DE102016013319A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Aufbringen von fließfähigem Material auf eine um eine Drehachse drehbare Unterlage - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Aufbringen von fließfähigem Material auf eine um eine Drehachse drehbare Unterlage Download PDF

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Abstract

Eine Vorrichtung zum Aufbringen von fließfähigem Material (24) auf eine um eine Drehachse (4) drehbare Unterlage (3) gemäß vorgegebener Bilddaten, die als Bildpunkte eines kartesischen Koordinatenrasters in einem ersten Speicher (30) hinterlegt sind, hat wenigstens einen Energiestrahl-Transfer-Druckkopf (13A, 13B), der mehrere Materialabgabestellen (14A, 14B) zur Abgabe von Materialportionen des Materials aufweist und in einem Vertikalabstand zur Unterlage angeordnet ist. Eine Steuerung (8) dient zur Positionierung der Unterlage (3) relativ zum Druckkopf (13A, 13B) sowie zur Steuerung der Abgabe der Materialportionen. In einem zweiten Speicher (32) sind Polarkoordinatenrasterpunkte (31A, 31B) eines Polarkoordinatenrasters hinterlegt, die auf Kreislinien (R1, R2) angeordnet sind, die einen vorbestimmten Kreislinienabstand zueinander haben, und die auf ersten Strahlen (A1) angeordnet sind, die einen ersten Winkelabstand zueinander haben sowie in Richtung des Ursprungs auf weiteren Strahlen (A2) angeordnet sind, die einen Winkelabstand zueinander haben, der größer als der erste Winkelabstand ist. Es ist ein Rechner (15) vorhanden, mittels dem die im zweiten Speicher (32) hinterlegten Polarkoordinatenrasterpunkte (31A, 31B) in Koordinaten des kartesischen Koordinatensystems transformierbar sind, und die so erhaltenen kartesischen Rasterpunkte mit den Bildpunkten der Bilddatei verglichen werden. ()

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufbringen von fließfähigem Material auf eine um eine Drehachse drehbare Unterlage gemäß vorgegebener Bilddaten, die als Bildpunkte oder als Vektoren eines bestimmten kartesischen Koordinatensystems in einem ersten Speicher hinterlegt sind, mit wenigstens einem Druckkopf, der mehrere Materialabgabestellen zur Abgabe von Materialportionen des fließfähigen Materials aufweist und in einem Vertikalabstand zur Unterlage angeordnet ist, und einer Steuerung zur Positionierung der Unterlage relativ zu dem wenigstens einen Druckkopf sowie zur Steuerung der Abgabe der Materialportionen.
  • Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Aufbringen von fließfähigem Material auf eine um eine Drehachse drehbare Unterlage gemäß vorgegebener Bilddaten, die als Bildpunkte oder als Vektoren eines bestimmten kartesischen Koordinatensystems, in einem ersten Speicher hinterlegt sind, wobei Materialportionen des fließfähigen Materials mittels eines Druckkopfes, der mehrere Materialabgabestellen aufweist, auf die Unterlage aufgebracht werden.
  • Eine derartige Vorrichtung beziehungsweise ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der US 2004/0265413 A1 bekannt.
  • Bei der bekannten Vorrichtung sind zwei Druckkopfanordnungen in Druckkopfträgern angeordnet, welche an Schlitten befestigt sind, mittels welcher sie über eine kreisringförmige Unterlage in radialer Richtung verschiebbar sind. Jede Druckkopfanordnung hat jeweils mehrere Druckköpfe, die jeweils eine Vielzahl von in einem Düsenabstand zueinander angeordnete Düsen zur Abgabe von Materialportionen bzw. Materialtröpfchen des fließfähigen Materials aufweisen. Mittels der Druckkopfanordnungen wird Material auf die kreisringförmige Unterlage aufgebracht. Da der Weg entlang des inneren Umfangs des Kreisrings kleiner ist als der Weg entlang des äußeren Umfangs des Kreisrings, ist die Dichte, des am inneren Umfang des Kreisrings aufgetragenen Materials höher, als die Dichte des am äußeren Umfang des Kreisrings aufgetragenen Materials.
  • Um dem zu begegnen, werden die Düsen der Druckkopfanordnungen so angesteuert, dass sie bei konstanter Winkelgeschwindigkeit der kreisringförmigen Unterlage sowie konstanter Geschwindigkeit, mit der die Druckkopfanordnungen in radialer Richtung über die Unterlage bewegt werden, eine etwa trapezförmige Fläche besprühen, deren kürzere Grundseite dem inneren Umfang des Kreisrings zugewandt ist. Der Aufbau der bekannten Vorrichtung ist kompliziert und insbesondere wegen der verschiebbar angeordneten Druckkopfeinrichtungen störanfällig. Es können geometrische Verzerrungen und Inhomogenitäten im Druckbild auftreten. Da sehr viele kleine Druckköpfe vorhanden sind, ist ein Stitching praktisch unmöglich. Darüber hinaus ist die Druckgeschwindigkeit wegen der für die Verschiebung der Druckkopfanordnungen benötigte Zeit relativ langsam.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine eingangs genannte Vorrichtung beziehungsweise ein eingangs genanntes Verfahren derart auszubilden, dass ein zuverlässiger Arbeitsablauf und bei hoher Homogenität des Druckbildes eine hohe Druckgeschwindigkeit sowie Qualität erreicht wird.
  • Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen der Ansprüche 1, 3, 7 und 8. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Gemäß der Erfindung ist bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art vorgesehen, dass der Druckkopf als Energiestrahl-Transferdruckkopf ausgestaltet ist, dass ein zweiter Speicher vorhanden ist, in dem besondere Polarkoordinatenrasterpunkte eines bestimmten Polarkoordinatenrasters, die auf Kreislinien angeordnet sind, die einen vorbestimmten Kreislinienabstand zueinander haben, und die auf ersten Strahlen angeordnet sind, die einen ersten Winkelabstand zueinander haben, sowie in Richtung des Ursprungs auf weiteren Strahlen angeordnet sind, die einen Winkelabstand zueinander haben, der größer als der erste Winkelabstand ist, als kartesische Rasterpunkte in Koordinaten des bestimmten kartesischen Koordinatensystems hinterlegt sind, sowie ein Rechner vorhanden ist, mittels dem die kartesischen Rasterpunkte mit den Bildpunkten oder den Vektoren der Bilddaten verglichen werden, und dass der Rechner derart mit dem Druckkopf in Steuerverbindung steht, dass an den einzelnen Polarkoordinatenrasterpunkten jeweils nur dann Material abgegeben wird, wenn der Vergleich eine Übereinstimmung ergibt.
  • Die vorstehende Aufgabe kann bezüglich der Vorrichtung auch dadurch gelöst werden, dass der Druckkopf als Energiestrahl-Transferdruckkopf ausgestaltet ist, dass ein zweiter Speicher vorhanden ist, in dem besondere Polarkoordinatenrasterpunkte eines bestimmten Polarkoordinatenrasters hinterlegt sind, die auf Kreislinien angeordnet sind, die einen vorbestimmten Kreislinienabstand zueinander haben, und die auf ersten Strahlen angeordnet sind, die einen ersten Winkelabstand zueinander haben, sowie in Richtung des Ursprungs auf weiteren Strahlen angeordnet sind, die einen Winkelabstand zueinander haben, der größer als der erste Winkelabstand ist, sowie ein Rechner vorhanden ist, mittels dem die im ersten Speicher hinterlegten Bildpunkte oder Vektoren in Polarkoordinaten transformierbar sind, und die so erhaltenen Polarkoordinatenbilddaten mit den im zweiten Speicher hinterlegten besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte verglichen werden, und dass der Rechner derart mit dem Druckkopf in Steuerverbindung steht, dass an den einzelnen Polarkoordinatenrasterpunkten jeweils nur dann Material abgegeben wird, wenn der Vergleich eine Übereinstimmung ergibt.
  • Der Begriff „Winkelabstand“ bezieht sich auf Strahlen, die durch besondere Polarkoordinatenrasterpunkte verlaufen, die auf einer Kreislinie nebeneinander angeordnet sind, d.h. dass zwischen diesen besonderen Polarkoordinatenrasterpunkten innerhalb des Winkelabstands kein weiterer besonderer Polarkoordinatenrasterpunkt auf der betreffenden Kreislinie angeordnet ist.
  • Bezüglich des Verfahrens der eingangs genannten Art wird die vorstehend genannte Aufgabe dadurch gelöst, dass die Materialportionen nach dem Energiestrahl-Transferverfahren auf die Unterlage aufgebracht werden, dass besondere Polarkoordinatenrasterpunkte eines bestimmten Polarkoordinatenrasters, die auf Kreislinien angeordnet sind, die einen vorbestimmten Kreislinienabstand zueinander haben, und die auf ersten Strahlen angeordnet sind, die einen ersten Winkelabstand zueinander haben, und welche besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte in Richtung des Ursprungs auf weiteren Strahlen angeordnet sind, die einen Winkelabstand zueinander haben, der größer als der erste Winkelabstand ist, bestimmt werden, dass
    • - die besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte in Koordinaten des bestimmten kartesischen Koordinatensystems transformiert werden, und die so erhaltenen kartesischen Rasterpunkte mit den Bildpunkten oder den Vektoren der Bilddatei verglichen werden, und/oder
    • - die Bildpunkte oder Vektoren des bestimmten kartesischen Koordinatensystems in Polarkoordinaten transformiert werden, und die so erhaltenen Polarkoordinatenbilddaten bzw. Polarkoordinatenpunkte mit den besonderen Polarkoordinatenrasterpunkten des Polarkoordinatenrasters verglichen werden,
    und dass an den einzelnen Polarkoordinatenrasterpunkten jeweils nur dann Material abgegeben wird, wenn der Vergleich eine Übereinstimmung ergibt.
  • Dadurch, dass ein zweiter Speicher vorhanden ist, in dem Polarkoordinatenpunkte eines bestimmten Polarkoordinatenrasters hinterlegt sind, die auf Kreislinien angeordnet sind, die einen vorbestimmten Kreislinienabstand zueinander haben, und die auf ersten Strahlen angeordnet sind, die einen ersten Winkelabstand zueinander haben, sowie in Richtung des Ursprungs auf weiteren Strahlen angeordnet sind, die einen Winkelabstand zueinander haben, der größer als der erste Winkelabstand ist, steht in vorteilhafter Weise ein Raster zur Verfügung, bei dem die Rasterpunkte in ähnlicher Weise angeordnet sind, wie in einem kartesischen Koordinatensystem. Das heißt, das aus den besonderen Punkten gebildete Raster weist überall eine im Wesentlichen gleichmäßige flächige Dichte auf. Im Gegensatz zu den Punkten des bestimmten Polarkoordinatenrasters, die mit zunehmender Nähe zum Ursprung des bestimmten Polarkoordinatenrasters eine zunehmende flächige Dichte aufweisen, ist die flächige Dichte der besonderen Punkte des bestimmten Polarkoordinatenrasters über den Abstand vom Ursprung des Polarkoordinatenrasters im Wesentlichen konstant.
