the nozzle means may be rotatable, so that the orientation of the anisotropic properties of the material strand, such as the width of the strand, the particles, etc., remain in relation to the applicator, even if the applicator is changed, as previously in 26 is shown. The nozzle device can be endless or only in a certain angular range of z. B. be formed to a maximum of 720 ° rotatable. The nozzle device can be rotated back to a previously defined angular position after the application of a complete layer or even during the application of a layer.

Zur Verbesserung der Haftung zwischen einer Schicht des Materialstrangs, die gerade aufgebracht wird, und einer zuvor aufgebrachten Schicht des Materialstrangs, kann optional z. B. an der Auftrageeinrichtung eine nicht dargestellte weiteren Aktivierungseinrichtung vorgesehen sein, zur Aktivierung der zuvor aufgebrachten Schicht des Materialstrangs. Die Aktivierungseinrichtung kann den Materialstrang beispielsweise mittels einer Infrarot (IR) Strahlung vorwärmen, beispielsweise im Falle eines Schmelzklebstoffs als Bindematerial. Des Weiteren kann eine Sprüheinrichtung als Bindermaterialeinrichtung für das Aufbringen eines Bindermaterials vorgesehen sein, wie zuvor in 27 angedeutet wurde. Ebenso kann eine Sprüheinrichtung vorgesehen werden zum Befeuchten und/oder Aktivieren des Materials vor, während und/oder nach dem Auftragen als Materialstrang.To improve the adhesion between a layer of the material strand that is being applied, and a previously applied layer of the material strand, may optionally z. B. on the applicator not shown further activation means may be provided for activating the previously applied layer of the material strand. The activation device can preheat the material strand, for example by means of infrared (IR) radiation, for example in the case of a hotmelt adhesive as binding material. Furthermore, a spraying device can be provided as binder material device for applying a binder material, as previously described in US Pat 27 was hinted at. Likewise, a spraying device can be provided for moistening and / or activating the material before, during and / or after application as a material strand.

Des Weiteren kann die Auftrageeinrichtung optional mit einer zusätzlichen nicht dargestellten Aushärtungseinrichtung versehen oder mit einer solchen gekoppelt sein, die die Aushärtung des aufgetragenen Materialstrangs beschleunigt. Die Aushärteeinrichtung kann dazu einen kalten und/oder warmen Gasstrom, insbesondere Luftstrom, eine Wärmestrahlung, eine UV-Strahlung und/oder einen Flüssigkeitsnebel erzeugen.Furthermore, the applicator can optionally be provided with an additional curing device, not shown, or coupled with such, which accelerates the curing of the applied strand of material. For this purpose, the curing device can generate a cold and / or warm gas stream, in particular air stream, heat radiation, UV radiation and / or a liquid mist.

Für die Herstellung von Schichten des Materialstrangs, die nicht auf einer Plattform oder auf einer bereits vorherigen Schicht des Materialstrangs aufgebaut werden, können optional zusätzlich ein oder mehrere nicht dargestellte Stützstrukturen vorgesehen sein. Die jeweilige Stützstruktur kann dabei z. B. aus mit demselben oder einem anderen Bindermaterial benetzten Partikeln und damit Material aufgebaut sein. Dabei kann die Stützstruktur dieselben Partikel oder Partikelkombination als das Material des herzustellenden Bauteils oder andere Partikel oder Partikelkombinationen aufweisen. Solche Stützstrukturen haben den Vorteil, dass sie sich später leichter entfernen lassen und ggf. zusätzlich recyclebar sind.For the production of layers of the material strand, which are not built up on a platform or on an already previous layer of the material strand, optionally one or more support structures, not shown, may additionally be provided. The respective support structure can be z. B. from wetted with the same or another binder material particles and thus be constructed material. In this case, the support structure may have the same particle or particle combination as the material of the component to be produced or other particles or particle combinations. Such support structures have the advantage that they can be removed later easier and possibly additionally recyclable.

Die jeweilige Stützstruktur kann als feine durchgehende oder nicht durchgehende Struktur realisiert werden, die später leichter entfernbar ist. Zusätzlich oder alternativ kann die Stützstruktur auch mit einer geringen oder geringeren Dichte hergestellt werden und dadurch ebenfalls leicht entfernbar sein.The respective support structure can be realized as a fine continuous or non-continuous structure, which is easier to remove later. Additionally or alternatively, the support structure can also be made with a low or lower density and thereby likewise easily removable.

