DE102016123631A1 - Apparatus and method for generating three-dimensional objects as well as three-dimensional object - Google Patents

Apparatus and method for generating three-dimensional objects as well as three-dimensional object

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DE102016123631A1
DE102016123631A1 DE102016123631.4A DE102016123631A DE102016123631A1 DE 102016123631 A1 DE102016123631 A1 DE 102016123631A1 DE 102016123631 A DE102016123631 A DE 102016123631A DE 102016123631 A1 DE102016123631 A1 DE 102016123631A1
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feed
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Mm Printed Composites GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Vorrichtung zur Erzeugung von dreidimensionalen Objekten, wobei die Vorrichtung einen Druckkopf mit einem Hotend und eine Vorschubeinheit aufweist, wobei mittels der Vorschubeinheit mindestens ein erstes Material und ein zweites Material dem Druckkopf zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, The invention relates to a device for producing three-dimensional objects, said apparatus having a print head with a Hotend and a feed unit, by means of the feed unit comprises at least a first material and a second material is fed to the print head, characterized in that
dass die Vorschubeinheit Mittel zum Trennen des ersten und/oder des zweiten Materials aufweist und/oder, that the feed unit has means for separating the first and / or the second material and / or,
dass der Druckkopf eine erste Zuführeinrichtung für das erste Material in Form eines Filaments und eine zweite Zuführeinrichtung für das zweite Material in Form eines Endlosmaterials aufweist, wobei das Filament und das Endlosmaterial in dem Hotend in einer Mischzone mischbar sind. that the print head comprises a first feed for the first material in the form of a filament, and a second feed for the second material in the form of an endless material, wherein the filament and the continuous material are miscible in the Hotend in a mixing zone.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein zugehöriges Verfahren wobei ein Filament in einem Druckkopf aufgeschmolzen und folgend mit einem Endlosmaterial verbunden wird derart, dass das Filament das Endlosmaterial vor dem Austritt aus dem Druckkopf in einer Mischzone ummantelt. The invention also relates to an associated method wherein a filament is melted in a print head and the following is connected to a continuous material such that the filament sheathed the continuous material prior to exiting the print head in a mixing zone. Das erfindungsgemäße dreidimensionale Objekt weist ein mit Filament ummanteltes Endlosmaterial auf. The three-dimensional object of the invention has a sheathed with filament continuous material. ( ( 1 1 ) )

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erzeugung von dreidimensionalen Objekten sowie dreidimensionales Objekt und findet insbesondere für die Erzeugung von dreidimensionalen Endlosfaser-Verbund-Objekten Anwendung. The invention relates to an apparatus and a method for generating three-dimensional objects as well as three-dimensional object, and has particular for the production of three-dimensional continuous fiber composite objects application.
  • Aus der Druckschrift From document DE 60 2004 008 366 T2 DE 60 2004 008 366 T2 ist ein Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Vorform eines Verstärkungselementes bekannt. discloses a method and apparatus for manufacturing a preform of a reinforcing element. Diese Vorformen sind für die Herstellung von Teilen aus Verbundmaterialien bestimmt. These preforms are intended for the production of parts made of composite materials.
  • Ein Druckkopf zur Verwendung in einem Extruder ist aus der Druckschrift A printhead for use in an extruder is known from the publication DE 10 2014 224 176 A1 DE 10 2014 224 176 A1 bekannt. known. Der Druckkopf findet zur Erstellung dreidimensionaler Werkstücke Anwendung, wobei ein Material vor dem Auftragen mittels Wärmezufuhr verflüssigt wird und anschließend nach dem Auftragen durch Abkühlung erstarrt. The print head is to create three-dimensional workpieces application, wherein a material is liquefied prior to application by means of heat and then solidified by cooling after application. Dabei findet mindestens eine Extruderdüse zum Auftragen des Materials Anwendung. In this place at least one extrusion die for applying the material application. Gemäß der Düse kann jedoch lediglich ein Material ausgegeben werden, wodurch keine Stabilität bringenden Filamente mit Endlosfasern kombiniert werden können. According to the nozzle, however, a material may be only issued, whereby no stability bring filaments may be combined with continuous fibers.
  • Die Druckschrift The publication DE 10 2006 226 425 A1 DE 10 2006 226 425 A1 beschreibt einen 3D-Drucker zur Herstellung eines dreidimensionalen Objekts, vorzugsweise aus einem metallischen Material. describes a 3D printer for the production of a three-dimensional object, preferably of a metallic material. Dieser Drucker umfasst eine Zuführung für das Ausgangsmaterial sowie eine Wärmequelle zum Aufschmelzen des Ausgangsmaterials. This printer includes a feed for the starting material as well as a heat source for melting the starting material. In der Abfolge einer Vielzahl von Schnittebenen durch die dreidimensionale Form des Objekts gibt der Drucker das Ausgangsmaterial im flüssigen Aggregatzustand an den zur Form des Objekts gehörigen Orten zu und lässt es anschließend erstarren. In the sequence of a plurality of sectional planes through the three-dimensional shape of the object to the printer is the starting material in the liquid state to the corresponding to the shape of the object locations, and allows it to solidify afterwards. Dadurch verbindet sich das in allen Schnittebenen aufgebrachte Ausgangsmaterial fest zum gewünschten Objekt. Thereby, the force applied in all sectional planes starting material bonds firmly to the desired object. Als Wärmequelle findet vorzugsweise ein Gasbrenner Anwendung. As a heat source, preferably a gas burner is used.
  • Die Druckschrift The publication WO 2015/102775 A1 WO 2015/102775 A1 beschreibt einen 3D-Druckkopf, aufweisend eine Düse und eine Mischeinheit im Druckkopf zum Zusammenführen eines ersten mit einem zweiten Filament. describes a 3D print head comprising a nozzle and a mixing unit in the print head for merging a first to a second filament. Der Druckkopf beinhaltet des Weiteren ein Heizelement, welches mittels einer Steuereinheit in der Mischeinheit steuerbar ist. The printhead further includes a heating element which is controllable by a control unit in the mixing unit. In der Mischeinheit wird das erste Filament mittels einer ersten Zuführeinrichtung mit einem zweiten Filament, welches mittels einer zweiten Zuführeinrichtung zugeführt wird, vermischt. In the mixing unit, the first filament by means of a first feeding means having a second filament which is fed by a second feeder, mixed. Die Zuführung erfolgt vorzugsweise mittels Walzen/Rollen und/oder eines Extruders. The feed is preferably effected by means of cylinders / rolls and / or an extruder.
  • In der Druckschrift The publication De 10 2014 109 246 A1 De 10 2014 109 246 A1 wird eine Extruderanordnung für einen 3D-Drucker offenbart. discloses an extruder assembly for a 3D printer. Es wird ein 3D-Drucker umfassend ein Vorschubmodul für ein Filament, einen elektrischen Antrieb für die Vorschubeinheit, ein Heizmodul zum Schmelzen des Filaments und eine Düse für das Filament beschrieben, wobei das Vorschubmodul ein an das Filament anlegbares Stützrad und ein elektrisch betätigtes Zahnrad als ein Antriebsrad vorsieht. It is broadly described, a feed module for a filament, an electric drive for the feed unit, a heating module for melting of the filament, and a nozzle for the filament, a 3D printer, wherein the feed module which can be placed on the filament support wheel and an electrically actuated gear as a providing drive wheel. Das Antriebsrad ist als Teil einer Schneckenradgetriebestufe realisiert, wobei mittels des elektrischen Antriebs eine der Schneckenradgetriebestufe zugeordnete Schnecke angetrieben ist und das Antriebsrad von der Schnecke angetrieben ist und wobei eine der Schnecke zugeordnete erste Drehachse senkrecht zu einer dem Antriebsrad zugeordneten zweiten Drehachse orientiert. The drive wheel is realized as part of a Schneckenradgetriebestufe, wherein one of Schneckenradgetriebestufe assigned by means of the electric drive screw is driven and the drive gear of the screw is driven, and wherein one of said screw oriented associated first axis of rotation perpendicular to an associated one of the drive gear the second axis of rotation. Es ist nur die Zuführung eines Materials beschrieben. It is described only the supply of a material.