  • Das bestimmte Polarkoordinatenraster beziehungsweise das aus den besonderen Punkten gebildete Raster wird auf die drehbare Unterlage, welche zweckmäßigerweise als Kreisring ausgebildet ist, abgebildet. Das heißt, der Druckkopf kann so gesteuert werden, dass er lediglich dann an den einzelnen Materialabgabestellen Materialportionen abgibt, wenn die Position der Materialabgabestelle relativ zu der Unterlage der Position eines besonderen Punktes des bestimmten Polarkoordinatenrasters entspricht. Somit erhält man ein Druckbild, das unabhängig vom Abstand zur Drehachse eine gleichmäßige Dichte aufweist.
  • Dadurch, dass ein Rechner vorhanden ist, mittels dem die im zweiten Speicher hinterlegten besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte in Koordinaten des bestimmten kartesischen Koordinatensystems transformierbar sind, lässt sich das aus den besonderen Polarkoordinatenrasterpunkten gebildete Raster in dem bestimmten kartesischen Koordinatensystem abbilden. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass die Bildpunkte des bestimmten kartesischen Koordinatenrasters mit den transformierten besonderen Polarkoordinatenrasterpunkten verglichen werden können.
  • Somit lässt sich auf einfache Weise bestimmen, an welchen Polarkoordinatenrasterpunkten Material auf die Unterlage aufgebracht wird. Es wird nur an solchen Polarkoordinatenrasterpunkten Material auf die Unterlage aufgebracht, welche solchen besonderen Polarkoordinatenrasterpunkten entsprechen, deren in das bestimmte kartesische Koordinatenraster transformierte Punkte mit den Bildpunkten des bestimmten kartesischen Koordinatenrasters übereinstimmen. Somit werden nur die Bildpunkte des kartesischen Koordinatenrasters verwendet, deren Koordinaten mit den Koordinaten der in das kartesische Koordinatensystem transformierten besonderen Polarkoordinatenrasterpunkten übereinstimmen. Hierdurch hat ein auf die drehbare Unterlage aufgebrachtes Bild überall nahezu die gleiche Materialdichte.
  • Statt dass die besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte in Koordinaten des bestimmten kartesischen Koordinatensystems transformiert werden, ist es möglich, die im ersten Speicher hinterlegten Bildpunkte in Koordinaten des bestimmten Polarkoordinatenrasters zu transformieren. Der Vergleich der Bildpunkte mit den besonderen Polarkoordinatenrasterpunkten findet dann im bestimmten Polarkoordinatenraster statt. Die durch die auf dem äußeren Kreisring liegenden Polarkoordinatenpunkte verlaufenden Strahlen des bestimmten Polarkoordinatenrasters haben zweckmäßiger Weise einen Winkelabstand, der dem Winkelabstand oder etwa einem Bruchteil des Winkelabstands entspricht, der sich ergibt, wenn der Abstand von zwei auf dem äußeren Kreisring angeordneten Polarkoordinatenpunkten dem Abstand der Materialabgabestellen des Druckkopfs entspricht.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind im ersten Speicher Bilddaten für eine erste und für eine zweite Schicht eines aus mindestens zwei Materialportionen-Schichten herzustellenden Schichtstapels abgelegt, wobei im zweiten Speicher ein erster und ein zweiter Satz mit besonderen Polarkoordinatenrasterpunkten hinterlegt ist, wobei bei diesen Sätzen die Polarkoordinatenrasterpunkte unterschiedlich in dem bestimmten Polarkoordinatenraster angeordnet sind, und wobei mit Hilfe des Rechners
    • - die Polarkoordinatenrasterpunkte des ersten Satzes in Koordinaten des bestimmten kartesischen Koordinatensystems transformierbar sind und die so erhaltenen ersten kartesischen Rasterpunkte mit den Bildpunkten oder den Vektoren der Bilddaten der ersten Schicht vergleichbar sind, und
    • - die Polarkoordinatenrasterpunkte des zweiten Satzes in Koordinaten des bestimmten kartesischen Koordinatensystems transformierbar sind und die so erhaltenen zweiten kartesischen Rasterpunkte mit den Bildpunkten oder den Vektoren der Bilddaten der zweiten Schicht vergleichbar sind oder wobei mit Hilfe des Rechners
    • - die im ersten Speicher für die erste Schicht hinterlegten Bildpunkte oder Vektoren in Polarkoordinaten transformierbar sind und die so erhaltenen ersten Polarkoordinatenbilddaten mit den im zweiten Speicher hinterlegten besonderen Polarkoordinatenrasterpunkten des ersten Satzes vergleichbar sind, und
    • - die im zweiten Speicher für die zweite Schicht hinterlegten Bildpunkte oder Vektoren in Polarkoordinaten transformierbar sind und die so erhaltenen zweiten Polarkoordinatenbilddaten mit den im zweiten Speicher hinterlegten besonderen Polarkoordinatenrasterpunkten des zweiten Satzes vergleichbar sind.
  • In entsprechender Weise ist bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass ein Schichtstapel auf die Unterlage aufgebracht wird, der mindestens zwei übereinander angeordnete Schichten mit Materialportionen aufweist, dass ein erster und ein zweiter Satz mit besonderen Polarkoordinatenrasterpunkten des bestimmten Polarkoordinatenrasters derart ermittelt wird, dass bei den Sätzen die Polarkoordinatenrasterpunkte unterschiedlich in dem bestimmten Polarkoordinatenraster angeordnet sind,
    • - dass zum Aufbringen einer ersten Schicht der Materialportionen die besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte des ersten Satzes in Koordinaten des bestimmten kartesischen Koordinatensystems transformiert werden, und die so erhaltenen kartesischen Rasterpunkte mit für die erste Schicht vorgesehenen ersten Bildpunkten oder Vektoren der Bilddatei verglichen werden, und
    • - dass zum Aufbringen einer zweiten Schicht der Materialportionen die besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte des zweiten Satzes in Koordinaten des bestimmten kartesischen Koordinatensystems transformiert werden, und die so erhaltenen kartesischen Rasterpunkte mit für die zweite Schicht vorgesehenen zweiten Bildpunkten oder Vektoren der Bilddatei verglichen werden. oder wobei
    • - dass zum Aufbringen einer ersten Schicht der Materialportionen dieser zugeordneten Bildpunkte oder Vektoren des bestimmten kartesischen Koordinatensystems in Polarkoordinaten transformiert werden, und die so erhaltenen ersten Polarkoordinatenbilddaten mit den besonderen Polarkoordinatenrasterpunkten des ersten Satzes verglichen werden, und
    • - dass zum Aufbringen einer zweiten Schicht der Materialportionen dieser zugeordneten Bildpunkte oder Vektoren des bestimmten kartesischen Koordinatensystems in Polarkoordinaten transformiert werden, und die so erhaltenen zweiten Polarkoordinatenbilddaten mit den besonderen Polarkoordinatenrasterpunkten des zweiten Satzes verglichen werden.
  • Die Stellen, an denen die besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte angeordnet sind, werden also bei den einzelnen Materialportionen-Schichten unterschiedlich gewählt. Bevorzugt werden die Polarkoordinatenrasterpunkte des ersten und des zweiten Satzes um einen Winkel um den Ursprung relativ zueinander gedreht, wobei der Winkel vorzugsweise dem Winkelabstand der auf der äußersten Kreislinie befindlichen besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte oder einem ganzzahligen Vielfachen dieses Winkelabstands entspricht. Dies hat den Vorteil, dass auf Kreislinien, auf denen sich aufgrund des bestimmten Polarkoordinatenrasters, in dem die dem besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte angeordnet sind, zwischen in Umfangsrichtung der Kreislinie zueinander benachbarten besonderen Polarkoordinatenrasterpunkten Lücken oder Löcher im Schichtstapel ergeben, diese bei aufeinanderliegenden Schichten nicht genau übereinander liegen, sondern in Umfangsrichtung zueinander versetzt sind. Somit wird das auf die Unterlage bzw. den Schichtstapel aufgebrachte Material in Umfangsrichtung gleichmäßiger verteilt und es wird der Ausbildung von Kanälen, die den Schichtstapel an den Löchern oder Lücken normal zur Ebene der Unterlage durchsetzen, entgegengewirkt. Die unterschiedlichen Sätze mit besonderen Polarkoordinatenrasterpunkten können beispielsweise dadurch erzeugt werden, dass die Polarkoordinatenrasterpunkte für die einzelnen Schichten um den Ursprung des bestimmten Polarkoordinatenrasters bzw. um die Drehachse um den Winkelschritt, um den die Polarkoordinatenrasterpunkte in Umfangsrichtung der Kreislinien zueinander versetzt sind, oder um mehrere Winkelschritte relativ zueinander verdreht werden. Es ist aber auch denkbar, die Anordnung der besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte an einer durch den Ursprung verlaufenden Geraden zu spiegeln.
  • In vorteilhafter Weise sind die Materialabgabestellen des Druckkopfs derart angeordnet sind, dass eine durch mindestens zwei Materialabgabestellen verlaufende Gerade parallel zu einem Strahl des Polarkoordinatenrasters verläuft, wobei die durch die Materialabgabestellen verlaufende Gerade bevorzugt die Drehachse oder deren gerade Verlängerung schneidet. Hierdurch lässt sich auf einfache Weise mittels des Druckkopfs ein Bild auf eine um eine Drehachse drehbare Unterlage aufbringen, dessen Bildpunkte im Polarkoordinatenraster angeordnet sind. Insbesondere lassen sich problemlos mehrere Druckköpfe in radialer Richtung hintereinander anordnen, sodass auf einfache Weise der Bereich der Unterlage, auf dem Material aufgebracht werden soll, vergrößert wird. So lassen sich beispielsweise vier Druckköpfe hintereinander anordnen, wodurch ein kreisringförmiger Bereich mit Material versehen werden kann, der viermal so groß ist, wie der Bereich, der von einem Druckkopf mit Material versehen werden kann.
  • Die Materialabgabestellen können auf einer einzigen, parallel zu einem Strahl des Polarkoordinatenrasters verlaufenden Geraden oder auf zwei parallel zu demselben Strahl des Polarkoordinatenrasters verlaufenden Geraden angeordnet sein, die im selben Vertikalabstand zur Unterlage angeordnet sind. In dem zuletzt genannten Fall sind die auf der einen Graden angeordneten Materialabgabestellen bevorzugt zu den auf der anderen Gerade angeordneten Materialabgabestellen auf Lücke versetzt. Diese ermöglicht eine dichte Anordnung der Materialabgabestellen.
  • In vorteilhafter Weise entspricht der Kreislinienabstand des bestimmten Polarkoordinatenrasters dem Abstand zweier Materialabgabestellen des Druckkopfs, insbesondere wenn diese in einer Reihe parallel zu einem Strahl des Polarkoordinatenrasters angeordnet sind. Der Abstand der Materialabgabestellen ist so gewählt, dass die von ihr abgegebene Materialportionen eine Linie erzeugen, die eine gleichmäßige Dichte hat.
  • In vorteilhafter Weise ist der Winkelabstand der im zweiten Speicher hinterlegten besonderen Punkte des Polarkoordinatenrasters derart gewählt, dass der Abstand von zwei auf derselben Kreislinie nebeneinander liegenden besonderen Polarkoordinatenrasterpunkten des Polarkoordinatenrasters wenigstens dem 0,6-fachen, vorzugsweise dem 0,8-fachen, insbesondere dem Einfachen des Abstands der Materialabgabestellen entspricht. Der Winkelabstand der besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte kann insbesondere derart bestimmt werden, dass der Abstand von zwei auf derselben Kreislinie nebeneinander liegenden besonderen Punkten des Polarkoordinatenrasters wenigstens einem Bruchteil, vorzugsweise jedoch dem einfachen des Abstands zueinander benachbarter Materialabgabestellen des Druckkopfs entspricht, wobei der Abstand so angepasst wird, dass er einem Stammbruchteil eines Vollkreises entspricht.