Vorzugsweise sind die Stützstruktur und das fertige Bauteil wiederverwendbar ausgebildet. Beispielsweise kann das ausgehärtete Bindermaterial der Stützstruktur bzw. des fertigen Bauteils beispielsweise durch Flüssigkeiten, durch Temperatur, mechanische Energie, Strahlungsenergie usw. lösbar sein. Dadurch kann das Bindermaterial von den Partikeln entfernt werden, da es beispielsweise verflüssigt oder derart zersetzt wird, so dass es mittels eines Gebläses von den Partikeln entfernt oder durch ein Sieb, die Partikel aus dem Bindermaterial herausgesiebt werden können. Beispielsweis bei einem Masseverhältnis von Partikeln zu Bindermaterial von 80 zu 20.Preferably, the support structure and the finished component are reusable. For example, the cured binder material of the support structure or the finished component, for example, by liquids, by temperature, mechanical energy, radiation energy, etc. be solvable. As a result, the binder material can be removed from the particles, since it is liquefied or decomposed, for example, so that it can be removed from the particles by means of a blower or through a sieve, the particles can be sieved out of the binder material. For example, at a mass ratio of particles to binder material of 80 to 20.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Die in den 1 bis 34 gezeigten Ausführungsbeispiele sind auch miteinander kombinierbar, insbesondere einzelne Merkmale davon.Although the present invention has been fully described above with reference to preferred embodiments, it is not limited thereto but is modifiable in a variety of ways. The in the 1 to 34 embodiments shown can also be combined with each other, in particular individual features thereof.

In den zuvor mit Bezug auf die 1–34 beschrieben Ausführungsformen kann die Auftageeinrichtung, zumindest ein Element der Auftrageeinrichtung und/oder die Unterlage, z. B. Bauplattform oder Trägereinheit, in wenigstens zwei oder allen drei Raumachse, d. h., der X-, Y-, und/oder Z-Achse, beweglich ausgebildet sein und wahlweise zusätzlich um wenigstens die X-, Y-, und/oder Z-Achse rotierbar und/oder neigbar sein. Für die Generierung neuer Schichten des Materialstrangs kann z. B. die Auftrageeinrichtung in Y-Richtung oder senkrecht zu der Unterlage, um eine Schichthöhe verfahren und/oder die Unterlage wird um eine Schicht abgesenkt. Wahlweise zusätzlich kann die Auftrageeinrichtung z. B. um die Y-Achse oder X-Achse neigbar oder kippbar ausgebildet sein, so dass die Schichten der Materialstränge mit beliebiger Ausrichtung erzeugt werden können.In the above with reference to the 1 - 34 described embodiments, the Auftageeinrichtung, at least one element of the applicator and / or the pad, for. As building platform or carrier unit, in at least two or all three spatial axis, ie, the X, Y, and / or Z-axis, be designed to be movable and optionally in addition to at least the X, Y, and / or Z- Axle be rotated and / or tilted. For the generation new layers of the material strand can z. B. the applicator in the Y direction or perpendicular to the substrate, moved to a layer height and / or the pad is lowered by one layer. Optionally, in addition, the applicator z. B. be formed tiltable or tiltable about the Y-axis or X-axis, so that the layers of material strands can be produced with any orientation.

Das Bindermaterial ist während des schichtweisen Aufbringens des Materialstrangs beispielsweise flüssig oder pastös, so dass nach dem schichtweisen Aufbringen eine Verfestigung und somit eine Verbindung der mit dem Bindematerial benetzten Partikel des Materialstrangs erfolgt. Das Aushärten des Bindematerials des Materialstrangs, und somit eine Verbindung mit den in dem Bindematerial aufgenommenen Partikel, erfolgt nach dem Aufbringen des Materialstrangs auf die Unterlage.The binder material is, for example, liquid or pasty during the layered application of the material strand, so that after the layered application, a solidification and thus a compound of wetted with the binder material particles of the material strand takes place. The curing of the binding material of the material strand, and thus a connection with the particles received in the binding material, takes place after the application of the material strand to the substrate.