  • Die Druckschrift The publication WO 2015/057886 A1 WO 2015/057886 A1 offenbart parallel liegende Düsen an einem Druckkopf, wobei jede der Düsen eine eigene Zuführeinrichtung aufweist. discloses lying parallel to nozzles on a print head, wherein each of the nozzles has its own feeder. Dies ermöglicht das Drucken mittels zweier Filamente. This enables the printing means of two filaments.
  • Diese Lösungen weisen einen komplizierten konstruktiven Aufbau auf und bieten eingeschränkte Möglichkeiten, Volumenmodelle in einem einzigen Druckprozess herzustellen. These solutions have a complicated structural design and offer limited opportunities to make solid models in a single printing process.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung von dreidimensionalen Objekten sowie ein dreidimensionales Objekt zu entwickeln, welche einen einfachen konstruktiven Aufbau aufweist, wobei die Endlosfasern frei im Raum in einem Druckprozess und Arbeitsschritt verlegbar sind. The object of the invention is to provide a device and method for generating three-dimensional objects as well as a three-dimensional object which has a simple construction, in which the continuous fibers can be laid freely in space in a printing process and operation.
  • Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des 1., 23. und 34. Patentanspruchs gelöst. This object is achieved with the characterizing features of the first 23 and 34 claim.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Advantageous embodiments result from the subclaims.
  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von dreidimensionalen Objekten, wobei die Vorrichtung einen Druckkopf mit einem Hotend und eine Vorschubeinheit aufweist, wobei mittels der Vorschubeinheit mindestens ein erstes Material und ein zweites Material dem Druckkopf zuführbar ist wobei die Vorschubeinheit Mittel zum Trennen des ersten und/oder des zweiten Materials aufweist und/oder der Druckkopf eine erste Zuführeinrichtung für das erste Material in Form eines Filaments und eine zweite Zuführeinrichtung für das zweite Material in Form eines Endlosmaterials aufweist, wobei das Filament und das Endlosmaterial in dem Hotend in einer Mischzone mischbar sind. The invention relates to a device for producing three-dimensional objects, said apparatus having a print head with a Hotend and a feed unit, by means of the feed unit comprises at least a first material and a second material is fed to the print head wherein the feed unit comprises means for separating the first and / or has the second material and / or the print head has a first feed for the first material in the form of a filament, and a second feed for the second material in the form of an endless material, wherein the filament and the continuous material are miscible in the Hotend in a mixing zone.
  • Die Vorschubeinheit weist vorzugsweise Mittel zum Trennen des Materials auf und ist vor oder in dem Druckkopf angeordnet, wobei diese Mittel vorzugsweise in Form von mechanischen oder thermischen Mitteln ausgebildet sind. The feed unit preferably comprises means for separating the material and is disposed before or in the print head, said means being preferably in the form of mechanical or thermal means. Die Trennung kann zudem zwischen der Vorschubeinheit und dem Druckkopf erfolgen. The separation can also take place between the feed unit and the print head.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Druckkopf in 5 Achsen bewegbar ausgebildet und bietet somit eine freie Bewegung im Raum. In an advantageous embodiment, the print head is designed to be movable in 5 axes and thus provides a free movement in the room.
  • Der im Druckkopf angeordnete Hotend weist eine Düse mit der Mischzone auf, wobei sich die Mischzone vor oder in einem Austrittsbereich der Düse befindet. The arranged in the print head Hotend has a nozzle to the mixing zone, the mixing zone is located upstream of or in an exit region of the nozzle. In diesem Bereich werden das Endlosmaterial und das Filament zusammengeführt, wobei das Filament in einer aufgeschmolzenen Form das Endlosmaterial ummantelt. In this area the continuous material and the filament are brought together, wherein the filament sheathed the continuous material in a molten form.
  • In Richtung der Mischzone sind die erste Zuführeinrichtung und die zweite Zuführeinrichtung derart angeordnet, dass die erste Zuführeinrichtung wenigstens einen, vorzugsweise drei die zweite Zuführeinrichtung umhüllende Kanäle aufweist, wobei die umhüllenden Kanäle zumindest im Endbereich der Zuführeinrichtungen in Richtung der Mischzone angeordnet sind. In the direction of the mixing zone of the first feeding means and second feeding means are arranged such that the first supply means, preferably three, the second supply means comprises at least one wrap-around channels, the enveloping channels are arranged at least in the end region of the feeding means towards the mixing zone. Die Anzahl der Kanäle ist vorzugsweise mittels eines in die erste Zuführeinrichtung einsetzbaren Mischeinsatzes variabel einstellbar. The number of channels is preferably adjustable by means of an insertable into the first feed mixing insert. Dabei können unterschiedliche Mischeinsätze unterschiedliche Kanäle oder Ausgestaltungen der Kanäle aufweisen. In this case, may have different channels or different channels embodiments of the mixing inserts.
  • Der Hotend weist eine Düse und ein um die Düse rotierbares und axial einstellbares Element auf, wobei mittels des rotierbaren Elements ein Spalt zwischen der Düse und dem Element erzeugbar ist derart, dass das mit dem Filament ummantelte Endlosmaterial umlenkbar und /oder abstützbar ist. The Hotend has a nozzle and a nozzle around the rotatable and axially adjustable member, wherein, by means of the rotatable member, a gap between the nozzle and the element is produced such that the sheathed with the filament continuous material is deflected and / or supported. Dies ermöglicht eine freie Verlegung des Endlosmaterials mit ummanteltem Filament im Raum. This allows for free installation of the endless material with sheathed filament in space. Daraus folgt, dass eine Unterfütterung und/oder eine Stützkonstruktion für eine dreidimensionale Darstellung eins Objekts nicht notwendig sind. It follows that an underlay and / or a support structure for a three-dimensional representation of one object are not necessary.
  • Die Vorrichtung ist mit verschiedenen Druckköpfen sowie der Druckkopf mit verschiedenen Düsen und/oder Hotends ausrüstbar. The device can be equipped with various print heads, and the print head with several nozzles and / or Hotends. Dies ist mittels einer Wechseleinrichtung möglich. This is possible by means of a changing device.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist mittels der Vorschubeinheit die Zuführung von verschiedenen Materialien und die Separierung dieser Materialien umsetzbar. In an advantageous embodiment, the supply of different materials and the separation of these materials is feasible by means of the feed unit.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung weist die Vorschubeinheit mindestens zwei ineinander kämmende parallel liegende Rollen oder Zahnräder auf, wobei die Rollen/Zahnräder an ihrer Umfangsseite jeweils eine umlaufende Nut aufweisen oder bilden. In a particularly advantageous embodiment the feed unit comprises at least two intermeshing parallel lying on rollers or gears, said rollers / gear wheels each having a circumferential groove on its peripheral side, or form. Dabei bilden jeweils zwei Rollen oder Zahnräder ein Rollenpaar. In each case two rollers or gear wheels form a pair of rollers.
  • Die Rollen greifen derart ineinander, dass die Nut der ersten Rolle mit der Nut der zweiten Rolle eine Führung für das Material in Form von Endlosmaterial und/oder Filament bilden. The rollers engage into each other in such a way that the groove of the first pulley with the groove of the second roller form a guide for the material in the form of continuous material and / or filament. Die Rollen sind vorzugsweise relativ zueinander radial und axial verschiebbar ausgebildet, wobei eine Rolle fest und eine verschiebbar angeordnet sein kann. The rollers are preferably designed to be radially and axially movable relative to each other, wherein a fixed roller and may be arranged movable.
  • Wenigstens eine Nut von wenigstens einer Rolle weist eine Schneidkante auf, wobei das durch die Nut durchgeführte Material mittels relativer axialer Auslenkung der Rollen schneidbar ist. At least one groove of at least one roll has a cutting edge, the processing performed by the groove material can be cut by means of relative axial displacement of the rollers. Vorteilhafter Weise ist an der Nut der ersten und zweiten Rolle eine Schneidkante ausgebildet. Advantageously, the groove is formed on the first and second roller a cutting edge.