  • Hierdurch kann auf einfache Weise die Dichte des auf die Unterlage aufgebrachten Materials beeinflusst werden. Allerdings muss beachtet werden, dass der Abstand so zu wählen ist, dass er einem Stammbruchteil eines Vollkreises entspricht. Hierdurch wird erreicht, dass nach einer vollständigen Umdrehung der Unterlage um die Drehachse die Polarkoordinatenrasterpunkte sich wieder exakt in ihrer Ausgangsposition befinden, wodurch es nicht erforderlich ist, die Unterlage in einem besonderen Schritt in ihre Ausgangslage zu versetzen. Dies wirkt sich sehr vorteilhaft auf die Bearbeitungszeit aus. Ein Versatz, durch den Unschärfen entstehen würden, tritt nicht auf.
  • Sehr vorteilhaft ist eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher der Winkelabstand der weiteren Strahlen des bestimmten Polarkoordinatenrasters einem ganzzahligen Vielfachen des Winkelabstandes der ersten Strahlen entspricht. Hierdurch lassen sich die besonderen Punkte des Polarkoordinatenrasters sehr genau platzieren.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind mindestens zwei Polarkoordinatenrasterpunkten Materialportionen unterschiedlichen Volumens zugeordnet, wobei in dem zweiten Speicher für die einzelnen Polarkoordinatenrasterpunkte jeweils eine Volumeninformation für eine an dem betreffenden Polarkoordinatenrasterpunkt abzugebende Materialportion abgelegt ist, und wobei die Vorrichtung derart ausgestaltet ist, dass die Materialportionen an den zu bedruckenden Stellen jeweils mit einem Volumen aufgetragen werden, die der im zweiten Speicher abgelegten Volumeninformation des betreffenden Polarkoordinatenrasterpunkts entspricht. Dadurch können die Abmessungen von zwischen in Umfangsrichtung der Kreislinie zueinander benachbarten besonderen Polarkoordinatenrasterpunkten befindlichen Lücken oder Löcher im Schichtstapel reduziert oder die Lücken bzw. Löcher sogar ganz vermieden werden. Dadurch, dass die Materialportionen an mindestens zwei Polarkoordinatenrasterpunkten mit unterschiedlichen Volumina erzeugt werden, ergeben sich unterschiedlich große Materialportionen.
  • Vorteilhaft ist, wenn auf einer ersten Kreislinie des Polarkoordinatenrasters erste Polarkoordinatenrasterpunkte und auf einer weiteren Kreislinie des Polarkoordinatenrasters weitere Polarkoordinatenrasterpunkte angeordnet sind, wenn der Durchmesser der weiteren Kreislinie kleiner ist als der Durchmesser der ersten Kreislinie, und wenn die im zweiten Speicher abgelegten Volumeninformationen derart gewählt sind, dass die Summe der den Polarkoordinatenrasterpunkten der weiteren Kreislinie zugeordneten Volumina kleiner ist als die Summe der den Polarkoordinatenrasterpunkten der ersten Kreislinie zugeordneten Volumina. Bevorzugt entspricht das Verhältnis dieser Summen etwa dem Verhältnis der Durchmesser der Kreislinien. Dies ermöglicht einen besonders gleichmäßigen Materialauftrag.
  • Wenngleich, wie vorstehend ausgeführt wurde, mittels der vorliegenden Erfindung auch ein sehr homogenes Druckbild erzeugt werden kann, das heißt, die Erfindung, bei Druckern Anwendung finden kann, welche ein Druckbild auf eine um eine Drehachse drehbare Unterlage drucken, so ist die Anwendung der Erfindung insbesondere bei Druckern sehr vorteilhaft, mittels welcher durch schichtweisen Materialauftrag dreidimensionale Gegenstände hergestellt werden können. Denn insbesondere bei solchen Druckern wirkt sich die durch die kontinuierliche Drehbewegung des Drucktischs erreichbare Zeitersparnis sehr deutlich aus. Des Weiteren lassen sich bei Anwendung der Erfindung die Druckköpfe fest montieren, wodurch die Druckvorrichtung robust wird, eine sehr hohe Stitching-Genauigkeit aufweist und eine hohe Zuverlässigkeit hat.
  • Des Weiteren ist sehr vorteilhaft, dass die Anordnung der besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte von der Geometrie der Druckvorrichtung, das heißt insbesondere von der sich um die Drehachse drehbaren Unterlage sowie der Druckkopfanordnung abhängt. Hierdurch braucht die Berechnung der besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte für eine Druckvorrichtung nur einmal vorgenommen werden. Die besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte lassen sich somit dauerhaft in dem zweiten Speicher hinterlegen. Hierdurch wird Rechenaufwand vermieden, was sich sehr vorteilhaft auf die Druckgeschwindigkeit auswirkt.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist der Druckkopf eine Trägerfolie und eine Beschichtungseinrichtung zum Beschichten der Trägerfolie mit dem in einem Reservoir befindlichen fließfähigen Material auf, wobei der Druckkopf derart ausgestaltet ist, dass die Trägerfolie zusammen mit dem darauf befindlichen Material über quer zur Rotationsrichtung der Unterlage zueinander versetzte Auftragungsstellen der rotierenden Unterlage positionierbar ist, wobei der Druckkopf eine Energiestrahlenquelle zum Erzeugen eines Energiestrahls aufweist, für den die Trägerfolie durchlässig ist, wobei der Druckkopf eine Positioniereinrichtung für den Energiestrahl hat, mittels welcher dieser nacheinander an mehreren Materialabgabestellen der Trägerfolie positionierbar ist, die jeweils über einer ihnen zugeordneten Auftragungsstelle für das Material angeordnet sind, wobei das auf der Trägerfolie befindliche Material mittels des Energiestrahls derart erhitzbar ist, dass das an der Materialabgabestelle der Trägerfolie befindliche Material auf die Unterlage auftragbar ist. Der Energiestrahl kann ein Laser-, Elektronen- oder lonenstrahl sein.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das durch elektromagnetische Strahlung verfestigbare Material auf eine Trägerfolie aufgebracht wird, wobei die Trägerfolie zusammen mit dem darauf befindlichen Material über quer zur Rotationsrichtung der Unterlage zueinander versetzte Auftragungsstellen der Unterlage positioniert wird, wobei ein Energiestrahl, für den die Trägerfolie durchlässig ist, in Abhängigkeit von den Geometriedaten nacheinander derart an mehreren Materialabgabestellen der Trägerfolie positioniert wird, dass das jeweils an der betreffenden Materialabgabestelle befindliche Material erhitzt und von der Materialabgabestelle auf eine dieser zugeordnete Auftragungsstelle der Unterlage übertragen wird. Dies ermöglicht einen zuverlässigen Arbeitsablauf beim Aufbringen des fließfähigen Materials auf die Unterlage.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird der Energiestrahl auf der Trägerfolie relativ zur Rotationsachse entlang einer gedachten Bewegungslinie positioniert, die in der Fläche, in der sich das auf die Trägerfolie aufgebrachte Material erstreckt, radial zur Rotationsachse verläuft. Dies ermöglicht eine einfache Positionierung des Energiestrahls an den Materialabgabestellen der Trägerfolie.
  • Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Energiestrahl beim Positionieren entlang der Bewegungslinie derart gepulst, dass bei den einzelnen Impulsen voneinander getrennte Materialportionen von der Trägerfolie auf die Unterlage oder die verfestigte Materialschicht transferiert werden. Hierbei stellt sich ein Verhalten ein, das dem eine Druckkopfs entspricht, der zur Abgabe der Materialportionen eine Vielzahl von in einer Reihe angeordneten Düsen aufweist. Dabei sind die Materialabgabestellen, an denen die Materialportionen abgegeben werden, in einem Abstand zueinander angeordnet.
  • Bei einer Weiterbildung der Erfindung werden für den Formgegenstand Polarkoordinatenrasterpunkte bereitgestellt, an denen Material zum Bilden der Materialschicht auf die Unterlage aufgetragen werden soll, wobei die Polarkoordinatenrasterpunkte auf zur Rotationsachse konzentrischen, gedachten Kreislinien liegen, wobei sich die Bewegungslinie oder ein Abschnitt der Bewegungslinie über mehrere zueinander benachbarte Polarkoordinatenrasterpunkte erstreckt, und wobei der Energiestrahl unterbrechungsfrei entlang der Bewegungslinie oder des Abschnitts der Bewegungslinie mit konstanter Strahlleistung bewegt wird. Der Energiestrahl wird also, wenn er entlang einer Reihe mit mehreren nebeneinander angeordneten Polarkoordinatenrasterpunkten positioniert wird, beim Erreichen des ersten Polarkoordinatenrasterpunkts der Reihe eingeschaltet und beim Erreichen des letzten Polarkoordinatenrasterpunkts der Reihe ausgeschaltet.
  • Erwähnt werden soll noch, dass die vorgegebenen Bilddaten als Bildpunkte eines bestimmten kartesischen Koordinatenrasters, dessen Koordinatenlinien einen Rasterabstand zueinander haben, oder als Vektoren vorliegen können.