Wie zuvor beschrieben besteht das Material für den Materialstrang aus mit wenigstens einem Bindermaterial versehenen Partikeln. Die Partikel können dabei gleich oder im Wesentlichen gleich oder unterschiedlich sein und sich beispielsweise hinsichtlich ihrer Größe und/oder hinsichtlich ihres Materials voneinander unterscheiden. Des Weiteren kann der Materialstrang massiv oder mit wenigstens einem Hohlraum versehen sein. Außerdem kann der Materialstrang optional mit wenigstens einem zusätzlichen Material versehen sein, beispielsweise mit Fasern, Glasperlen, Styroporkugeln, Sand und/oder Hohlkörpern usw.. welches in den Materialstrang eingearbeitet wird und/oder in wenigstens einen Hohlraum des Materialstrangs eingefüllt wird. Diese Ausführungen gelten dabei für alle Ausführungsformen der Erfindung.As described above, the material for the material strand consists of particles provided with at least one binder material. The particles may be the same or substantially the same or different and differ from each other, for example, in terms of their size and / or their material. Furthermore, the material strand may be solid or provided with at least one cavity. In addition, the material strand can optionally be provided with at least one additional material, for example with fibers, glass beads, polystyrene balls, sand and / or hollow bodies, etc .. which is incorporated into the material strand and / or filled in at least one cavity of the material strand. These statements apply to all embodiments of the invention.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Düseneinrichtungnozzle device
22: Materialstrangmaterial strand
33: Formungselementforming element
44: Bearbeitungseinrichtungprocessing device
55: Auftrageeinrichtungapplicator
66: Bauplattformbuilding platform
77: Schicht oder LageLayer or layer
88th: Abschirmungshielding
99: Kapselungseinrichtungencapsulating means
1010: Vertiefungdeepening
1111: Düsejet
1212: Spaltgap
1313: Gegenhalterbackstop
1414: Scheibedisc
1515: festes Elementsolid element
1616: Achseaxis
1818: Kerncore
1919: Zuführungseinrichtungfeeder
2020: Füllmaterialfilling material
2121: Speichereinrichtungmemory device
2222: Zusatzelementadditional element
100100: Herstellungsvorrichtungmaking device
101101: Unterlagedocument
102102: Längsachselongitudinal axis
103103: Strukturierungselementstructuring element
104104: Frontplattefront panel
105105: Hohlraumcavity
106106: Zwischenwandpartition
107107: PartikelzuführungseinrichtungParticle feeder
108108: Partikelparticle
109109: BindermaterialeinrichtungBinder material facility
110110: Bindermaterialbinder material
111111: Kompaktierungs- und FördereinrichtungCompaction and conveyor
112112: Walzeroller
113113: Förderwalzeconveyor roller
114114: Zuführungsmechanismusfeed mechanism
115115: MischereinrichtungMixer means
116116: Düsenelementnozzle member
117117: ZusammenführeinrichtungCombining device

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 0833237 B1 [0004]
EP 0431924 B1 [0005]
WO 2006/033621 A1 [0009]
US 0431924 A2 [0010]
DE 10117875 C1 [0011]
DE 102004008168 A1 [0012]

Claims

Method for producing in layers a three-dimensional component from at least one strand of material ( 2 ), the method comprising the steps of: providing particles ( 108 ); Providing at least one binder material ( 110 ); Providing the particles ( 108 ) with the at least one binder material ( 110 ) for forming the material of the material strand ( 2 ); Layer-wise application of the material strand ( 2 ) in the form of the three-dimensional component by means of an application device ( 5 ), and curing the three-dimensional component.