  • Des Weiteren ist mittels der zueinander relativen radialen und/oder axialen Auslenkung der Rollen die Vorspannung des Materials einstellbar. Furthermore, by means of the mutually relative radial and / or axial displacement of the rollers, the bias of the material adjustable. Dabei können zumindest eine Rolle und/oder beide Rollen mittels einer Federkraft auslenkbar sein. In this case, can be deflected by means of a spring force of at least one roller and / or both rolls.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Rolle in Form einer Antriebsrolle und eine Rolle in Form einer mitlaufenden Andrückrolle ausgebildet. In an advantageous embodiment of a roll in the form of a drive roller and a roller in the form of a pressure roller follower is formed. Jedoch können auch beide Rollen des Rollenpaares angetrieben sein. However, both rollers of the roller pair can be driven.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Vorrichtung einen Tisch als Arbeitsfläche auf, wobei der Tisch mittels einer Hubeinheit in Richtung einer z-Achse in seiner Höhe verstellbar ist. In an advantageous embodiment, the apparatus includes a table as a work surface, said table by means of a lifting unit in the direction of a z-axis is adjustable in its height. Es sind auch mehrere Tische denkbar, welche jeweils mit einem einzelnen Druckkopf verwendet werden. There are also several tables conceivable, which are each used with a single printhead.
  • Bewegungen in Richtung der x- und y-Achse werden mittels des verstellbaren Druckkopfes ermöglicht. Movements in the direction of the x- and y-axis are made possible by means of the adjustable print head.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung zur Veredelung der Materialoberfläche weist der Druckkopf einen Hotendeinsatz in Form einer Glätteinheit auf. In an advantageous embodiment of the processing of the material surface of the printhead has a Hotendeinsatz in the form of a glosser. Die Glätteinheit ist in Form eines erwärmten Kegels ausgebildet, wobei die Kegelspitze das Material glättet. The glosser is in the form of a heated cone, wherein the cone tip smoothes the material.
  • Eine weitere Möglichkeit der Oberflächenveredelung erfolgt mittels einer, dem Druckkopf zugeführten, dritten Zuführeinrichtung für ein zusätzliches Fluid, wobei die Austrittsöffnung der dritten Zuführeinrichtung im Bereich der Düse sowie der Mischzone angeordnet ist. A further possibility of surface finishing by means of a, the print head supplied, the third supply device for an additional fluid, wherein the outlet opening of the third supply means in the area of ​​the nozzle and the mixing zone is disposed.
  • Des Weiteren ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Erzeugung von dreidimensionalen Objekten beschrieben, wobei ein Filament in einem Druckkopf aufgeschmolzen und folgend mit einem Endlosmaterial verbunden wird derart, dass das Filament das Endlosmaterial vor dem Austritt aus dem Druckkopf in einer Mischzone ummantelt. Furthermore, an inventive method for generating three-dimensional objects described, wherein a filament melted in a print head and the following is connected to a continuous material such that the filament sheathed the continuous material prior to exiting the print head in a mixing zone. Die Mischzone ist im Bereich einer Düse des Druckkopfes ausgebildet. The mixing zone is formed in the region of a nozzle of the printhead.
  • Das Verfahren betrifft vorzugsweise einen 5 Achs-Druckkopf, wobei eine wechselseitig sich kreuzende Bahnverlegung, inkl. Zuführung von Endlosmaterialien erfolgt. The method preferably relates to a 5-axis print head, with a mutually intersecting track laying, incl. Endless supply of material takes place.
  • Die Zuführung von verschiedenen Materialien in Form von Endlosmaterialien und Filamenten und die Separierung erfolgen mittels einer Vorschubeinheit. The supply of different materials in the form of continuous filaments and materials and the separation by means of a feed unit.
  • Verfahrensgemäß wird das Filament und/oder das Endlosmaterial mittels der Vorschubeinheit gefördert und/oder getrennt. According to the method, the filament and / or the continuous material is conveyed by means of the feed unit and / or separately.
  • Vorteilhafter Weise erfolgt die Förderung des Filaments und/oder des Endlosmaterials mittels zweier ineinander kämmender Zahnräder, wobei mittels relativer axialer Auslenkung eines Zahnrades oder mittels relativer axialer Auslenkung beider Zahnräder die Trennung des Materials erfolgt. Advantageously, the filament is carried out to promote and / or of the endless material by means of two intermeshing toothed wheels, by means of relative axial displacement of a gear wheel or by means of relative axial displacement of both gears the separation of the material. Die Zahnräder weisen vorzugsweise eine Schneidkante auf, welche durch die Auslenkung ein Abschneiden oder Quetschen des Materials in Form des Endlosmaterials und/oder des Filaments bewirkt. The toothed wheels preferably have a cutting edge which caused by the deflection of a cutting or crushing the material in the form of the continuous material and / or of the filament.
  • In einer weiteren Ausgestaltung kann die Trennung mittels eines thermischen Trennverfahrens, vorzugsweise eines beheizten Hakens erfolgen. In another embodiment, the separation by means of a thermal separation process, preferably a heated hook can take place.
  • Des Weiteren beinhaltet das Verfahren eine Möglichkeit der Oberflächenglättung und/oder Veredelung, wobei eine Glättung der Druckoberfläche mittels eines Oberflächenglätthotend erfolgt. Furthermore, the method includes a way of surface smoothing and / or finishing, in which a smoothing of the pressure surface by a Oberflächenglätthotend occurs.
  • Gemäß einer weiteren Variante des Verfahrens fließt mittels einer separaten dritten Zuführeinrichtung ein Fluid auf das dreidimensionale Objekt, wobei das Fluid Unebenheiten und/oder Rauheiten in der Oberfläche des dreidimensionalen Objekts ausgleicht und/oder anderweitige Oberflächenveredelungen oder Beschichtungen durchgeführt. According to a further variant of the process fluid flows by means of a separate third feeder to the three-dimensional object, wherein the fluid bumps carried out and / or roughness in the surface of the three-dimensional object compensates for and / or other surface treatments or coatings.
  • Insbesondere ist das Fluid ein Harz oder Lack. In particular, the fluid is a resin or varnish.
  • Von Vorteil ist, dass das mit dem Filament ummantelte Endlosmaterial frei im Raum verlegt werden kann. It is of advantage that the sheathed with the filament continuous material can be moved freely in space. Dies ermöglicht die Gestaltung dreidimensionaler Objekte ohne die Verwendung von Stützkonstruktionen oder ähnlichem. This enables the design of three-dimensional objects without the use of supporting structures and the like.
  • Zudem kann das dreidimensionale Objekt belastungsgerecht gedruckt werden, wobei Einlegeteile in das gedruckte Volumenmodell integriert werden. In addition, the three-dimensional object can be printed to meet load requirements, wherein inserts are integrated in the printed solid model. Dies reduziert den Fertigungsaufwand sowie die entstehenden Kosten. This reduces the manufacturing costs and the costs incurred. Diese Einlegeteile können beispielsweise Verstärkungselemente oder Befestigungselemente darstellen. These inserts may represent, for example, reinforcing elements or fasteners.
  • Dies reduziert das Gewicht, wodurch ein besonders effizienter Leichtbau ermöglicht wird. This reduces the weight, whereby a particularly efficient lightweight is possible.
  • Die Erfindung betrifft zudem ein dreidimensionales Objekt, wobei das Objekt mittels eines 3D-Druckers herstellbar ist derart, dass das Objekt ein mit Filament ummanteltes Endlosmaterial aufweist. The invention also relates to a three-dimensional object, wherein the object is produced by means of a 3D printer such that the object has a sheathed with filament continuous material. Vorteilhafter Weise ist das Endlosmaterial frei im Raum ohne eine Stützstruktur verlegbar. Advantageously, the continuous material freely deployable in space without a support structure.
  • Somit muss entgegen dem üblichen Stand der Technik das Volumenmodel nicht in einzelne Schichten zerlegt werden, sondern kann festigkeitsorientiert hergestellt werden derart, dass ein Faden entlang der Beanspruchung zur Erhöhung der Festigkeit eingesetzt wird. Thus, the volume model must be contrary to the usual prior art not be decomposed into individual layers, but may be made strength oriented such that a thread along the stress to increase the strength is employed.
  • Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment and the accompanying drawings.
  • Es zeigen: Show it:
    • 1 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung, a device according to the invention,
    • 2 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in der Seitenansicht, a device according to the invention in side view,
    • 3 3 ein Gestell mit verfahrbaren Antrieben und Hubtisch, a frame with movable lifting table and drives,
    • 4 4 ein Hotend mit zwei Zuführeinrichtungen, a Hotend with two feeders,
    • 5 5 Detailansicht des Austrittsbereichs der Düse, Detail view of the outlet portion of the nozzle,
    • 6 6 eine Schnittansicht der Mischeinheit, a sectional view of the mixing unit,
    • 7 7 ein Hotend mit einem rotierenden Element, a Hotend with a rotating element,
    • 8 8th eine Detailansicht der Düse aus a detailed view of the nozzle of 7 7 , .