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigt zum Teil stärker schematisiert:
    • 1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum schichtweisen Herstellen dreidimensionaler Formgegenstände, die einen Drehteller aufweist, auf den eine Anzahl von Materialschichten für die Formgegenstände aufgebracht sind,
    • 2 eine Darstellung ähnlich 1, nachdem weitere Materialschichten aufgebracht wurden und der Drehteller gegenüber 1 abgesenkt wurde,
    • 3 einen Querschnitt durch einen Energiestrahltransfer-Druckkopf, der eine Energiestrahlquelle zum Erzeugen eines Energiestrahls aufweist, in dessen Strahlengang ein Polygonspiegel angeordnet ist,
    • 4 eine perspektivische Darstellung des Energiestrahltransfer-Druckkopfs, bei welcher der Strahlengang des Energiestrahls für unterschiedliche Positionen des Polygonspiegels durch dünne Linien markiert ist,
    • 5 eine in einem durch besondere Polarkoordinatenrasterpunkte gebildeten Polarkoordinatenraster angeordnete Abbildung,
    • 6 das entsprechende gedruckte Bild,
    • 7 eine grafische Darstellung eines Polarkoordinatenrasters, das eine Vielzahl von Polarkoordinatenrasterpunkten aufweist, die auf zu einem Ursprung konzentrischen, gedachten Kreislinien und auf einer Vielzahl von radial zum Ursprung verlaufenden, gedachten Strahlen angeordnet sind,
    • 8 eine grafische Darstellung von besonderen Polarkoordinatenrasterpunkten des in 7 dargestellten Polarkoordinatenrasters,
    • 9 eine Darstellung ähnlich 8, wobei jedoch die besonderen Polarkoordinatenrasterpunkten als Kreisflächen dargestellt sind, die den die den Materialportionen entsprechen, welche die Vorrichtung beim Drucken der besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte auf eine Unterlage abgibt,
    • 10 eine Teildarstellung von 9, welche die auf die Unterlage abgegebenen Materialportionen für die auf einer ersten Kreislinie angeordneten besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte zeigt,
    • 11 eine Teildarstellung von 9, welche die auf die Unterlage abgegebenen Materialportionen für die auf einer zweiten Kreislinie angeordneten besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte zeigt, wobei der Durchmesser der zweiten Kreislinie kleiner ist als der Durchmesser der ersten Kreislinie,
    • 12 eine Teildarstellung von 9, welche die auf die Unterlage abgegebenen Materialportionen für die auf einer dritten Kreislinie angeordneten besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte zeigt, wobei der Durchmesser der dritten Kreislinie kleiner ist als der Durchmesser der zweiten Kreislinie,
    • 13 eine Teildarstellung von 9, welche die auf die Unterlage abgegebenen Materialportionen für die auf einer vierten Kreislinie angeordneten besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte zeigt, wobei der Durchmesser der vierten Kreislinie kleiner ist als der Durchmesser der dritten Kreislinie,
    • 14 eine Teildarstellung von 9, welche die auf die Unterlage abgegebenen Materialportionen für die auf einer fünften Kreislinie angeordneten besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte zeigt, wobei der Durchmesser der fünfte Kreislinie kleiner ist als der Durchmesser der vierten Kreislinie,
    • 15 eine Teildarstellung von 9, welche die auf die Unterlage abgegebenen Materialportionen für die auf einer sechsten Kreislinie angeordneten besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte zeigt, wobei der Durchmesser der sechste Kreislinie kleiner ist als der Durchmesser der fünften Kreislinie,
    • 16 eine Teildarstellung von 9, welche die auf die Unterlage abgegebenen Materialportionen für die auf einer siebten Kreislinie angeordneten besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte zeigt, wobei der Durchmesser der siebten Kreislinie kleiner ist als der Durchmesser der sechsten Kreislinie,
    • 17 eine Darstellung ähnlich 9, wobei jedoch die besonderen Polarkoordinatenrasterpunkten anders im Polarkoordinatenraster angeordnet sind als in 9,
    • 18 einen Schichtstapel, der zwei gedruckte Schichten aufweist, wobei die besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte der unteren Schicht schraffiert und die besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte der oberen Schicht unschraffiert dargestellt sind, und
    • 19 eine Darstellung von auf eine Unterlage abgegebenen Materialportionen unterschiedlichen Durchmessers, die in einem bestimmten Polarkoordinatenraster angeordnet sind, das durch Kreislinien, Strahlen und schwarze bzw. weiße Polarkoordinatenrasterpunkte markiert ist.
  • Eine in 1 im Ganzen mit 1 bezeichnete Vorrichtung zum Herstellen dreidimensionaler Formgegenstände 2A, 2B, 2C, 2D mittels schichtweisem Materialauftrag weist eine ebene Unterlage 3 auf, die sich in einer Horizontalebene erstreckt. Auf der Unterlage 3 sind Schichtstapel 2A', 2B', 2C', 2D' für mehrere Formgegenstände 2A, 2B, 2C, 2D aufbringbar, die jeweils eine Vielzahl von Materialschichten aufweisen.
  • Die Unterlage 3 ist als kreisringförmiger Drehteller ausgestaltet, der um eine vertikale Drehachse 4 an einer ortsfesten Halterung 5 verdrehbar gelagert ist. Die Halterung 5 hat an ihrer Unterseite eine Standfläche, mittels der sie beispielsweise auf einer Tischplatte oder auf dem Boden eines Raums aufstellbar ist.
  • Die Unterlage 3 steht mit einer ersten Positioniereinrichtung in Antriebsverbindung, die einen ersten Antriebsmotor 6 hat, mittels welchem die Unterlage 3 in Richtung des Pfeils 7 drehantreibbar und entsprechend einem von einer Ansteuereinrichtung 8 bereitgestellten Drehlagen-Sollwertsignal positionierbar ist. Der erste Antriebsmotor 6 ist zu diesem Zweck mit einem in die Ansteuereinrichtung 8 integrierten ersten Lageregler verbunden, der einen Encoder 9 zur Erfassung der Drehlage der Unterlage 3 aufweist. Der Lageregler, beziehungsweise der Encoder 9 können als Impulsgeber ausgebildet sein. Mit Hilfe der ersten Positioniereinrichtung kann die Unterlage 3 kontinuierlich, mit hoher Drehgeschwindigkeit und ohne anzuhalten über nahezu beliebige Winkel von mehr als 360° relativ zu der Halterung 5 um die Drehachse 4 gedreht werden.
  • Die Unterlage 3 steht außerdem mit einer zweiten Positioniereinrichtung in Antriebsverbindung, die einen zweiten Antriebsmotor 10 hat, mittels welchem die Unterlage 3 in Richtung des Doppelpfeils 11 relativ zu der Halterung 5 auf und ab verschiebbar und entsprechend einem von der Ansteuereinrichtung 8 bereitgestellten Höhenlagen-Sollwertsignal positionierbar ist (1 und 2). Die Positionierung kann schrittweise oder kontinuierlich erfolgen. Der zweite Antriebsmotor 10 ist zu diesem Zweck mit einem in die Ansteuereinrichtung 8 integrierten zweiten Lageregler verbunden, der einen Lagesensor 12 zur Erfassung der Höhenlage der Unterlage 3 aufweist.
  • Die Vorrichtung 1 hat zwei ortsfest an der Halterung 5 angeordnete Druckkopfanordnungen 13A, 13B, die jeweils aus vier in radialer Richtung hintereinander angeordneten Druckköpfen bestehen, welche jeweils eine Vielzahl von Materialabgabestellen 14A, 14B aufweisen, an denen jeweils Materialportionen eines fließfähigen Materials 24, wie zum Beispiel eines Polymers, Klebers, Binders, etc. abgebbar sind. Die Materialabgabestellen 14A, 14B der einzelnen Druckköpfe 12A, 13B sind jeweils in einer parallel zu der Ebene der Unterlage 3 verlaufenden Reihe angeordnet und der Unterlage 3 zugewandt. Die Reihen, in denen die Materialabgabestellen 14A, 14B angeordnet sind, erstrecken sich jeweils etwa radial zur Drehachse 4 der Unterlage 3.
  • Wie in 3 und 4 erkennbar ist, weist der Druckkopf 13A, 13B eine als Endlosband ausgestaltete Trägerfolie 15 auf, die über Ablenkelemente 16 umlaufend geführt ist. Die Ablenkelemente 16 sind als Walzen ausgestaltet, die um parallel zueinander verlaufende Drehachsen an einem in der Zeichnung nicht näher dargestellten Trägerteil drehbar gelagert sind. Mindestens eine der Walzen ist mit Hilfe eines in der Zeichnung nicht näher dargestellten Walzenantriebs derart drehantreibbar, dass die Trägerfolie 15 in Richtung der Pfeile 17 über die Ablenkelemente 16 umläuft. Die Ablenkelemente 16 sind so angeordnet, dass ein Abschnitt 18 der Trägerfolie 15 parallel zu der Ebene verläuft, in der sich die Unterlage 3 erstreckt. Dieser Abschnitt 18 ist mit seiner Längsachse radial zur Drehachse 4 angeordnet. Wenn die Trägerfolie 15 über die Ablenkelemente 16 umläuft, bewegt sich dieser Abschnitt 18 normal zu einer Ebene, die von der Drehachse 4 und einer radial dazu verlaufenden Gerade aufgespannten wird.
  • Wie in 3 weiter erkennbar ist, weist der Druckkopf 13A, 13B außerdem eine Beschichtungseinrichtung 19 zum Beschichten der Trägerfolie 15 mit dem fließfähigen Material 24 auf. Die Beschichtungseinrichtung 19 hat ein wannenförmiges Reservoir 20, welches mit dem fließfähigen Material 24 befüllt ist. Die Reservoirs 20 können mit unterschiedlichen Materialien befüllt sein. Diese können beispielsweise zur Herstellung von Zweikomponenten-Formgegenständen eine unterschiedliche Farbe oder unterschiedliche Materialeigenschaften haben. Es ist auch eine Mehrfarbenversion möglich.
  • Die Beschichtungseinrichtung 19 weist außerdem eine Transferwalze 21 auf, die synchron zu der Umlaufbewegung der Trägerfolie 15 um eine parallel zu den Drehachsen der Ablenkelemente 16 angeordnete, horizontale Achse rotiert. Die Transferwalze 21 taucht mit einem unteren Teilbereich ihrer Mantelfläche in das in dem Reservoir 20 befindliche fließfähige Material 24 ein und läuft mit einem von der Eintauchstelle beabstandeten Abschnitt ihrer Mantelfläche derart dicht an der Trägerfolie 15 vorbei, dass an der Mantelfläche der Transferwalze 21 anhaftendes fließfähiges Material 24 flächig auf die Trägerfolie 15 übertragen wird. Dadurch wird die im Abschnitt 18 der Unterlage 3 zugewandte Außenfläche bzw. Unterseite der Trägerfolie 15 mit einer definierten Schichtdicke mit dem fließfähigen Material 24 beschichtet.
  • Jeder Druckkopf 13A, 13B hat eine Energiestrahlquelle 22 zum Erzeugen eines Energiestrahls 23, nämlich einen Laser zum Erzeugen eines Laserstrahls. Die Absorptionscharakteristik der Trägerfolie 15 ist derart auf die Wellenlänge des Energiestrahls 23 abgestimmt, dass die Trägerfolie 15 für den Energiestrahl 23 durchlässig ist. Mittels einer Positioniereinrichtung kann der Lasterstrahl 23 an einer Vielzahl von Materialabgabestellen 14A, 14B, die entlang einer radial zur Drehachse 4 der Unterlage 3 verlaufenden, gedachten Bewegungslinie 25 nebeneinander angeordnet sind, auf die an der Unterseite des Abschnitts 18 der Trägerfolie 15 anhaftende flüssige Materialschicht projiziert werden. In 4 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nur zwei Materialabgabestellen 14A, 14B mit Bezugszeichen versehen.
  • Der Druckkopf 13A, 13B weist zu diesem Zweck eine Positioniereinrichtung für den Energiestrahl 23 auf, die einen in dessen Strahlengang drehbar angeordneten Polygonspiegel 26 hat, an dem der Energiestrahl 23 derart ablenkbar ist, dass er nacheinander an den einzelnen Materialabgabestellen 14A, 14B positionierbar ist. In 3 ist erkennbar, dass der Polygonspiegel 26 zwischen der Energiestrahlquelle 22 und der Unterlage 3 im Strahlengang des Energiestrahls 23 angeordnet ist. Nachdem der Energiestrahl 23 am Polygonspiegel 26 abgelenkt wurde, durchdringt er zunächst den Abschnitt 18 der Trägerfolie 15 und trifft dann auf das an der Unterseite dieses Abschnitts 18 anhaftende flüssige Material 24. Dabei erhitzt sich das Material 24 schlagartig, wodurch Materialportionen von den Materialabgabestellen 14A, 14B der Trägerfolie 15 an darunter befindliche, den Materialabgabestellen 14A, 14B zugewandte Auftragungsstellen 27 der Unterlage 3 bzw. einer zuvor darauf aufgetragenen Teilbereich des herzustellenden Formgegenstands 2A, 2B abgegeben werden.