Method according to claim 1, characterized by the step of forming at least a portion of the contour of the strand of material ( 2 ) and / or introducing at least one additional material ( 20 ) in the material strand ( 2 ), the additional material ( 20 ) is in particular solid, liquid, gaseous and / or pasty.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the material of the material strand ( 2 ) the same or different particles ( 108 ), wherein the same or different particles ( 108 ) in the strand of material ( 2 ) are distributed uniformly or unevenly, and wherein the different particles ( 108 ) differ in particular with respect to their material, their size, their shape, their weight, their density, and / or their structure, the particles ( 108 ) in particular have a solid, hollow or porous structure.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the particles ( 108 ) are in the form of fibers, spheres, granules, pellets, spears and / or powder and wherein the particles are preferably made of wood, paper, cardboard, cellulose, polystyrene, metal, plastic, ceramic, carbon fibers, glass fibers, a mineral material and / or resin.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the binder material ( 110 ) is at least one thermoplastic, an adhesive, a resin and / or a resin system, wherein the adhesive is in particular a hot melt adhesive, a reaction adhesive, a solvent adhesive or a dispersion adhesive.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the step of providing the particles ( 108 ) with the at least one binder material ( 110 ) for forming the material of the at least one strand of material ( 2 ): spraying the binder material ( 110 ) on the particles ( 108 ) through at least one nozzle ( 11 ) at least one binder material device ( 109 ), and / or mixing the particles with the binder material ( 110 ) in a mixer device ( 115 ), and / or application of the binder material ( 110 ) on the particles ( 108 ) by at least one impregnated with the binder material roller ( 112 ), wherein the roller is provided in particular with an absorbent coating.

Method according to one of the preceding claims, characterized by, active and / or passive feeding of the particles ( 108 ) by means of at least one particle feed device ( 107 ) the at least one binder material device ( 109 ), whereby the particles ( 108 ) passively by virtue of its gravity, in particular as a particle curtain, and / or actively by means of at least one conveyor belt, a conveyor roller, a hose system, a pipe system and / or by means of a pressure-based system of the at least one binder material device ( 109 ).

Method according to one of the preceding claims, characterized by controlling and / or regulating the inflow of the particles ( 108 ) by means of the at least one particle feed device ( 107 ) to the binder material device ( 109 ), wherein in particular a constant amount and / or a varying amount of the particles ( 108 ) by the particle feed device ( 107 ) the at least one binder material device ( 109 ) is supplied.

Method according to one of the preceding claims, characterized by additional compacting with the binder material ( 110 ) provided particles ( 108 ) in a compacting and conveying device ( 111 ), wherein the compacting with the binder material ( 110 ) provided particles ( 108 ) before being applied by the applicator ( 5 ), during application by the applicator ( 5 ) and / or after being applied by the applicator ( 5 ) on a base ( 101 ) he follows.

Method according to one of the preceding claims, characterized by molding the material strand ( 2 ) before, during and / or after hardening of the material strand ( 2 ), wherein the strand of material ( 2 ) is formed after curing, in particular by heating the material strand ( 2 ) and / or a machining of the material strand ( 2 ).

Method according to one of the preceding claims, characterized by hardening of the material strand ( 2 ) by radiation, in particular infrared (IR) radiation, laser radiation or UV radiation, by mechanical energy, in particular ultrasound, and / or heat.

Method according to one of the preceding claims, characterized by layer by layer application of a plurality of strands of material ( 2 ) for forming the three-dimensional component by means of a common applicator device ( 5 ) or in each case a separate applicator device ( 5 ), whereby the strands of material ( 2 ) are made of the same material or a different material.

Method according to one of the preceding claims, characterized by forming the three-dimensional component with at least one support structure and removing the at least one support structure after curing of the component, wherein the support structure is made of the same material as the component or a material other than the component.

Three-dimensional component which is produced by the method according to one of the preceding claims.

Manufacturing device ( 100 ) for the layered production of the three-dimensional component according to claim 14 with the method according to one of claims 1 to 13.

Manufacturing device ( 100 ) according to claim 15, characterized in that the manufacturing device ( 100 ) the at least one applicator device ( 5 ), wherein the applicator device ( 5 ) at least one nozzle device ( 1 ) has for the layered application of at least one strand of material ( 2 ) according to the shape of the three-dimensional component on a substrate ( 6 ).

Manufacturing device according to claim 16, characterized in that the manufacturing device ( 100 ) a processing device ( 4 ) for forming at least a portion of the contour of the strand of material ( 2 ) and / or for introducing at least one additional material ( 20 ) in the material strand ( 2 ).