    • 9 9 ein Hotend mit einer dritten Zuführeinrichtung, a Hotend with a third feed device,
    • 10 10 eine Detailansicht der dritten Zuführeinrichtung, a detail view of the third feed means,
    • 11 11 ein Hotend zum Glätten der Oberfläche eines Bauteils a Hotend for smoothing the surface of a component
    • 12 12 eine Vorschubenheit, a feeding unit,
    • 13 13 eine schematische Darstellung der Rollen während des Vorschubs, a schematic representation of the rollers during the advance,
    • 14 14 eine schematische Darstellung der Rollen während des Trennens, a schematic representation of the rollers during cutting,
    • 15 15 Trennung des Endlosmaterials. Separation of the continuous material.
  • 1 1 und and 2 2 zeigen eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Druckkopf show an apparatus according to the invention with a printing head 1 1 welcher von einer Vorschubeinheit which from a feed unit 2 2 mit einem ersten Material in Form eines Filaments having a first material in the form of a filament F F und einem zweiten Material in Form eines Endlosmaterials and a second material in the form of an endless material E e bestückt wird. is stocked. Die Vorschubeinheit The feed unit 2 2 weist in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel vier Zuführungen mit rotierenden Rollenpaaren has in the described embodiment, four feeds with rotating roller pairs 2.1 2.1 für unterschiedliche Endlosmaterialien E1 - E4 sowie fünf Zuführungen für unterschiedliche Filamente F1 - F5 auf. for different continuous materials E1 - E4 and five feeds for different filaments F1 - F5. In der Vorschubeinheit In the feed unit 2 2 erfolgt eine Separierung der Materialien takes place a separation of the materials E e , . F F , sodass das eine Filament , So that a filament F F und ein Endlosmaterial E an den Druckkopf and an endless material E to the print head 1 1 in dessen erste und zweite Zuführeinrichtung in which the first and second feed means 1.1 1.1 , . 1.2 1.2 übermittelbar sind. can be transmitted.
  • Der Druckkopf The printhead 1 1 weist ein Hotend has a Hotend 3 3 auf, mittels dessen das zugeführte Material in Form des Filaments by means of which the feed material in the form of the filament F F und Endlosmaterials and endless material E e über die im Hotend on the Hotend 3 3 befindliche Düse nozzle located 3.1 3.1 ausgebbar ist. can be output. Der Hotend the Hotend 3 3 weist des Weiteren ein, einen Teilbereich includes a further, a portion of 3.2 3.2 des Hotends the Hotends 3 3 umgebendes Temperaturregulierungselement Ambient temperature regulating element 3.3 3.3 auf, mittels dessen das Filament by means of which the filament F F kühlbar ist. is cooled.
  • Aufgrund der entstehenden Temperaturen ist zudem eine Kühlung in Form von Lüftern Due to the resulting temperatures also is a cooling in the form of fans 4 4 vorgesehen, wobei ein Lüfter provided, wherein a fan 4 4 in Richtung der Düse in the direction of the nozzle 3.1 3.1 und ein Lüfter and a fan 4 4 in Richtung des Temperaturregulierungselements in the direction of the temperature regulating member 3.3 3.3 ausgerichtet ist. is aligned.
  • Die Vorschubeinheit kann weiterhin eine Trenneinheit aufweisen, welche die einzelnen Filamente F1 - F5 und Endlosmaterialien E1 - E4 im Bereich der Rollen The feed unit may further comprise a separation unit, which the individual filaments F1 - F5 and continuous materials E1 - E4 in the region of the rollers 2.1 2.1 trennt. separates.
  • Eine Vorrichtung in Form eines 5-Achs Mehrbereichsdruckers mit einer ersten und zweiten Druckeinheit A device in the form of a 5-axis multi-range printer having first and second printing unit 5 5 , . 6 6 ist in is in 3 3 dargestellt. shown. Die Vorrichtung weist ein Gestell The apparatus includes a frame 7 7 mit einer Tischverfahreinheit with a Tischverfahreinheit 7.1 7.1 auf. on. Im Inneren des Gestells Inside the frame 7 7 befindet sich ein erster höhenverstellbarer Tisch there is a first height-adjustable table 5.1 5.1 in z-Richtung mit einer ersten Hubeinheit in the z direction with a first lifting unit 5.2 5.2 und ein zweiter höhenverstellbarer Tisch and a second height-adjustable table 6.1 6.1 in z-Richtung mit einer zweiten Hubeinheit in the z direction with a second lifting unit 6.2 6.2 . , Die Antriebe 5.3, 6.3 für die Positionierung der Druckeinheiten in x und y-Richtung befinden sich auf dem Gestell The drives 5.3, 6.3 for the positioning of the printing units in x and y directions are located on the frame 7 7 , wobei jede Druckeinheit Wherein each printing unit 5 5 , . 6 6 eigens steuerbare Antriebe specifically controllable drives 5.3 5.3 , . 6.3 6.3 aufweist. having. Jede Druckeinheit Each printing unit 5 5 , . 6 6 weist eine erste und zweite Zuführung includes first and second feed 5.4 5.4 , . 6.4 6.4 für das Filament for the filament F F und für das Endlosmaterial and for the continuous material E e auf. on.
  • Dabei wird gemäß In this case, according to 3 3 das Filament in einem Schmelzguterzeuger the filament in a melt generator Good 5.5 5.5 , . 6.5 6.5 wahlweise mit integriertem Schredder aufbereitet. optionally treating with an integrated shredder.
  • Der Druckkopf The printhead 1 1 weist vorzugsweise wechselbare Hotends preferably has replaceable Hotends 3 3 und/oder eine wechselbare Düse and / or a removable nozzle 3.1 3.1 auf, wobei gemäß den , where in accordance with the 4 4 bis to 10 10 verschiedene Varianten von Hotends mit Düseneinsätzen different variants of Hotends with nozzle inserts 3.1 3.1 dargestellt sind. are shown.
  • Gemäß According to 4 4 und and 5 5 ist der erfindungsgemäße Druckkopf The print head according to the invention 3 3 in einer ersten Variante dargestellt. shown in a first variant. Der Hotend the Hotend 3 3 weist eine erste Zuführeinrichtung has a first feeding means 1.1 1.1 in Form eines Führungsrohres in the form of a guide tube 3.4 3.4 für das Filament for the filament F F und eine zweite Zuführeinrichtung and a second feed 1.2 1.2 in Form eines zweiten Führungsrohrs in the form of a second guide tube 3.5 3.5 für das Endlosmaterial for the continuous material E e auf. on.
  • Des Weiteren weist der Hotend Furthermore, the Hotend 3 3 ein, einen Teilbereich a, a portion of 3.2 3.2 umgebendes, Temperaturregulierungselement ambient, temperature regulating element 3.3 3.3 zur Kühlung des Hotends for cooling the Hotends 3 3 auf. on. Das erste und zweite Führungsrohr The first and second guide tube 3.4 3.4 , . 3.5 3.5 verlaufen im Wesentlichen parallel in Richtung des Düsenaustritts 3.6, wobei im Bereich der Düse extend substantially parallel in the direction of the nozzle outlet 3.6, wherein in the region of the nozzle 3.1 3.1 das erste Führungsrohr the first guide tube 3.4 3.4 für das Filament for the filament F F das zweite Führungsrohr the second guide tube 3.5 3.5 für das Endlosmaterial for the continuous material E e umhüllt. envelops.
  • Die Düse the nozzle 3.1 3.1 weist einen hülsenförmig ausgebildeten Düseneinsatz has a sleeve-shaped nozzle insert 3.7 3.7 mit einem integrierten Mischeinsatz with an integrated mixing insert 3.8 3.8 auf, welcher gemäß in which according to 6 6 eine zentrale Bohrung a central bore 3.8.1 3.8.1 für das Endlosmaterial for the continuous material E e und drei diese umhüllende Kanäle and three this enveloping channels 3.8.2 3.8.2 aufweist. having. Die Kanäle the channels 3.8.2 3.8.2 werden von der Innenwand des Düseneinsatzes are from the inner wall of the nozzle insert 3.7 3.7 begrenzt. limited.