  • Die Positioniereinrichtungen und die Polygonspiegel 26 sind mittels der Ansteuereinrichtung 8 derart ansteuerbar sind, dass die Formgegenstände 2A, 2B, 2C, 2D durch schichtweisen Materialauftrag herstellbar sind. Die Ansteuereinrichtung 8 weist zu diesem Zweck einen Druckpuffer 28 auf, in dem Druckdaten für eine mit Hilfe der Druckanordnungen 13A, 13B auf die Unterlage 3, eine darauf befindliche Materialschicht, einen auf der Unterlage 3 befindlichen Schichtstapel mit mehreren Materialschichten und/oder einen auf der Unterlage, der Materialschicht oder dem Schichtstapel angeordneten Gegenstand aufzubringende Materialschicht ablegbar sind.
  • Die Druckdaten sind in Form einer Bildpunkte-Matrix in dem Druckpuffer 28 ablegbar, die eine Vielzahl von Bildpunkten aufweist, die entsprechend in einem Polarkoordinatensystem mit mehreren Kreislinien und mehreren radialen Strahlen angeordnet sind. Die Kreislinien sind konzentrisch zur Drehachse 4 der Unterlage 3 angeordnet und weisen jeweils eine vorbestimmte Anzahl von Bildpunkten auf, die in einem Winkelraster bezüglich der Drehachse 4 zueinander versetzt sind. Kreislinien, die weiter von der Drehachse 4 der Unterlage 3 entfernt sind, haben eine größere Anzahl von Bildpunkten als Kreislinien, die näher an der Drehachse 4 angeordnet sind. Jede Druckkopfanordnung 13A, 13B hat für jede Kreislinie jeweils eine Materialabgabestelle 14A, 14B.
  • Für jeden Bildpunkt ist in dem Druckpuffer 28 jeweils für jede Druckkopfanordnung 13A, 13B eine Information ablegbar, die einen ersten Wert (z.B. „1“) aufweist, wenn die betreffende Materialabgabestelle 14A, 14B der betreffenden Druckkopfanordnung 13A, 13B an der dem Bildpunkt zugeordneten Stelle der herzustellenden Materialschicht eine Materialportion abgeben soll. Wenn eine Materialabgabestelle 14A, 14B der Druckkopfanordnung 13A, 13B an der dem Bildpunkt zugeordneten Stelle der Materialschicht keine Materialportion abgeben soll, weist die in dem Druckpuffer 28 für diesen Bildpunkt abgelegte Information einen zweiten Wert auf (z.B. „0“).
  • Zum Laden der Bildpunkte-Matrix in den Druckpuffer 28 ist die Ansteuereinrichtung 8 mit einem übergeordneten Rechner 29, wie zum Beispiel einem PC, verbunden, in dem Geometriedaten für die Formgegenstände 2A, 2B, 2C, 2D abgelegt sind. Die Geometriedaten können beispielsweise mittels einer CAD-Software bereitgestellt werden, die auf dem Rechner 29 ablaufbar ist. Auf dem Rechner 29 ist ferner eine Software ausführbar, welche die Geometriedaten aufbereitet und daraus die Druckdaten für die einzelnen Schichten der Formgegenstände 2A, 2B, 2C, 2D generiert. Mit Hilfe der Software wird die Bildpunkte-Matrix derart erzeugt, dass Verzerrungen an Stellen, an denen die in einem ersten Speicher 30 hinterlegten in kartesischen Koordinaten vorliegenden Geometrie der Formgegenstände 2A, 2B, 2C, 2D von der Geometrie abweicht, die durch die in Polarkoordinaten umgerechnete kartesische Koordinaten gebildet wird, möglichst gering sind.
  • Dies geschieht in der Weise, dass besondere Polarkoordinatenrasterpunkte 31A, 31B des Polarkoordinatenrasters bestimmt werden, die auf Kreislinien angeordnet sind, die einen vorbestimmten Kreislinienabstand zueinander haben. In 5 ist erkennbar, dass die Polarkoordinatenrasterpunkte 31B einen geringeren Abstand zum Ursprung bzw. zum Mittelpunkt der Kreislinien haben als die Polarkoordinatenrasterpunkte 31A. Die Punkte 31A sind auf ersten Strahlen A1 angeordnet, die einen ersten Winkelabstand zueinander haben. In 5 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nur ein erster Strahl A1 eingezeichnet. Die Punkte 31B sind auf zweiten Strahlen A2 angeordnet, die einen zweiten Winkelabstand zueinander haben, der größer ist als der erste Winkelabstand. Das heißt, die Polarkoordinatenrasterpunkte sind in Richtung des Ursprungs auf weiteren Strahlen angeordnet, die einen Winkelabstand zueinander haben, der größer als der erste Winkelabstand ist. Mit Abnahme der Entfernung vom Ursprung des Polarkoordinatenrasters nimmt der Winkelabstand zu, wodurch erreicht werden kann, dass der Abstand der auf derselben Kreislinie angeordneten Polarkoordinatenrasterpunkte stets gleich ist.
  • Der Abstand der Kreislinien entspricht dem Abstand der Materialabgabestellen 14A, 14B der Druckköpfe 13A, 13B. Der Winkelabstand der Materialabgabestellen 14A, 14B ist variabel und wird so gewählt, dass der Abstand der auf einer bestimmten Kreislinie angeordneten besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte 31A, 31B etwa dem Abstand der Materialabgabestellen 14A, 14B entspricht. Das heißt, der Abstand der besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte 31A, 31B, die auf der der Drehachse 4 am nächsten kommenden Kreislinie angeordnet sind, ist größer als der Winkelabstand der besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte 31A, 31B, die auf der der Drehachse 4 am weitesten entfernten Kreislinie angeordnet sind. Für jeden Kreisring lässt sich ein idealer Winkelabstand berechnen, der die Bedingung erfüllt, dass der Abstand der besonderen auf dieser Kreislinie angeordneten Polarkoordinatenrasterpunkte 31A, 31B in etwa dem Abstand der Materialabgabestellen 14A, 14B zueinander entspricht. Sofern der Abstand der besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte 31A, 31B auf der bestimmten Kreislinie nicht einem ganzzahligen Bruchteil eines Vollkreises bzw. einer Umdrehung entspricht, wird der Winkelabstand durch Rundung so angepasst, dass er einem ganzzahligen Bruchteil des Vollkreises bzw. der Umdrehung entspricht. Das durch die besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte 31A, 31B gebildete Polarkoordinatenraster wird in einem zweiten Speicher 32 hinterlegt.
  • Mittels des Rechners 29 werden die Polarkoordinaten der besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte 31A, 31B in kartesische Koordinaten umgerechnet. Anschließend werden die im ersten Speicher 30 hinterlegten kartesischen Koordinaten der Bilddaten mit den kartesischen Koordinaten der umgerechneten besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte 31A, 31B verglichen. Die Bildpunkte, deren kartesischen Koordinaten mit den kartesischen Koordinaten der umgerechneten besonderen Polarkoordinatenrasterpunkten 31A, 31B übereinstimmen, sollen gedruckt werden. Die Bildpunkte, deren kartesische Koordinaten nicht mit den kartesischen Koordinaten der umgerechneten besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte 31A, 31B übereinstimmen, sollen nicht gedruckt werden. Dementsprechend werden die betreffenden besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte 31A, 31B markiert. Die so erhaltenen Druckdaten können aus dem Rechner 29 in den Druckpuffer 28 geladen werden.
  • In 5 ist ein aus besonderen Polarkoordinatenrasterpunkten 31A, 31B bestehendes Raster dargestellt. Das Raster weist radial verlaufende Strahlen A1, A2 sowie Kreisringe R1, R2 auf. Die besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte 31A, 31B sind auf einer Kreislinie R1, R2 jeweils in einem Abstand zueinander angeordnet, der dem Abstand der Materialabgabestellen 14A, 14B entspricht. Denselben Abstand weisen die besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte 31A, 31B in radialer Richtung auf. Auf dem durch die besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte 31A, 31B gebildeten Raster ist eine 35 abgebildet. Liegt die 35 in vektorisierter Form vor, kann geprüft werden, welche Polarkoordinaten, das heißt, besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte 31A, 31B innerhalb oder außerhalb der Bildkonturen liegen. Zur Prüfung kann auf einen Standardalgorithmus graphischer Programme zugegriffen werden. Alle innerhalb der Bildkontur befindlichen besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte 31B, die den Mittelpunkt der als Kreise dargestellten Materialportionen bilden, werden mit einem Materialtropfen versehen. Alle sich außerhalb der Bildkontur befindenden besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte 31A werden nicht mit einem Materialtropfen versehen. Hierdurch ergibt sich das in 5 und 6 dargestellte Bild.
  • Die Ansteuereinrichtung 8 hat ferner einen mit dem Druckpuffer 28 verbundenen Mikroprozessor 33, auf dem ein Betriebsprogramm ablaufbar ist, mittels welchem die erste und zweite Positioniereinrichtung und die Materialabgabestellen 14A, 14B der Druckköpfe 13A, 13B derart steuerbar sind, dass die Formgegenstände 2A, 2B, 2C, 2D durch schichtweisen Materialauftrag herstellbar sind. Das Betriebsprogramm ist in einem in der Zeichnung nicht näher dargestellten Speicher der Ansteuereinrichtung 8 abgelegt. Die Ansteuereinrichtung 8 ist über Daten- bzw. Steuerleitungen mit den Druckköpfen 13A, 13B und den Positioniereinrichtungen verbunden.
  • Die Vorrichtung 1 weist ferner eine Fixiereinrichtung 34 auf, die zum Verfestigen bzw. zum Vernetzen einer auf die Unterlage 3, einer darauf befindlichen Materialschicht und/oder einen auf der Unterlage 3 befindlichen Schichtstapel mit mehreren mittels der Druckköpfe 13A, 13B aufgebrachten Materialschichten eine in der Zeichnung nicht näher dargestellte geeignete elektromagnetische Lichtquelle (zum Beispiel eine UV-Lichtquelle), die mit ihrer Abstrahlseite der Unterlage 3 zugewandt ist. Die Fixiereinrichtung kann das Material aber auch auf eine andere geeignete Weise physikalisch oder chemische verfestigen. Die Fixiereinrichtung 34 ist ortsfest in Bezug zu der Halterung 3 angeordnet und mit ihrer Längserstreckung etwa radial zur Drehachse 4 ausgerichtet (1 und 2).
  • Nachfolgend wird erläutert, wie die Formgegenstände 2A, 2B, 2C, 2D mittels der Vorrichtung 1 schichtweise hergestellt werden.
  • Die Unterlage 3 wird mit Hilfe der zweiten Positioniereinrichtung und mit Hilfe des Lagesensors 12 in einem vorbestimmten Abstand zu den Druckköpfen 13A, 13B positioniert. Der Abstand wird derart gewählt, dass mittels der Materialabgabestellen 14, 14B Materialportionen für eine erste Materialschicht auf die Unterlage 3 aufgetragen werden können. Außerdem wird Unterlage 3 mit Hilfe der ersten Positioniereinrichtung und mit Hilfe des Encoders 9 in eine vorbestimmte Drehlage in Bezug zu der Halterung 5 gebracht. Aus dem Rechner 29 werden Druckdaten für eine erste zu erzeugende Materialschicht in den Druckpuffer 28 geladen.