Manufacturing device according to claim 17, characterized in that the processing device ( 4 ) is formed such, at least the portion of the contour of the material strand ( 2 ) to smooth, roughen, compact, form with depressions and / or surveys.

Manufacturing device according to one of claims 16, 17 or 18, characterized in that the nozzle device ( 1 ) as a processing device ( 4 ), wherein the nozzle device ( 1 ), in particular a core ( 18 ) as a shaping element ( 3 ), wherein the core ( 18 ) in the nozzle device ( 1 ) is arranged such, one or more cavities in the of the nozzle device ( 1 ) issued strand of material ( 2 ) train.

Manufacturing device according to claim 19, characterized in that the core ( 18 ) is formed solid or hollow and with at least one feed device ( 19 ) is connected to supply the additional material ( 20 ) into the at least one through the core ( 18 ) generated cavity.

Manufacturing device according to one of claims 16 to 20, characterized in that the nozzle device ( 1 ) at least with a feed device ( 19 ) for feeding the additional material and applying the additional strand of material ( 2 ) at least on a portion of the outside of the strand of material ( 2 ) or introducing the additional material into the material strand ( 2 ).

Manufacturing device according to one of claims 16 to 21, characterized in that the processing device ( 4 ) at least one shaping element ( 3 ) for shaping the contour of the strand of material ( 2 ), wherein the shaping element ( 3 ) is formed stationary, displaceable and / or rotatable and wherein the shaping element ( 3 ), in particular a roller, a nozzle ( 11 ) for producing a shaping fluid jet or a carriage, and wherein the carriage preferably in the material strand ( 2 ) and out of the material strand ( 2 ) is herausfahrbar.

Manufacturing device according to claim 22, characterized in that the shaping element ( 3 ) on its outside with at least one structuring element ( 103 ), wherein the structuring element ( 103 ) is a depression and / or a survey.

Manufacturing device according to claim 23, characterized in that the material strand ( 2 ) by the survey as structuring element ( 103 ) is providable with at least one recess, wherein the at least one recess of the material strand ( 2 ) additionally by applying a further layer of the material strand ( 2 ) is closable for the formation of the material strand ( 2 ) with at least one cavity ( 105 ).

Manufacturing device according to claim 22, 23 or 24, characterized in that the shaping element ( 3 ) two mutually offset rotating elements, in particular discs ( 14 ), wherein the at least one structuring element ( 103 ) of the molding element ( 3 ) is coupled to the rotating elements such that the structuring element ( 103 ) in which the material strand ( 2 ) retractable and extendable from this for the formation of depressions in the material strand ( 2 ).

Manufacturing device according to one of claims 16 to 25, characterized in that the nozzle device ( 1 ) is formed such the material strand ( 2 ) vertically, in a slope or parallel to the surface ( 6 ), wherein the nozzle device ( 1 ) for the application of the material strand ( 2 ) inclined in a slope to the pad by an angle or inclinable to the pad ( 6 ) is trained.

Manufacturing device according to one of claims 16 to 26, characterized in that the nozzle device ( 1 ) a counterholder ( 13 ), wherein the counter-holder ( 13 ) fixed or displaceable.

Manufacturing device according to one of claims 16 to 27, characterized in that at least two nozzle devices ( 1 ) are arranged opposite one another in such a way that they form a common strand of material ( 2 ) produce.

Manufacturing device according to one of claims 16 to 28, characterized in that the applicator device ( 5 ) at least one particle guide device ( 107 ) for feeding particles, wherein the particles are in particular wood flour, wood chips, cardboard particles, styrofoam particles, metal particles, plastic particles, ceramic particles, particles of a mineral material, paper particles and / or sand, and at least one binder material device ( 109 ) for providing the particles of the particle feed device with a binder material, wherein the binder material is in particular a thermoplastic, an adhesive, in particular a hot melt adhesive or a reaction adhesive, and / or a resin system.

Manufacturing device according to one of claims 16 to 29, characterized in that at least the nozzle device ( 1 ) and / or a build platform ( 6 ) as a substrate for applying the material strand ( 2 ) are movable in the X-direction, Y-direction and / or Z-direction and in particular the nozzle device ( 1 ) is rotatable through an angle in a range of greater than 0 ° and up to 360 °.