  • Das Material The material E e , . F F wird in einer Mischzone is in a mixing zone 3.9 3.9 zusammengeführt, wobei die Mischzone brought together, wherein the mixing zone 3.9 3.9 einen ringförmigen Bereich an annular portion 3.9.1 3.9.1 aufweist, in welchem die drei Kanäle in which comprises the three channels 3.8.2 3.8.2 , welche das aufgeschmolzene Filament Which the molten filament F F führen, zusammengeführt werden und im folgenden das, aus dem zweiten Führungsrohr lead, are brought together and in the following that, from the second guide tube 3.5 3.5 austretende, Endlosmaterial emerging, endless material E e im Bereich des Düsenaustritts in the region of the nozzle outlet 3.6 3.6 ummanteln und tritt folgend aus der Düse and encase occurs following from the nozzle 3.1 3.1 aus. out. Die Anzahl der Kanäle The number of channels 3.8.2 3.8.2 kann dabei variieren, wobei ebenfalls ein das zweite Führungsrohr can vary, wherein also a second guide tube 3.5 3.5 einfach umhüllendes erstes Führungsrohr simply enclosing the first guide tube 3.4 3.4 ohne Kanäle denkbar ist. is possible without channels.
  • Der Hotend the Hotend 3 3 weist zudem eine Zentriereinheit also has a centering unit 3.10 3.10 für die Positionierung auf. for positioning on.
  • Der in in 6 6 dargestellte Mischeinsatzeinsatz kann in jedem der Ausführungsbeispiele Anwendung finden. Mixing insert insert illustrated can be applied in each of the embodiments.
  • Der in in 7 7 und and 8 8th dargestellte Hotend Hotend shown 3 3 entspricht in seinem Aufbau dem Hotend der corresponds in its construction to the Hotend the 4 4 und and 5 5 . , Der Hotend the Hotend 3 3 weist ebenfalls eine erste Zuführeinrichtung also has a first feed 1.1 1.1 in Form eines Führungsrohres in the form of a guide tube 3.4 3.4 für das Filament for the filament F F und eine zweite Zuführeinrichtung and a second feed 1.2 1.2 in Form eines zweiten Führungsrohrs in the form of a second guide tube 3.5 3.5 für das Endlosmaterial for the continuous material E e auf. on. Das erste und zweite Führungsrohr The first and second guide tube 3.4 3.4 , . 3.5 3.5 verlaufen im Wesentlichen parallel in Richtung des Düsenaustritts 3.6, wobei im Bereich der Düse extend substantially parallel in the direction of the nozzle outlet 3.6, wherein in the region of the nozzle 3.1 3.1 das erste Führungsrohr the first guide tube 3.4 3.4 für das Filament for the filament F F das zweite Führungsrohr the second guide tube 3.5 3.5 für das Endlosmaterial for the continuous material E e umhüllt. envelops.
  • Die Düse the nozzle 3.1 3.1 weist einen hülsenförmig ausgebildeten Düseneinsatz has a sleeve-shaped nozzle insert 3.7 3.7 mit einem integrierten Mischeinsatz with an integrated mixing insert 3.8 3.8 gemäß according to 6 6 auf. on.
  • Das Endlosmaterial The endless material E e wird in der Mischzone is in the mixing zone 3.9 3.9 im Bereich der Austrittöffnung in the area of ​​the outlet opening 3.6 3.6 von dem Filament of the filament F F umhüllt. envelops.
  • Am Außenumfang des Hotends On the outer periphery of the Hotends 3 3 im Bereich der Austrittsöffnung ist ein rotierbares Element in the region of the exit opening is a rotatable member 3.11 3.11 angeordnet, welches entlang der Längsachse des Hotends arranged along the longitudinal axis of which Hotends 3 3 und dem zufolge um die Düse and according to the nozzle 3.1 3.1 drehbar ist. is rotatable. Das drehbare Element The rotatable element 3.11 3.11 ist in Richtung der Längsachse des Hotends is in the direction of the longitudinal axis of the Hotends 3 3 einstellbar und weist an seinem einen Ende in Richtung des Düsenaustritts adjustable and has at its one end in the direction of the nozzle outlet 3.6 3.6 und bildet mit diesem einen Spalt and forms a gap 3.12 3.12 . , Das drehbare Element The rotatable element 3.11 3.11 liegt beabstandet vor der Düse is spaced upstream of the nozzle 3.1 3.1 , wodurch eine Abstützung des kombinierten Endlosmaterials Whereby a support of the combined continuous material E e an einer Abstützfläche on a support surface 3.13 3.13 mit dem umhüllenden Filament with the enveloping filament F F im freien Raum erfolgt. takes place in free space. Somit ist die freie Verlegung von Endlosmaterial Thus, the free installation of endless material E e im Raum ohne eine Stützstruktur möglich. possible in space without a support structure.
  • Ein weiterer Hotend Another Hotend 3 3 ist in den is in the 9 9 und and 10 10 dargestellt. shown. Der Aufbau entspricht dem Hotend The structure corresponds to the Hotend 3 3 der the 4 4 und and 5 5 , wobei eine dritte Zuführeinrichtung Wherein a third feed 3.14 3.14 im Bereich der Düse in the area of ​​nozzle 3.1 3.1 des Hotends the Hotends 3 3 ausgebildet ist. is trained.
  • Die Zuführeinrichtung the feeder 3.14 3.14 ist vorzugsweise in die Mischzone is preferably in the mixing zone 3.9 3.9 und/oder direkt am Düsenaustritt and / or directly at the nozzle exit 3.6 3.6 angeordnet. arranged.
  • Die dritte Zuführeinrichtung The third feed 3.14 3.14 kann vorzugsweise ein Harz H beinhalten, welches während dem Druckprozess auf die Oberfläche des mit dem Filament may preferably include a resin H, which during the printing process to the surface of the filament F F umhüllten Endlosmaterial coated endless material E e gebracht werden, wobei das Harz H die Unebenheiten und Rauheiten des gedruckten Objekts glättet. be brought, wherein the resin H smoothes the unevenness and roughness of the printed object. Das flüssige Harz H fließt auf die Oberfläche und füllt die Unebenheiten auf, wobei die Aushärtung des Harzes H vorzugsweise 30 Sekunden oder weniger benötigt. The liquid resin H flows onto the surface and fills in the unevenness, wherein the curing of the resin H preferably takes 30 seconds or less.
  • In einer weiteren Variante können auch andere Oberflächenveredelungsmaterialien wie beispielsweise Lacke verwendet werden. In another variant, other surface finishing materials such as paints can be used.
  • 11 11 zeigt einen weiteren wechselbaren Hotend shows a further exchangeable Hotend 3 3 , welcher ein an einem Teilbereich 3.2 angeordnetes Temperaturregulierungselement That a valve disposed on a partial region 3.2 temperature regulating element 3.3 3.3 zeigt. shows. An seinem unteren Ende weist er einen heizbaren Kegel At its lower end it has a heatable cone 3.15 3.15 auf, welcher nach erfolgtem Druckprozess über die Bauteiloberfläche bewegt wird. on which is moved after completion of the printing process on the component surface. Die Spitze The summit 3.15.1 3.15.1 des Kegels wird dabei auf das gedruckte Material aufgelegt, wodurch eine Glättung der Oberfläche folgt. of the cone is then placed on the printed material thereby smoothing the surface follows. In In 11 11 ist folglich eine weitere Möglichkeit der Oberflächenveredelung des dreidimensionalen Objekts dargestellt. another way of surface treatment of the three-dimensional object thus is shown.
  • 12 12 zeigt die erfindungsgemäße Vorschubeinheit shows the feed unit of the invention 2 2 , wobei die Vorschubeinheit eine Zentrier- und Vereinzeinereinheit Wherein the feed unit comprises a centering and Vereinzeinereinheit 2.2 2.2 für das Filament for the filament F F und das Endlosmaterial and the continuous material E e aufweist. having. Dies erfolgt mittels Separierung des zugeführten Filaments F1 - F5 sowie des Endlosmaterials E1 - E4. This is done by separation of the fed filament F1 - F5 as well as the continuous material E1 - E4.