  • Nun wird die Unterlage 3 in Richtung des Pfeils 7 mit einer vorbestimmten, konstanten, aber wählbaren Winkelgeschwindigkeit relativ zu der Halterung 5 in Drehbewegung versetzt, während mit Hilfe der Materialabgabestellen 14, 14B der Druckköpfe 13A, 13B an den Stellen, an denen das jeweils den Druckköpfen 13A, 13B zugeordnete Material 24 auf die Unterlage aufgetragen werden soll, jeweils Materialportionen abgegeben werden, um eine erste Materialschicht auf der Unterlage 3 zu erzeugen. Die Abgabe der Materialportionen erfolgt in Abhängigkeit von den im Druckpuffer 28 abgelegten Daten und in Abhängigkeit vom Messsignal des Encoders 9.
  • Die auf die Unterlage 3 aufgetragene Materialschicht wird mittels der Fixiereinrichtung 34 durch Bestrahlen mit UV-Licht oder der Energie einer anderen Energiequelle verfestigt. Nachdem die erste Materialschicht vollständig aufgetragen wurde, wird die Unterlage 3 mit der vorbestimmten Winkelgeschwindigkeit weiter um die Drehachse 4 gedreht. Wenn sich die Materialabgabestellen 14, 14B der Druckköpfe 13A, 13B über einem Segment der Unterlage 3 befinden, in dem keine Materialportion abgegeben werden sollen, werden die Druckdaten für eine weitere Materialschicht, die auf die bereits fertig gestellte erste Materialschicht aufgetragen werden soll, aus dem Rechner 29 in den Druckpuffer 28 geladen.
  • Es ist auch denkbar, dass die Ansteuereinrichtung 8 mehrere Druckpuffer 28 aufweist, von denen jeweils einer Druckdaten für eine aktuell herzustellende Materialschicht enthält. Während der Herstellung dieser Materialschicht können dann die Druckdaten für eine weitere, zu einem späteren Zeitpunkt herzustellende Materialschicht in einen weiteren Druckpuffer eingelesen werden, so dass diese Druckdaten nach Fertigstellung der gerade in Bearbeitung befindlichen Materialschicht gleich für die Herstellung einer weiteren Materialschicht zur Verfügung stehen.
  • Sobald die erste Materialschicht fertig gestellt ist, wird die Unterlage 3 mit Hilfe der zweiten Positioniereinrichtung um die Dicke der ersten Materialschicht abgesenkt, so dass die Materialabgabestellen 14, 14B nun in dem vorbestimmten Abstand zu der der Unterlage 3 abgewandten Oberfläche der ersten Materialschicht angeordnet ist. Die Absenkung kann aber auch kontinuierlich erfolgen.
  • Während die Unterlage 3 weiterhin um die Drehachse 4 gedreht wird, werden mit Hilfe der Materialabgabestellen 14, 14B der Druckköpfe 13A, 13B an den Stellen, an denen das den einzelnen Druckköpfen 13A, 13B zugeordnete Material 24 auf die erste Materialschicht aufgetragen werden soll, jeweils Materialportionen abgegeben, um die weitere Materialschicht aufzutragen. Die Abgabe der Materialportionen erfolgt dabei wiederum in Abhängigkeit von den im Druckpuffer 28 abgelegten Daten und in Abhängigkeit vom Messsignal des Encoders 9.
  • Die vorstehend genannten Schritte werden in entsprechender Weise zum Auftragen weiterer Materialschichten wiederholt, bis die Formgegenstände 2A, 2B, 2C, 2D fertig gestellt sind. Danach werden die Formgegenstände 2A, 2B, 2C, 2D von der Unterlage entfernt und die Unterlage wird in ihre Ausgangslage zurückpositioniert, um bei Bedarf weitere Formgegenstände 2A, 2B, 2C, 2D herzustellen. Bevorzugt wird die Unterlage jedoch kontinuierlich abgesenkt, beispielsweise nach Art einer Schraube.
  • Nachfolgend wird ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der 7 bis 16 erläutert. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird mit Hilfe einer Vorrichtung, die dem in 1 und 2 abgebildeten Ausführungsbeispiel entspricht, auf der Unterlage 3 ein etwa rechteckiger Formgegenstand gedruckt. Der Formgegenstand wird als Schichtstapel 2' mit einer Vielzahl von übereinandergeschichteten Materialschichten auf die Unterlage 3 aufgebracht. Die Geometrie des Formgegenstands ist im ersten Speicher 30 in Form von vektoriellen Bilddaten hinterlegt.
  • Für Schicht des Schichtstapels sind jeweils entsprechende vektorielle Bilddaten im ersten Speicher 30 hinterlegt.
  • Aus Gründen der grafischen Darstellbarkeit wurde bei diesem Ausführungsbeispiel eine sehr geringe Anzahl von Polarkoordinatenrasterpunkten 31 gewählt. Wie in 7 erkennbar ist, sind insgesamt sieben Kreislinien R1'.. R7' vorhanden, auf denen jeweils 60 Polarkoordinatenrasterpunkte 31 angeordnet sind. In der Praxis ist jedoch die Anzahl der auf den einzelnen Kreislinien R1' .. R7' angeordneten Polarkoordinatenrasterpunkte 31 wesentlich größer. Beispielsweise kann diese Anzahl den Wert 64.000 haben. Auch die Anzahl der Kreislinien R1' .. R7' ist entsprechend größer als sieben. Dies wird dadurch erreicht, dass zwischen den in 7 dargestellten Kreislinien R1' .. R7' weitere Kreislinien angeordnet sind. Der Durchmesserunterschied von zueinander benachbarten Kreislinien R1' .. R7' entspricht jeweils dem Abstand der Mittelpunkte von radial zur Drehachse 4 zueinander benachbarten Materialabgabestellen 14, 14B.
  • Wie in 7 zu sehen ist, sind die Polarkoordinatenrasterpunkte 31 auf allen Kreislinien R1' .. R7' jeweils in gleichmäßigen Abständen zueinander angeordnet, d.h. der Winkelabstand zwischen auf einer Kreislinie R1' .. R7' zueinander benachbarten Polarkoordinatenrasterpunkten 31 beträgt bei 60 Polarkoordinatenrasterpunkten pro Kreislinie R1' .. R7' jeweils α1 = 360°/60 = 6°.
  • Außerdem ist in 7 erkennbar, dass die Polarkoordinatenrasterpunkte 31 auf 60 geraden Strahlen A1', A2', A3' angeordnet sind, die in der von den Polarkoordinatenrasterpunkten 31 aufgespannten Ebene vom Ursprung des Polarkoordinatenrasters radial nach außen verlaufen und um den Winkelabstand α1.in Umfangsrichtung der Kreislinien R1' .. R7' relativ zueinander versetzt sind. Der Ursprung befindet sich auf der Drehachse 4 der drehbaren Unterlage 3. Deutlich ist erkennbar, dass jeder der 60 Strahlen A1', A2', A3' jeweils jede Kreislinien R1' .. R7' genau einmal scheidet, d.h. es ergeben sich auf jedem Strahl A1', A2', A3' sieben Schnittpunkte, an denen jeweils ein Polarkoordinatenrasterpunkt 31 angeordnet ist.
  • Im zweiten Speicher 32 ist ein erster Satz mit besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte 31 des Polarkoordinatenrasters hinterlegt, der nur einen Teil der insgesamt vorhandenen Polarkoordinatenrasterpunkte 31 umfasst. In der Praxis kann dies zum Beispiel dadurch erreicht werden, dass die Anzahl der für den ersten Satz vorgesehenen Speicherstellen des zweiten Speichers 32 geringer ist als die Anzahl der Polarkoordinatenrasterpunkte 31 oder dass Speicherstellen des zweiten Speichers 32, die einem Polarkoordinatenrasterpunkt 31 entsprechen, der kein besonderer Polarkoordinatenrasterpunkt 31 ist, jeweils mit einem logischen Wert gefüllt werden, der einem „Loch“ entspricht, beispielsweise mit den logischen Wert „0“ hat.
  • Die Anordnung der besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte 31 des ersten Satzes ist aus 8 ersichtlich. Die Anzahl der auf der äußeren Kreislinie R1' befindlichen besondere Polarkoordinatenrasterpunkte 31 stimmt mit der Anzahl der auf dieser Kreislinie R1' liegenden Polarkoordinatenrasterpunkte 31 überein, siehe 7, 8 und 10.
  • Die Anzahl der besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte 31 des ersten Satzes, die auf den innerhalb der äußeren Kreislinie R1' angeordneten weiteren Kreislinien R2' .. R7' liegen, entspricht jeweils der Anzahl der besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte 31 der äußeren Kreislinie R1' dieses Satzes multipliziert mit dem Quotient aus dem Durchmesser der weiteren Kreislinie R2' .. R7' und dem Durchmesser der äußeren Kreislinie R1'. Dabei ist das Ergebnis dieser Rechenoperation ggf. auf einen ganzzahligen Wert zu runden, weil auf einer Kreislinie R1' .. R7' nur eine ganzzahlige Anzahl von Polarkoordinatenrasterpunkten 31 angeordnet werden kann. Somit ergibt sich, dass die Anzahl der auf den Kreislinien R1' .. R7' liegenden besonderen Polarkoordinatenrasterpunkten 31, ausgehend von der äußeren Kreislinie R1' zur inneren Kreislinie R7' hin, jeweils von Kreislinie R1' .. R7' zu Kreislinie R1'.. R7' abnimmt, siehe 11 bis 16.
  • Wie in 8 bis 16 erkennbar ist, sind die besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte 31 des ersten Satzes jeweils in möglichst gleichmäßigen Abständen entlang der Kreislinien verteilt R1' .. R7'. Da die besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte 31 des ersten Satzes jedoch bei allen Kreislinien R1' .. R7' im gleichen Winkelraster angeordnet sind, kann der Winkelabstand bei manchen Kreislinien R2' .. R5', R7' nicht bei allen in Umfangsrichtung auf der Kreislinie R1' .. R7' zueinander benachbarten besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte 31 gleich groß gewählt werden. So beträgt beispielsweise bei der Winkelabstand zwischen besonderen Polarkoordinatenrasterpunkten 31, die auf den in 11 bis 15 dargestellten Kreislinien R2' .. R6' liegen, entweder α1 =6° oder α2 =12°. Bei den besonderen Polarkoordinatenrasterpunkten 31, die auf der in 16 dargestellten inneren Kreislinie R7' liegen, beträgt der Winkelabstand zwischen α2 =12° und α2 =18°. Die Schwankung des Winkelabstands entspricht also bei diesen Kreislinien R2' .. R5', R7' dem Winkelabstand α1 der auf der äußeren Linie liegenden besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte 31. Nur bei den in den 11 und 15 abgebildeten Kreislinien R1', R6' ist der Winkelabstand der besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte 31 konstant.
  • Zusammenfassend ergibt sich also, dass die besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte 31 des ersten Satzes, die auf der in 10 abgebildeten äußeren Kreislinie R1' liegen sind, auf ersten Strahlen A1', A2', A3' angeordnet sind, die einen ersten Winkelabstand α1 zueinander haben. Mindestens zwei besondere Polarkoordinatenrasterpunkte 31, die sich jeweils auf einem der in den 11, 12, 13, 14 und 15 abgebildeten, zwischen dem äußeren und dem inneren Kreisring liegenden Kreisringe befinden, sind jeweils auf zweiten Strahlen A1', A2', A3' angeordnet, die einen zweiten Winkelabstand α2 zueinander haben, der größer ist als der erste Winkelabstand α1. Mindestens zwei besondere Polarkoordinatenrasterpunkte 31 des ersten Satzes, die auf dem in 16 abgebildeten inneren Kreisring liegen, sind auf dritten Strahlen A1', A2', A3' angeordnet, die einen dritten Winkelabstand α3 zueinander haben, der größer ist als der zweite Winkelabstand α2.
