DE102016010816A1

DE102016010816A1 - "Anordnung für einen 3D-Extruder mit transportaktiver Düse"

Info

Publication number: DE102016010816A1
Application number: DE102016010816.9A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-09-08
Filing date: 2016-09-08
Publication date: 2018-03-08

Abstract

Anordnung für einen 3D-Extruder mit transportaktiver Düse, dadurch gekennzeichnet, dass der Extruder (1) die Transportvorrichtung (4) mit dem Transportrad (3, 3'), die Zahnradpumpe (7) mit dem Förderzahnrad (6, 6') und dem Zapfen (13), die Heizung (12), die Getriebeanordnung (14) mit dem Kettenrad (10, 10') und der Kette (11), die Kühlvorrichtung (5) mit dem Transportkanal (5') und die Düse (8) mit dem Düsenkanal (9) aufweist, wobei das Transportrad (3, 3') und das Förderzahnrad (6, 6') in ihrem jeweiligen Volumentransport des Filaments (2) so aufeinander abgestimmt sind, dass die Transportvorrichtung (4) und die Zahnradpumpe (7) ein Filament Volumen im Verhältnis von 1:1 transportieren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung für einen 3D-Extruder mit transportaktiver Düse nach der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.
Für das Rapid Prototyping wurden in der letzten Zeit sogenannte 3D-Drucker entwickelt, die einen Kunststoff oder auch Metalle in Draht- oder Pulverform zu Prototypmodellen bzw. 3D-Modellen aufschmelzen, wobei die Drahtform auch als Filament bezeichnet wird. Hierzu werden die Materialien einem Extrusionskopf zugeführt und verflüssigt, wobei möglichst dünne Schichten lagenförmig von unten nach oben über eine geheizte Düse durch thermisches Verschmelzen mit anschließendem verfestigendem Abkühlen aufgetragen werden.
Nachteilig bei diesem Verfahren ist die thermische Trägheit des Systems die dazu führen kann, dass die Düse verstopft oder auch das Filament in seinem Vorschub blockiert wird, so dass die Düse in beiden Fällen blockiert ist, was insbesondere auch bei großem Materialdurchsatz ein häufiges Problem darstellt.
Die im Stand der Technik offenbarten Extruder sind bei Filament Verstopfungen nur mit großem Aufwand davon zu befreien, wobei der Hersteller in der Gebrauchsanweisung oftmals darauf hinweist den jeweiligen Service zu beachrichtigen bzw. das Gerät zur Reparatur einzuschicken. Dies ist aufwendig und mit Kosten verbunden, wobei das Gerät für unbestimmte Zeit vom Anwender nicht genutzt werden kann.
Um eine Verstopfung, insbesondere im Düsenkanal eines Extruders, zu verhindern, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das flüssige Filament vor dem Düsenkanal durch eine Minizahnradpumpe aus Metall, welche auch die Filament Schmelztemperatur aufweist, aktiv in den Düsenkanal gedrückt wird, so dass Verstopfungen weitestgehend nicht mehr möglich sind.
In folgendem wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit zwei Zeichnungen beschrieben.
Dabei zeigt:
1 einen vereinfachten Längsschnitt des Extruders (1) in Vorderansicht.
2 einen vereinfachte Schnittansicht des Extruders (1) in Seitenansicht.
Um das Problem der Verstopfungen von Düsenkanälen von Extrudern zu verringern wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass vor die Düse (8) bzw. vor den Düsenkanal (9) eine metallische Zahnradpumpe (7) in Miniformat geschaltet wird die auf Schmelztemperatur von Filamenten ausgelegt ist. Hierzu wird die Heizung (12) über den Zapfen (13) und damit mit der Zahnradpumpe (7) in thermischen Kontakt stehend, verbunden. Das im Bereich der Zahnradpumpe (7) geschmolzene Filament (2) wird nun aktiv über die Förderzahnräder (6, 6') in den Düsenkanal (9) gedrückt, so dass dessen Verstopfung nahezu ausgeschlossen werden kann. Um eine möglichst gleichmäßige Filament Förderung zu erzielen sind die Transporträder (3, 3'), die Förderzahnräder (6, 6') und die Kettenräder (10, 10'), die über die Kette (11) verbunden sind, in ihrer Gesamtheit als Getriebe so aufeinander abgestimmt, dass das durch die Transportvorrichtung (4) geförderte Filament Volumen dem gefördertem Volumen der Zahnradpumpe (7) 1:1 entspricht. Die Transporteinheit aus den Kettenrädern (10, 10') und der Kette (11) kann durch ein Zahnradgetriebe bzw. Kegelradgetriebe ersetzt werden.
Weiter kann das Förderzahnrad (6') auch durch einen separaten E-Motor getrieben werden, wobei dann die Kettenräder (10, 10') und die Kette (11) entfallen. Die Heizung (12) kann auch integraler Bestandteil der Zahnradpumpe (7) sein.
Bezugszeichenliste

1: Extruder
2: Filament
3, 3': Transportrad
4: Transportvorrichtung
5: Kühlvorrichtung
5': Transportkanal
6, 6': Förderzahnrad
7: Zahnradpumpe
8: Düse
9: Düsenkanal
10, 10': Kettenrad
11: Kette
12: Heizung
13: Zapfen
14: Getriebeanordnung

Claims

Anordnung für einen 3D-Extruder mit transportaktiver Düse, dadurch gekennzeichnet, dass der Extruder (1) die Transportvorrichtung (4) mit dem Transportrad (3, 3'), die Zahnradpumpe (7) mit dem Förderzahnrad (6, 6') und dem Zapfen (13), die Heizung (12), die Getriebeanordnung (14) mit dem Kettenrad (10, 10') und der Kette (11), die Kühlvorrichtung (5) mit dem Transportkanal (5') und die Düse (8) mit dem Düsenkanal (9) aufweist, wobei das Transportrad (3, 3') und das Förderzahnrad (6, 6') in ihrem jeweiligen Volumentransport des Filaments (2) so aufeinander abgestimmt sind, dass die Transportvorrichtung (4) und die Zahnradpumpe (7) ein Filament Volumen im Verhältnis von 1:1 transportieren.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeanordnung (14) durch ein Zahnradgetriebe bzw. ein Kegelradgetriebe ersetzt wird.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeanordnung (14) durch einen E-Motor ersetzt wird, dessen Achse das Förderzahnrad (6') treibt.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizung (12) integraler Bestandteil der Zahnradpumpe (7) ist.