  • Das Material wird mittels steuerbarer andrückbarer Rollenpaare The material is controllable by means of roller pairs andrückbarer 2.1 2.1 dem Druckkopf the printhead 1 1 bzw. den Zuführeinrichtungen or to the feeding means 1.1 1.1 , . 1.2 1.2 zugeführt. fed. Ein Rollenpaar A pair of rollers 2.1 2.1 besteht bevorzugt aus einer ersten Rolle preferably consists of a first roll 2.1a 2.1a und einer zweiten Rolle and a second roll 2.1b 2.1b , wobei bevorzugt die erste Rolle 2.1a angetrieben wird und die zweite Rolle , Wherein preferably the first roller is driven and the second roller 2.1a 2.1b 2.1b in Form einer Andrückrolle mitgeführt wird. is carried in the form of a pressure roller.
  • Die Rollenpaaren The roller pairs 2.1 2.1 zur Zuführung des Filaments for supplying the filament F F sowie des Endlosmaterials and the endless material E e werden mittels jeweils eines Vorschubantriebs 2.3 angetrieben. are driven by means of a respective feed drive 2.3.
  • Die Vorschubeinheit The feed unit 2 2 weist vorzugsweise Mittel zum Trennen des zugeführten Materials auf. preferably has means for separating the material fed. Diese Mittel sind vorzugsweise in Form von speziellen Rollenpaaren These means are preferably in the form of special roller pairs 2.1 2.1 ausgebildet. educated. Eine Form der Trennung eines Endlosmaterials One form of an endless material separation E e ist den is the 13 13 und and 14 14 dargestellt. shown. Jedoch kann auch eine Trennung eines Filaments However, even a separation of a filament F F nach der selben Methode erfolgen. carried out by the same method.
  • Die Vorschubeinheit The feed unit 2 2 weist zwei ineinander kämmende parallel liegende Rollen vorzugsweise Zahnräder has two intermeshing rolls lying parallel preferably gears 2.1 2.1 auf, wobei die Rollen/Zahnräder on, said rollers / gear wheels 2.1a 2.1a , . 2.1b 2.1b an ihrer Umfangsseite jeweils eine umlaufende Nut on its circumferential side in each case with a circumferential groove 2.1.1 2.1.1 aufweisen. respectively.
  • Die Rollen The roles 2.1a 2.1a , . 2.1b 2.1b greifen derart ineinander, dass die Nut engage one another such that the groove 2.1.1 2.1.1 der ersten Rolle the first roll 2.1a 2.1a mit der Nut der zweiten Rolle with the groove of the second roll 2.1b 2.1b eine Führung für das Filament a guide for the filament F F und/oder Endlosmaterial and / or continuous media E e bilden. form.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Rollen In an advantageous embodiment, the rollers are 2.1a 2.1a , . 2.1b 2.1b relativ zueinander radial und axial verschiebbar ausgebildet, wobei bevorzugt eine Rolle formed relative to one another radially and axially movable, whereby preferably a part 2.1a 2.1a fest und eine Rolle 2.1b radial und/oder axial verschiebbar gelagert ist. and a fixed roller is mounted radially and / or axially displaceable 2.1b.
  • Das Trennverfahren erfolgt mittels Schneidens, Brechens oder Quetschen, wobei wenigstens eine Nut The separation process takes place by means of cutting, breaking or crushing, wherein at least one groove 2.1.1 2.1.1 eine Schneidkante aufweist, wobei das durch die Nut having a cutting edge, said through slot 2.1.1 2.1.1 durchgeführte Material mittels relativer axialer Auslenkung der Rollen Material carried out by means of relative axial displacement of the rollers 2.1a 2.1a , . 2.1b 2.1b schneidbar ist, bevorzugt mittels axialer Auslenkung der zweiten Rolle can be cut, preferably by means of axial displacement of the second roll 2.1b 2.1b . ,
  • Des Weiteren ist mittels der relativen Auslenkung der Rollen Furthermore, by means of relative displacement of the rollers 2.1a 2.1a , . 2.1b 2.1b zueinander die Vorspannung des Materials einstellbar. adjustable to each other, the bias of the material.
  • Die Auslenkung beider oder auch nur einer Rolle The deflection of the two, or even a roll 2.1a 2.1a , . 2.1b 2.1b des Rollenpaares the roller pair 2.1 2.1 kann mittels Aufbringen einer Federkraft erfolgen, wobei die Federkraft entweder die Auslenkung oder die Rückstellung bewirkt. can be done by applying a spring force, wherein the spring force either the displacement or the rear position.
  • Die Trennung eines Endlosmaterials The separation of a continuous material E e mittels axialer Auslenkung einer Rolle ist in by axial displacement of a roller in 15 15 dargestellt. shown. Die erste Rolle The first roll 2.1a 2.1a bewegt sich dabei entgegen der zweiten Rolle thereby moves opposite to the second roller 2.1b 2.1b , wobei die Schneidkanten Wherein the cutting edges 2.2 2.2 der Rollen aufeinander zu bewegt werden. the rollers are moved toward each other. In der Folge dieser Bewegung erfolgt eine Quetschung und/oder ein Abschneiden des Endlosmaterials E an der Schneidkante As a result of this movement a pinching and / or cutting the continuous material E on the cutting edge is carried out 2.2 2.2 . ,
  • Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
  • 1 1
    Druckkopf printhead
    1.1 1.1
    Erste Zuführeinrichtung first feed
    1.2 1.2
    Zweite Zuführeinrichtung second feed
    2 2
    Vorschubeinheit feed unit
    2.1 2.1
    Rollenpaar roller pair
    2.1.1 2.1.1
    Umlaufende Nut Circumferential groove
    2.1a 2.1a
    erste Rolle (fest) first roller (solid)
    2.1b 2.1b
    zweite Rolle (auslenkbar) second roller (deflected)
    2.2 2.2
    Schneidkante cutting edge
    3 3
    Hotend Hotend
    3.1 3.1
    Düse jet
    3.2 3.2
    Teilbereich subregion
    3.3 3.3
    Temperaturregulierungselement Temperature regulating element
    3.4 3.4
    Erstes Führungsrohr First guide tube
    3.5 3.5
    Zweites Führungsrohr Second guide tube
    3.6 3.6
    Düsenaustritt nozzle exit
    3.7 3.7
    Düseneinsatz nozzle insert
    3.8 3.8
    Mischeinsatz mixed use
    3.8.1 3.8.1
    Bohrung drilling
    3.8.2 3.8.2
    Kanal channel
    3.9 3.9
    Mischzone mixing zone
    3.9.1 3.9.1
    Ringförmiger Bereich annular region
    3.10 3.10
    Zentriereinheit centering
    3.11 3.11
    Drehbares und axial einstellbares Element Rotatable and axially adjustable element
    3.12 3.12
    Spalt gap
    3.13 3.13
    Abstützfläche supporting
    3.14 3.14
    Dritte Zuführeinrichtung third supply
    3.15 3.15
    Kegel cone
    3.15.1 3.15.1
    Kegelspitze apex
    4 4
    Lüfter Fan
    5 5
    Erste Druckeinheit First printing unit
    5.1 5.1
    Tisch table
    5.2 5.2
    Hubeinheit lifting unit
    5.3 5.3
    Antrieb drive
    5.4 5.4
    Materialzuführung material supply
    5.5 5.5
    Schmelzguterzeuger Melting Good producers
    6 6
    Erste Druckeinheit First printing unit
    6.1 6.1
    Tisch table
    6.2 6.2
    Hubeinheit lifting unit
    6.3 6.3
    Antrieb drive
    6.4 6.4
    Materialzuführung material supply
    6.5 6.5
    Schmelzguterzeuger Melting Good producers
    7 7
    Gestell frame
    7.1 7.1
    Tischverfahreinheit Tischverfahreinheit
    E e
    Endlosmaterial endless material
    F F
    Filament filament
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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  • Zitierte Patentliteratur Cited patent literature
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    • WO 2015/102775 A1 [0005] WO 2015/102775 A1 [0005]
    • De 102014109246 A1 [0006] De 102014109246 A1 [0006]
    • WO 2015/057886 A1 [0007] WO 2015/057886 A1 [0007]

Claims (35)

  1. Vorrichtung zur Erzeugung von dreidimensionalen Objekten, wobei die Vorrichtung einen Druckkopf (1) mit einem Hotend (3) und eine Vorschubeinheit (2) aufweist, wobei mittels der Vorschubeinheit (2) mindestens ein erstes Material (F) und ein zweites Material (E) dem Druckkopf (1) zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet , - dass die Vorschubeinheit (2) Mittel zum Trennen des ersten und/oder des zweiten Materials (F,E) aufweist und/oder, - dass der Druckkopf (1) eine erste Zuführeinrichtung (1.1) für das erste Material in Form eines Filaments (F) und eine zweite Zuführeinrichtung (1.2) für das zweite Material in Form eines Endlosmaterials (E) aufweist, wobei das Filament (F) und das Endlosmaterial (E) in dem Hotend (3) in einer Mischzone (3.9) mischbar sind. A device for generating three-dimensional objects, the apparatus comprising a print head (1) having a Hotend (3) and a feed unit (2), wherein by means of the feed unit (2) at least a first material (F) and a second material (E) is supplied to the print head (1), characterized in that - the feeding unit (2) comprises means for separating the first and / or the second material (F, e) and / or - in that the print head (1) (a first feeding means 1.1) for the first material in the form of a filament (F) and a second feeding means (1.2) for the second material in the form of an endless material (e), wherein the filament (F) and the continuous material (e) in the Hotend (3 ) (in a mixing zone 3.9) are miscible.