  • Mit Hilfe des Rechners 15 werden die im ersten Speicher 30 für die erste Schicht hinterlegten vektoriellen Bilddaten in Polarkoordinaten transformiert. In 9 sind die in die Polarkoordinaten transformierten Bildvektoren 35', welche der Kontur der aufzubringenden Schicht entsprechen, dargestellt. Der durch die Bildvektoren 35' gebildete, geschlossene Polygonzug wird mit den im zweiten Speicher 32 hinterlegten besonderen Polarkoordinatenrasterpunkten 31 des ersten Satzes verglichen. Dazu werden zunächst die Abschnitte 36 der Strahlen A1', A2', A3' ermittelt, die sich innerhalb des durch die Bildvektoren 35' definierten Polygonzugs befinden. Diese sind in 11 strichliniert dargestellt. Danach werden diejenigen besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte 31 bestimmt, die auf diesen Stahlen-Abschnitten 36 liegen und sich somit innerhalb der von den Bildvektoren 35' umgrenzten Fläche befinden. Für diese besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte 31 wird mittels des Druckkopfs jeweils an der entsprechenden Stelle ein Materialtropfen auf die Unterlage 3 bzw. eine zuvor darauf aufgebrachte Materialschicht abgegeben. Die entsprechenden Polarkoordinatenrasterpunkte 31 sind in 9 schraffiert dargestellt. Für die außerhalb der von den Bildvektoren 35' umgrenzten Fläche befindlichen besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte 31 wird kein Materialtropfen abgegeben. Diese Polarkoordinatenrasterpunkte 31 sind in 9 nicht schraffiert. Der Durchmesser, mit dem die Materialportionen mit Hilfe der Druckkopfanordnungen 13A, 13B auf die Unterlage 3 bzw. eine oder mehrere darauf zuvor aufgebrachte Materialschicht(en) aufgetragen werden, entspricht dem Durchmesser der Kreise, mit welchen die Polarkoordinatenrasterpunkte 31 in den 9 bis 18 dargestellt sind.
  • Nachdem die erste Schicht des Schichtstapels 2' vollständig auf die Unterlage 3 aufgetragen wurde, wird die Unterlage 3 um die Schichtdicke relativ zum Druckkopf 13A abgesenkt, um eine zweite Schicht in entsprechender Weise aufzubringen. Für das Auftragen der zweiten Schicht wird anstelle des ersten in 9 abgebildeten ersten Satzes mit besonderen Polarkoordinatenpunkten 31 der in 17 dargestellte zweite Satz mit besonderen Polarkoordinatenpunkten 31' verwendet. Wie durch einen Vergleich von 9 mit 17 deutlich wird, können die besonderen Polarkoordinatenpunkten 31 des ersten Satzes durch eine Drehung um den Ursprung des Polarkoordinatenrasters bzw. um die Drehachse 4 um den Winkel α1 entgegen dem Uhrzeigersinn überführt werden. Dadurch wird erreicht, dass die Stellen, an denen das Polarkoordinatenraster keine Polarkoordinatenrasterpunkte 31 bzw. „Löcher“ aufweist, bei den einzelnen Schichten in Umfangsrichtung der Kreislinien R1' .. R7' zueinander versetzt sind. Wie in 18 erkennbar ist, ergibt sich dadurch eine gleichmäßigere Materialverteilung im Schichtstapel 2', bei der Materialtropfen der zweiten Schicht Löcher in der ersten Schicht und Materialtropfen der ersten Schicht Löcher in der zweiten Schicht überdecken.
  • Erwähnt werden soll noch, dass die Bilddaten bei dem in den 7 bis 18 gezeigten Ausführungsbeispiel auch in Form von Bildpunkten bzw. in Form eines Bitmap im bestimmten kartesischen Koordinatensystem vorliegen können. In diesem Fall werden die Bildpunkte des Bitmaps mit Hilfe des Rechners in Polarkoordinaten transformiert, und die so erhaltenen Polarkoordinatenbilddaten mit den im zweiten Speicher 30 hinterlegten besonderen Polarkoordinatenrasterpunkten 31, 31', 31A, 31B verglichen. Bei Übereinstimmung wird mittels des Druckkopfs an der entsprechenden Stelle ein Materialtropfen auf die Unterlage 3 bzw. eine zuvor darauf aufgebrachte Materialschicht abgegeben. Die entsprechenden Polarkoordinatenrasterpunkte 31 sind in 9 schraffiert dargestellt. Ergibt der Vergleich keine Übereinstimmung mit einem Polarkoordinatenrasterpunkt 31, wird kein Materialtropfen abgegeben.
  • Bei dem in 19 abgebildeten dritten Ausführungsbeispiel werden die Materialportionen mit unterschiedlichen Durchmessern auf die Unterlage 3 bzw. eine oder mehrere zuvor darauf aufgebrachte Materialschicht(en) aufgetragen. In 19 entspricht der Durchmesser der Materialportionen dem Durchmesser der Kreise, mit welchen die Polarkoordinatenrasterpunkte 31 grafisch dargestellt sind. Die unterschiedlichen Durchmesser der Materialportionen werden dadurch erzeugt, dass alle Materialabgabestellen 14, 14B des Druckkopfs den gleichen Durchmesser haben und dass an den Stellen, an denen große Materialportionen aufgetragen werden sollen, mit Hilfe einer der betreffenden Stelle zugeordneten Materialabgabestellen 14, 14B eine dem Volumen der zu erzeugenden Materialportion entsprechende Anzahl von Submaterialportionen abgegeben wird, die vor dem Auftreffen auf der Unterlage bzw. einer darauf bereits aufgetragenen Materialschicht zu dem großen Materialportionen miteinander verschmelzen. In der Praxis kann die Anzahl der an einer zu bedruckenden Stelle abgegebenen Submaterialportionen beispielsweise zwischen 1 und 10 betragen.
  • Im zweiten Speicher 32 ist für die einzelnen Polarkoordinatenrasterpunkte 31 jeweils eine Volumeninformation abgelegt. Die Vorrichtung 1 ist derart ausgestaltet ist, dass die Materialportionen an den zu bedruckenden Stellen jeweils mit einem Volumen erzeugt werden, das der im zweiten Speicher 32 für den betreffenden Polarkoordinatenrasterpunkt 31 abgelegten Volumeninformation entspricht.
  • Wie in 19 erkennbar ist, wird eine erste Reihe von fünf einem ersten Strahl A1" angeordneten Materialportionen derart auf die Unterlage 3 bzw. eine darauf aufgebrachte Materialschicht aufgetragen, dass das Volumen der Materialportionen ausgehend vom äußeren Ende (in 19 oben) zum inneren Ende der ersten Reihe hin abnimmt.
  • Außerdem wird eine zweite Reihe von vier auf einem zweiten Strahl A2" angeordneten Materialportionen derart erzeugt, dass das Volumen der auf die Unterlage 3 bzw. eine darauf aufgebrachte Materialschicht aufgetragenen Materialportionen ausgehend vom äußeren Ende (in 19 oben) zum inneren Ende der zweiten Reihe hin zunimmt. Der zweite Strahl A2" ist in Umfangsrichtung der Kreislinien R1" .. R13" direkt zum ersten Strahl A1" benachbart. In 19 ist deutlich erkennbar, das sich das durch die Reihen gebildete Muster in Umfangsrichtung der Kreislinien R1" .. R13" wiederholt, d.h. die ersten und zweiten Reihen wechseln in Umfangsrichtung einander ab.
  • Auf einem Segment einer ersten Kreislinie R1" des Polarkoordinatenrasters, welches sich von einem ersten Strahl A1" zu einem weiteren Strahl A3" des Polarkoordinatenrasters erstreckt, werden vier Materialportionen abgegeben. Auf einem Segment einer weiten Kreislinie R3", deren Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser der erster Kreislinie R1", werden vier weitere Materialportionen abgegeben. Dieses Segment erstreckt sich ebenfalls vom ersten Strahl A1" zum weiteren Strahl A3". Die Summe der Volumina der zweiten Materialportionen ist kleiner ist als die Summe der Volumina der ersten Materialportionen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2004/0265413 A1 [0003]

Claims (10)

  1. Vorrichtung (1) zum Aufbringen von fließfähigem Material (24) auf eine um eine Drehachse (4) drehbare Unterlage (3) gemäß vorgegebener Bilddaten, die als Bildpunkte oder als Vektoren eines bestimmten kartesischen Koordinatensystems in einem ersten Speicher (30) hinterlegt sind, mit wenigstens einem Druckkopf (13A, 13B), der mehrere Materialabgabestellen (14A, 14B) zur Abgabe von Materialportionen des fließfähigen Materials aufweist und in einem Vertikalabstand zur Unterlage angeordnet ist, und einer Steuerung (8) zur Positionierung der Unterlage (3) relativ zu dem wenigstens einen Druckkopf (13A, 13B) sowie zur Steuerung der Abgabe der Materialportionen, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkopf (13A, 13B) als Energiestrahl-Transferdruckkopf ausgestaltet ist, dass ein zweiter Speicher (32) vorhanden ist, in dem besondere Polarkoordinatenrasterpunkte (31, 31', 31A, 31B) eines bestimmten Polarkoordinatenrasters, die auf Kreislinien (R1, R2, R1' .. R7', R1" .. R13") angeordnet sind, die einen vorbestimmten Kreislinienabstand zueinander haben, und die auf ersten Strahlen (A1, A1') angeordnet sind, die einen ersten Winkelabstand zueinander haben, sowie in Richtung des Ursprungs auf weiteren Strahlen (A2, A2', A3') angeordnet sind, die einen Winkelabstand zueinander haben, der größer als der erste Winkelabstand ist, als kartesische Rasterpunkte in Koordinaten des bestimmten kartesischen Koordinatensystems hinterlegt sind, sowie ein Rechner (15) vorhanden ist, mittels dem die kartesischen Rasterpunkte mit den Bildpunkten oder den Vektoren der Bilddaten verglichen werden, und dass der Rechner (15) derart mit dem Druckkopf (13A, 13B) in Steuerverbindung steht, dass an den einzelnen Polarkoordinatenrasterpunkten (31, 31', 31A, 31B) jeweils nur dann Material (24) abgegeben wird, wenn der Vergleich eine Übereinstimmung ergibt.
  2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Speicher (30) Bilddaten für eine erste und für eine zweite Schicht eines aus mindestens zwei Materialportionen-Schichten herzustellenden Schichtstapels (2) abgelegt sind, dass im zweiten Speicher (32) ein erster und ein zweiter Satz mit besonderen Polarkoordinatenrasterpunkten (31, 31') hinterlegt ist, dass bei diesen Sätzen die Polarkoordinatenrasterpunkte (31, 31') unterschiedlich in dem bestimmten Polarkoordinatenraster angeordnet sind, und dass mit Hilfe des Rechners (15) - die Polarkoordinatenrasterpunkte (31) des ersten Satzes in Koordinaten des bestimmten kartesischen Koordinatensystems transformierbar sind und die so erhaltenen ersten kartesischen Rasterpunkte mit den Bildpunkten oder den Vektoren der Bilddaten der ersten Schicht vergleichbar sind, und - die Polarkoordinatenrasterpunkte (31') des zweiten Satzes in Koordinaten des bestimmten kartesischen Koordinatensystems transformierbar sind und die so erhaltenen zweiten kartesischen Rasterpunkte mit den Bildpunkten oder den Vektoren der Bilddaten der zweiten Schicht vergleichbar sind.
  3. Vorrichtung (1) zum Aufbringen von fließfähigem Material (24) auf eine um eine Drehachse (4) drehbare Unterlage (3) gemäß vorgegebener Bilddaten, die als Bildpunkte oder als Vektoren eines bestimmten kartesischen Koordinatensystems, in einem ersten Speicher (30) hinterlegt sind, mit wenigstens einem Druckkopf (13A, 13B), der mehrere Materialabgabestellen (14A, 14B) zur Abgabe von Materialportionen des fließfähigen Materials aufweist und in einem Vertikalabstand zur Unterlage angeordnet ist, und einer Steuerung (8) zur Positionierung der Unterlage (3) relativ zu dem wenigstens einen Druckkopf (13A, 13B) sowie zur Steuerung der Abgabe der Materialportionen, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkopf (13A, 13B) als Energiestrahl-Transferdruckkopf ausgestaltet ist, dass ein zweiter Speicher (32) vorhanden ist, in dem besondere Polarkoordinatenrasterpunkte (31, 31', 31A, 31B) eines bestimmten Polarkoordinatenrasters hinterlegt sind, die auf Kreislinien (R1, R2, R1' .. R7', R1".. R13") angeordnet sind, die einen vorbestimmten Kreislinienabstand zueinander haben, und die auf ersten Strahlen (A1, A1') angeordnet sind, die einen ersten Winkelabstand zueinander haben, sowie in Richtung des Ursprungs auf weiteren Strahlen (A2, A2', A3') angeordnet sind, die einen Winkelabstand zueinander haben, der größer als der erste Winkelabstand ist, sowie ein Rechner (15) vorhanden ist, mittels dem die im ersten Speicher (30) hinterlegten Bildpunkte oder Vektoren in Polarkoordinaten transformierbar sind, und die so erhaltenen Polarkoordinatenbilddaten mit den im zweiten Speicher (32) hinterlegten besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte (31, 31', 31A, 31B) verglichen werden, und dass der Rechner (15) derart mit dem Druckkopf (13A, 13B) in Steuerverbindung steht, dass an den einzelnen Polarkoordinatenrasterpunkten (31, 31', 31A, 31B) jeweils nur dann Material (24) abgegeben wird, wenn der Vergleich eine Übereinstimmung ergibt.
  4. Vorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Speicher (30) Bilddaten für eine erste und für eine zweite Schicht eines aus mindestens zwei Materialportionen-Schichten herzustellenden Schichtstapels (2) abgelegt sind, dass im zweiten Speicher (32) ein erster und ein zweiter Satz mit besonderen Polarkoordinatenrasterpunkten (31, 31') hinterlegt ist, dass bei diesen Sätzen die Polarkoordinatenrasterpunkte (31, 31') unterschiedlich in dem bestimmten Polarkoordinatenraster angeordnet sind, und dass mit Hilfe des Rechners (15) - die im ersten Speicher (30) für die erste Schicht hinterlegten Bildpunkte oder Vektoren in Polarkoordinaten transformierbar sind und die so erhaltenen ersten Polarkoordinatenbilddaten mit den im zweiten Speicher (32) hinterlegten besonderen Polarkoordinatenrasterpunkten (31, 31', 31A, 31B) des ersten Satzes vergleichbar sind, und - die im zweiten Speicher (30) für die zweite Schicht hinterlegten Bildpunkte oder Vektoren in Polarkoordinaten transformierbar sind und die so erhaltenen zweiten Polarkoordinatenbilddaten mit den im zweiten Speicher (32) hinterlegten besonderen Polarkoordinatenrasterpunkten (31, 31', 31A, 31B) des zweiten Satzes vergleichbar sind.
  5. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Polarkoordinatenrasterpunkten (31) Materialportionen unterschiedlichen Volumens zugeordnet sind, dass in dem zweiten Speicher (32) für die einzelnen Polarkoordinatenrasterpunkte (31) jeweils eine Volumeninformation für eine an dem betreffenden Polarkoordinatenrasterpunkt (31) abzugebende Materialportion abgelegt ist, und dass die Vorrichtung (1) derart ausgestaltet ist, dass die Materialportionen an den zu bedruckenden Stellen jeweils mit einem Volumen aufgetragen werden, das der im zweiten Speicher (32) für den betreffenden Polarkoordinatenrasterpunkt (31) abgelegten Volumeninformation entspricht.
  6. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkopf (13A, 13B) eine Trägerfolie (15) und eine Beschichtungseinrichtung (19) zum Beschichten der Trägerfolie (15) mit dem in einem Reservoir (20) befindlichen fließfähigen Material (24) aufweist, dass der Druckkopf (13A, 13B) derart ausgestaltet ist, dass die Trägerfolie (15) zusammen mit dem darauf befindlichen Material (24) über quer zur Rotationsrichtung (4) der Unterlage (3) zueinander versetzte Auftragungsstellen (27) der rotierenden Unterlage (3) positionierbar ist, dass der Druckkopf (13A, 13B) eine Energiestrahlquelle (22) zum Erzeugen eines Energiestrahls (23) aufweist, für den die Trägerfolie (15) durchlässig ist, dass der Druckkopf (13A, 13B) eine Positioniereinrichtung für den Energiestrahl (23) hat, mittels welcher dieser nacheinander an mehreren Materialabgabestellen (14A, 14B) der Trägerfolie (15) positionierbar ist, die jeweils über einer ihnen zugeordneten Auftragungsstelle (27) für das Material (24) angeordnet sind, dass das auf der Trägerfolie (15) befindliche Material (24) mittels des Energiestrahls (23) derart erhitzbar ist, dass das an der Materialabgabestelle (14A, 14B) der Trägerfolie (15) befindliche Material (24) auf die Unterlage (3) auftragbar ist.
  7. Verfahren zum Aufbringen von fließfähigem Material (24) auf eine um eine Drehachse (4) drehbare Unterlage (3) gemäß vorgegebener Bilddaten, die als Bildpunkte oder als Vektoren eines bestimmten kartesischen Koordinatensystems, in einem ersten Speicher (30) hinterlegt sind, wobei Materialportionen des fließfähigen Materials mittels eines Druckkopfes (13A, 13B), der mehrere Materialabgabestellen (14A, 14B) aufweist, auf die Unterlage (3) aufgebracht werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialportionen nach dem Energiestrahl-Transferverfahren auf die Unterlage (3) aufgebracht werden, dass besondere Polarkoordinatenrasterpunkte (31, 31', 31A, 31B) eines bestimmten Polarkoordinatenrasters, die auf Kreislinien (R1, R2, R1' .. R7', R1".. R13") angeordnet sind, die einen vorbestimmten Kreislinienabstand zueinander haben, und die auf ersten Strahlen (A1, A1') angeordnet sind, die einen ersten Winkelabstand zueinander haben, und welche besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte in Richtung des Ursprungs auf weiteren Strahlen (A2, A2', A3') angeordnet sind, die einen Winkelabstand zueinander haben, der größer als der erste Winkelabstand ist, bestimmt werden, und die besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte (31, 31', 31A, 31B) in Koordinaten des bestimmten kartesischen Koordinatensystems transformiert werden, und die so erhaltenen kartesischen Rasterpunkte mit den Bildpunkten oder den Vektoren der Bilddatei verglichen werden, und wobei an den einzelnen Polarkoordinatenrasterpunkten (31, 31', 31A, 31B) jeweils nur dann Material (24) abgegeben wird, wenn der Vergleich eine Übereinstimmung ergibt.
  8. Verfahren zum Aufbringen von fließfähigem Material (24) auf eine um eine Drehachse (4) drehbare Unterlage (3) gemäß vorgegebener Bilddaten, die als Bildpunkte oder als Vektoren eines bestimmten kartesischen Koordinatensystems, in einem ersten Speicher (30) hinterlegt sind, wobei Materialportionen des fließfähigen Materials mittels eines Druckkopfes (13A, 13B), der mehrere Materialabgabestellen (14A, 14B) aufweist, auf die Unterlage (3) aufgebracht werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialportionen nach dem Energiestrahl-Transferverfahren auf die Unterlage (3) aufgebracht werden, dass besondere Polarkoordinatenrasterpunkte (31, 31', 31A, 31B) eines bestimmten Polarkoordinatenrasters, die auf Kreislinien (R1, R2, R1' .. R7', R1" .. R13") angeordnet sind, die einen vorbestimmten Kreislinienabstand zueinander haben, und die auf ersten Strahlen (A1, A1') angeordnet sind, die einen ersten Winkelabstand zueinander haben, und welche besonderen Polarkoordinatenrasterpunkte in Richtung des Ursprungs auf weiteren Strahlen (A2, A2', A3') angeordnet sind, die einen Winkelabstand zueinander haben, der größer als der erste Winkelabstand ist, bestimmt werden, und die Bildpunkte oder Vektoren des bestimmten kartesischen Koordinatensystems in Polarkoordinaten transformiert werden, und die so erhaltenen Polarkoordinatenbilddaten mit den besonderen Polarkoordinatenrasterpunkten (31, 31', 31A, 31B) verglichen werden, und wobei an den einzelnen Polarkoordinatenrasterpunkten (31, 31', 31A, 31B) jeweils nur dann Material (24) abgegeben wird, wenn der Vergleich eine Übereinstimmung ergibt.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem Segment einer ersten Kreislinie (R1") des Polarkoordinatenrasters erste Materialportionen an ersten Polarkoordinatenrasterpunkten (31) und auf einem Segment einer zweiten Kreislinie (R2") des Polarkoordinatenrasters zweite Materialportionen an zweiten Polarkoordinatenrasterpunkten (31) angeordnet werden, dass der Durchmesser der zweiten Kreislinie (R2") kleiner ist als der Durchmesser der ersten Kreislinie (R1") und sich die Segmente jeweils von einem ersten zu einem weiteren Strahl (A1", A3") des Polarkoordinatenrasters erstrecken, und dass die Summe der Volumina der zweiten Materialportionen (31) kleiner ist als die Summe der Volumina der ersten Materialportionen (31).
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, das durch elektromagnetische Strahlung verfestigbare Material (24) auf eine Trägerfolie (15) aufgebracht wird, dass die Trägerfolie (15) zusammen mit dem darauf befindlichen Material (24) über quer zur Rotationsrichtung (7) der Unterlage (3) zueinander versetzte Auftragungsstellen (27) der Unterlage (3) positioniert wird, dass ein Energiestrahl (23), für den die Trägerfolie (15) durchlässig ist, in Abhängigkeit von den Geometriedaten nacheinander derart an mehreren Materialabgabestellen (14A, 14B) der Trägerfolie (15) positioniert wird, dass das jeweils an der betreffenden Materialabgabestelle (14A, 14B) befindliche Material (14) erhitzt und von der Materialabgabestelle (14A, 14B) auf eine dieser zugeordnete Auftragungsstelle (27) der Unterlage (3) übertragen wird.
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