  2. Vorrichtung nach device according to Anspruch 1 claim 1 , dadurch gekennzeichnet , dass die Vorschubeinheit (2) mit Mitteln zum Trennen des Materials (E, F) vor oder in dem Druckkopf (1) angeordnet ist. Characterized in that the feed unit (2) is arranged with means for separating the material (E, F) before or in the print head (1).
  3. Vorrichtung nach device according to Anspruch 1 claim 1 , dadurch gekennzeichnet , dass der Druckkopf (1) in 5 Achsen bewegbar ist. Characterized in that the print head (1) is movable in 5 axes.
  4. Vorrichtung nach device according to Anspruch 1 claim 1 , dadurch gekennzeichnet , dass der Hotend (3) eine Düse (3.1) mit der Mischzone (3.9) aufweist und dass sich die Mischzone (3.9) vor oder in einem Austrittsbereich (3.6) der Düse (3.1) befindet. Characterized in that the Hotend (3) having a nozzle (3.1) with the mixing zone (3.9) and that the mixing zone (3.9) before or in an outlet region (3.6) of the nozzle (3.1) is located.
  5. Vorrichtung nach einem der Device according to one of the Ansprüche 1 claims 1 bis to 4 4 , dass die erste Zuführeinrichtung (3.4) wenigstens einen, vorzugsweise drei, die zweite Zuführeinrichtung (3.5) zumindest im Endbereich der Zuführeinrichtungen (3.4, 3.5) in Richtung der Mischzone (3.9) umhüllende Kanäle (3.8.2) aufweist. That the first feed means (3.4) at least one, preferably three, the second supply means (3.5) at least in the end region of the feed means (3.4, 3.5) towards the mixing zone (3.9) comprises enveloping channels (3.8.2).
  6. Vorrichtung nach device according to Anspruch 5 claim 5 , dadurch gekennzeichnet , dass die Anzahl der Kanäle (3.8.2) mittels eines in die erste Zuführeinrichtung in Form eines Düseneinsatzes (3.7) einsetzbaren Mischeinsatzes (3.8) variabel ist. Characterized in that the number of channels (3.8.2) by means of a in the first feeding means in the form of a nozzle insert (3.7) can be used mixing insert (3.8) is variable.
  7. Vorrichtung nach einem der Device according to one of the Ansprüche 1 claims 1 bis to 6 6 , dadurch gekennzeichnet , dass der Hotend (3) eine Düse (3.1) und ein um die Düse (3.1) rotierbares und axial einstellbares Element (3.11) aufweist, wobei mittels des rotierbaren Elements (3.11) ein Spalt (3.12) zwischen der Düse (3.1) und dem Element (3.11) erzeugbar ist derart, dass das mit dem Filament (F) ummantelte Endlosmaterial (E) umlenkbar und /oder abstützbar ist. Characterized in that the Hotend (3) a nozzle (3.1) and the nozzle (3.1) has rotatable and axially adjustable element (3.11) with a gap by means of the rotatable member (3.11) (3.12) between the nozzle ( 3.1) and the element (3.11) is generated such that the (with the filament F) jacketed continuous material (e) is deflectable and / or supported.
  8. Vorrichtung einem der nach Apparatus according to one of the Ansprüche 1 claims 1 bis to 7 7 , dadurch gekennzeichnet , dass die Vorrichtung mit verschiedenen Druckköpfen sowie der Druckkopf (1) mit verschiedenen Düsen (3.1) und/oder Hotends (3) ausrüstbar ist. Characterized in that the device with different print heads and the print head (1) can be equipped with different nozzles (3.1) and / or Hotends (3).
  9. Vorrichtung nach einem der Device according to one of the Ansprüche 1 claims 1 bis to 8 8th , dadurch gekennzeichnet , dass mittels der Vorschubeinheit (2) die Zuführung von verschiedenen Materialien (E1-4, F1-5) und die Separierung umsetzbar ist. , Characterized in that by means of the feed unit (2) the supply of different materials (E1-4, F1-5), and the separation is feasible.
  10. Vorrichtung nach device according to Anspruch 1 claim 1 , dadurch gekennzeichnet , dass die Vorschubeinheit (2) mindestens zwei ineinander kämmende parallel liegende Rollen in Form von Rollenpaaren (2.1) oder Zahnrädern aufweist, wobei die Rollenpaare/Zahnräder (2.1) an ihrer Umfangsseite jeweils eine umlaufende Nut (2.1.1) aufweisen oder bilden. Characterized in that the feed unit (2) comprises at least two intermeshing lying parallel rollers in the form of pairs of rollers (2.1) or toothed wheels, the pairs of rollers / gear wheels (2.1) each have an encircling groove (2.1.1) on its peripheral side, or form.
  11. Vorrichtung nach device according to Anspruch 10 claim 10 , dadurch gekennzeichnet , dass die Rollen (2.1) derart ineinander greifen, dass die Nut (2.1.1) der ersten Rolle (2.1a) mit der Nut (2.1.1) der zweiten Rolle (2.1b) eine Führung für das Material (E, F) bilden. Characterized in that the rollers (2.1) engage one another such that the groove (2.1.1) of the first pulley (2.1a) with the groove (2.1.1) of the second roller (2.1b) (a guide for the material e, F) form.
  12. Vorrichtung nach device according to Anspruch 10 claim 10 und and 11 11 , dadurch gekennzeichnet , dass die Rollen (2.1) relativ zueinander radial und axial verschiebbar ausgebildet sind. Characterized in that the rollers (2.1) are formed radially and axially displaceable relative to each other.
  13. Vorrichtung nach device according to Anspruch 10 claim 10 bis to 12 12 , dadurch gekennzeichnet , dass wenigstens eine Nut (2.1.1) eine Schneidkante (2.2) aufweist, wobei das durch die Nut (2.1.1) durchgeführte Material (E, F) mittels relativer axialer Auslenkung der Rollen (2.1) schneidbar ist. Characterized in that at least one groove (2.1.1) having a cutting edge (2.2), wherein the conducted through the groove (2.1.1) material (E, F) by means of relative axial displacement of the rollers can be cut (2.1).
  14. Vorrichtung nach einem der Device according to one of the Ansprüche 10 10 claims bis to 13 13 , dadurch gekennzeichnet , dass mittels zueinander relativer radialer und/oder axialer Auslenkung der Rollen (2.1) die Vorspannung des Materials (E, F) einstellbar ist. Characterized in that by means of each other relative radial and / or axial displacement of the rollers (2.1), the bias of the material (E, F) is adjustable.
  15. Vorrichtung nach einem der Device according to one of the Ansprüche 10 10 claims bis to 14 14 , dadurch gekennzeichnet , dass eine Rolle (2.1a) fest und eine Rolle (2.1b) radial und/oder axial verschiebbar gelagert ist. , Characterized in that a roller (2.1a) fixed and a roller (2.1b) is mounted radially and / or axially.
  16. Vorrichtung nach einem der Device according to one of the Ansprüche 10 10 claims bis to 15 15 , dadurch gekennzeichnet , dass eine Rolle (2.1a) in Form einer Antriebsrolle und eine Rolle (2.1b) in Form einer mitlaufenden Andrückrolle ausgebildet ist. , Characterized in that a roller (2.1a) in the form of a drive roller and a roller (2.1b) is constructed in the form of a pressure roller follower.
  17. Vorrichtung nach einem der Device according to one of the Ansprüche 10 10 claims bis to 16 16 , dadurch gekennzeichnet , dass zumindest eine Rolle (2.1a) und/oder beide Rollen (,,. 1a, 2.1b) mittels einer Federkraft auslenkbar sind. Characterized in that at least one roller (2.1a) and / or both rolls (,,. 1a, 2.1b) can be deflected by means of a spring force.
  18. Vorrichtung nach einem der Device according to one of the Ansprüche 1 claims 1 bis to 17 17 , dadurch gekennzeichnet , dass die Vorrichtung einen Tisch (5.1, 6.1) aufweist, wobei der Tisch (5.1, 6.1) mittels einer Hubeinheit (5.2, 6.2) in Richtung einer z-Achse in seiner Höhe verstellbar ist. , Characterized in that the device comprises a table (5.1, 6.1), wherein the table (5.1, 6.1) by means of a lifting unit (5.2, 6.2) in the direction of a z-axis is adjustable in its height.
  19. Vorrichtung nach einem der Device according to one of the Ansprüche 1 claims 1 bis to 18 18 , dadurch gekennzeichnet , dass der Druckkopf (1) entlang einer x- und y-Achse verstellbar ist. Characterized in that the print head (1) along an x and y axis is adjustable.
  20. Vorrichtung nach einem der Device according to one of the Ansprüche 1 claims 1 bis to 19 19 , dadurch gekennzeichnet , dass der Druckkopf (1) einen Hotendeinsatz (3) in Form einer Glätteinheit aufweist. Characterized in that the print head (1) has a Hotendeinsatz (3) in the form of a glosser.
  21. Vorrichtung nach device according to Anspruch 20 claim 20 , dadurch gekennzeichnet , dass die Glätteinheit in Form eines erwärmten Kegels (3.15) ausgebildet ist. Is characterized in that the smoothing unit in the form of a heated plug (3.15) is formed.
  22. Vorrichtung nach einem der Device according to one of the Ansprüche 1 claims 1 bis to 21 21 , dadurch gekennzeichnet , dass der Druckkopf (1) eine separate dritte Zuführeinrichtung (3.14) für ein zusätzliches Fluid (H) aufweist, wobei die Austrittsöffnung der dritten Zuführeinrichtung (3.14) im Bereich der Düse (3.1) angeordnet ist. Characterized in that the print head (1) has a separate third feeding means (3.14) for an additional fluid (H), wherein the outlet opening of the third feed means (3.14) in the area of the nozzle (3.1) is arranged.
  23. Verfahren zur Erzeugung von dreidimensionalen Objekten, dadurch gekennzeichnet , dass ein Filament (F) in einem Druckkopf (1) aufgeschmolzen und folgend mit einem Endlosmaterial (E) verbunden wird derart, dass das Filament (F) das Endlosmaterial (E) vor dem Austritt aus dem Druckkopf (1) in einer Mischzone (3.9) ummantelt. A method for generating three-dimensional objects, characterized in that a filament (F) in a print head (1) melted and following an endless material (E) is connected in such a way that the filament (F) the continuous material (E) prior to exiting the print head (1) in a mixing zone (3.9) jacketed.
  24. Verfahren nach A method according to Anspruch 23 claim 23 , dadurch gekennzeichnet , dass ein 5 Achs-Druckkopf (1) Anwendung findet, wobei eine wechselseitig sich kreuzende Bahnverlegung, inkl. Zuführung von Endlosmaterialien (E) erfolgt. Characterized in that a 5-axis print head (1) is applied, wherein a mutually intersecting track laying, incl. Feeder of continuous material (E) is carried out.
  25. Verfahren nach A method according to Anspruch 23 claim 23 und and 24 24 , dadurch gekennzeichnet , dass eine Zuführung von verschiedenen Materialien (E, F) und die Separierung mittels einer Vorschubeinheit (2) erfolgen. , Characterized in that a supply of different materials (E, F) and the separation by means of a feed unit (2).
  26. Verfahren nach einem der A method according to any one of the Ansprüche 23 23 claims bis to 25 25 , dadurch gekennzeichnet , dass das Filament (F) und/oder das Endlosmaterial (E) mittels der Vorschubeinheit (2) gefördert und/oder getrennt werden. Be characterized in that the filament (F) and / or the continuous material (E) by means of the feed unit (2) supported and / or isolated.
  27. Verfahren nach A method according to Anspruch 26 claim 26 , dadurch gekennzeichnet , dass das Filament (F) und/oder das Endlosmaterial (E) mittels zweier ineinander kämmender Rollen (2.1) oder Zahnrädern gefördert wird, wobei mittels relativer axialer Auslenkung einer Rolle (2.1a) oder eines Zahnrades oder mittels relativer axialer Auslenkung beider Rollen (2.1a, 2.1b) oder Zahnräder die Trennung des Materials (E, F) erfolgt. Characterized in that the filament (F) and / or the continuous material (E) by means of two intermeshing rollers (2.1) or gears is promoted, wherein by means of relative axial displacement of a roller (2.1a) or a gear wheel or by means of relative axial displacement both rollers (2.1a, 2.1b) or gear wheels the separation of the material (e, F).
  28. Verfahren nach einem der A method according to any one of the Ansprüche 23 23 claims bis to 27 27 , dadurch gekennzeichnet , dass die Trennung mittels eines thermischen Trennverfahrens, vorzugsweise eines beheizten Hakens erfolgt. Characterized in that the separation by means of a thermal separation process, preferably a heated hook takes place.
  29. Verfahren nach einem der A method according to any one of the Ansprüche 23 23 claims bis to 28 28 , dadurch gekennzeichnet , dass eine Glättung der Druckoberfläche mittels eines Oberflächenglätthotend erfolgt. , Characterized in that a smoothing of the pressure surface by a Oberflächenglätthotend occurs.
  30. Verfahren nach einem der A method according to any one of the Ansprüche 23 23 claims bis to 29 29 , dadurch gekennzeichnet , dass mittels einer separaten dritten Zuführeinrichtung (3.14) ein Fluid (H) auf das dreidimensionale Objekt fließt, wobei das Fluid (H) Unebenheiten und/oder Rauheiten in der Oberfläche des dreidimensionalen Objekts ausgleicht und/oder anderweitige Oberflächenveredelungen oder Beschichtungen durchgeführt werden. , Characterized in that by means of a separate third feeding means (3.14) (H) flows a fluid to the three-dimensional object, wherein the fluid (H) irregularities and / or roughness compensates in the surface of the three-dimensional object and / or other surface treatments or coatings performed become.
  31. Verfahren nach A method according to Anspruch 30 claim 30 , dadurch gekennzeichnet , dass das Fluid (H) ein Harz ist. Characterized in that the fluid (H) is a resin.
  32. Verfahren nach A method according to Anspruch 23 claim 23 , dadurch gekennzeichnet , dass das mit dem Filament (F) ummantelte Endlosmaterial (E) frei im Raum verlegt werden kann. Characterized in that the filament (F) jacketed continuous material (E) can be moved freely in space.
  33. Verfahren nach A method according to Anspruch 23 claim 23 , dadurch gekennzeichnet , dass das dreidimensionale Objekt belastungsgerecht gedruckt ist, wobei Einlegeteile in das gedruckte Volumenmodell integriert werden. Characterized in that the three-dimensional object is printed to meet load requirements, wherein inserts are integrated in the printed solid model.
  34. Dreidimensionales Objekt, wobei das Objekt mittels eines 3D-Druckers herstellbar ist, dadurch gekennzeichnet , dass das Objekt ein mit Filament (F) ummanteltes Endlosmaterial (E) aufweist. Three-dimensional object, wherein the object by means of a 3D printer is producible, characterized in that the object comprises a filament with (F) jacketed continuous material (E).
  35. Dreidimensionales Objekt nach Three-dimensional object according to Anspruch 34 claim 34 , dadurch gekennzeichnet , dass das Endlosmaterial (E) frei im Raum ohne eine Stützstruktur verlegbar ist. Characterized in that the endless material (e) is freely deployable in space without a supporting structure.
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