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Digitale dreidimensionale Herstellung, auch als additive Herstellung bekannt, ist ein Prozess für die Fertigung eines dreidimensionalen Festkörpers in praktisch jeder beliebigen Form aus einem digitalen Modell. Dreidimensionales Drucken ist ein additiver Prozess, bei dem ein oder mehr Druckköpfe aufeinander folgende Schichten aus Material in unterschiedlichen Formen auf ein Substrat ausgeben. Typischerweise beinhalten Ejektorköpfe, die Druckköpfen in Dokumentdruckern ähneln, eine Reihe von Ejektoren, die mit einer Materialzufuhr verbunden sind. Ejektoren in einem einzigen Ejektorkopf können mit verschiedenen Materialquellen verbunden sein oder jeder Ejektorkopf kann mit verschiedenen Materialquellen verbunden sein, sodass alle Ejektoren in einem Ejektorkopf Tropfen desselben Materials ausgeben können. Materialien, die Teil des Objekts werden, das erzeugt wird, werden als Baumaterialen bezeichnet, während Materialien, die verwendet werden, um strukturelle Unterstützung für die Objektbildung bereitzustellen, jedoch später aus dem Objekt entfernt werden, als Stützmaterialien bekannt sind. Dreidimensionales Drucken unterscheidet sich von traditionellen Objektbildungstechniken, die sich hauptsächlich auf das Entfernen von Material von einem Werkstück durch einen Abtragungsprozess, wie Schneiden oder Bohren, stützen.
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Ein bisher bekanntes 3D-Objekt-Drucksystem 10 ist in 11 dargestellt. In der in dieser Abbildung dargestellten Ansicht beinhaltet eine Plattform 14, die als Wagen bezeichnet wird, Oberflächen 18 (10), die auf Spurschienen 22 verschiebbar sind, um es dem Wagen zu ermöglichen, sich in einer Prozessrichtung P zwischen Druckstationen, wie der Druckstation 26 aus 11, zu bewegen. Alternativ können Wagen Räder, die konfiguriert sind, um entlang Schienen zu rollen, oder andere Arten von annehmbaren Mobilitätsmechanismen beinhalten. Die Schienen 22 enden an einer Position unter dem Wagen 14, wie in 11 dargestellt. Die Druckstation 26 beinhaltet vier Ejektorköpfe 30, wie in der Abbildung gezeigt, wenngleich in einer Druckstation weniger oder mehr Ejektorköpfe verwendet werden können. Sobald der Wagen 14 die Druckstation 26 erreicht, wechselt der Wagen 14 auf Präzisionsschienen 38, die am Ende der Schienen 22 beginnen, damit die Lager 34 auf Präzisionsschienen 38 rollen können. Präzisionsschienen 38 sind zylindrische Schienenabschnitte, die mit geringen Toleranzen hergestellt werden, um genaues Plazieren und Manövrieren des Wagens 14 unter den Ejektorköpfen 30 zu gewährleisten. Die Schienen 38 enden nach der Druckstation 26, wie in 8 dargestellt, wo ein anderer Satz an Schienen 22 (nicht dargestellt) beginnt, und führen dann zur nächsten Druckstation. Lineare Elektromotoren sind im Gehäuse 42 bereitgestellt, um mit einem Magneten zu interagieren, der im Gehäuse 46 mit der unteren Oberfläche des Wagens 14 verbunden positioniert ist, wie nachstehend beschrieben, um den Wagen anzutreiben, wenn sich die Oberflächen 18 entlang der Schienen 22 verschieben und dann, sobald die Lager 34 auf die Präzisionsschienen 38 wechseln, den Wagen 14 auf die Präzisionsschienen zu manövrieren. Wenn sich der Wagen 14 auf den Schienen 38 an der Druckstation 26 vorbei bewegt, geben die Druckköpfe synchron mit der Bewegung des Wagens Material auf die obere Oberfläche des Wagens aus. Zusätzliche Motoren (nicht dargestellt) bewegen die Druckstation 26 im Verhältnis zum Wagen 14 vertikal und in einer X-Y-Ebene parallel zur oberen Oberfläche des Wagens, während sich Materialschichten ansammeln, um ein Objekt zu bilden. Alternativ kann ein Mechanismus bereitgestellt sein, um eine obere Oberfläche des Wagens 14, auf der das Objekt vertikal gebildet wird, vertikal und in der X-Y-Ebene zu bewegen, sodass die Schichten das Objekt bilden können. Sobald der durch eine Druckstation durchgeführte Druckvorgang abgeschlossen ist, wird der Wagen 14 zur weiteren Teilbildung, Schichthärtung oder anderen Verarbeitung zu einer anderen Druckstation bewegt.
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Eine Endansicht des Systems 10 ist in 10 dargestellt. Diese Ansicht zeigt die Oberflächen 18, auf denen der Wagen 14 die Schienen 22 verschiebt, ausführlicher. Lager 34 des Wagens 14 sind auf den Präzisionsschienen 38 in einer Anordnung positioniert, die die genaue Positionierung der Bautiegel auf dem Wagen 14 ermöglicht. Insbesondere sind Lager 34 in einem rechten Winkel zueinander auf einer der Schienen 38 positioniert, um 4 Freiheitsgrad des Wagens 14 zu beseitigen, während das andere Lager 34 auf der anderen Schiene 38 aufliegt, um ein weiteres Freiheitsgrad zu beseitigen. Lineare Motoren im Gehäuse 42 erzeugen elektromagnetische Felder, die mit dem Magneten im Gehäuse 46 interagieren, um den Wagen 14 über eine obere Oberfläche 50 des Gehäuses 42 zu bewegen. Schwerkraft und magnetische Anziehung zwischen den linearen Motoren und dem Magneten halten die Lager 34 in Kontakt mit den Schienen 38.
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Material, das durch die Ejektorköpfe 30 ausgestoßen wird, sowie andere Verunreinigungen, kann sich ansammeln und ein Risiko bereitstellen, die Ejektorköpfe 30 zu beschädigen oder ihre Genauigkeit zu beeinträchtigen. Zum Beispiel kann sich Material in einem Ejektorkopf verfestigen, um eine Verstopfung zu bilden oder den Ejektorkopf teilweise zu blockieren. Material von anderen Ejektorköpfen oder andere Partikel können den Ejektorkopf verunreinigen. Ähnliche Risiken bestehen auch für andere Druckstationen im Drucksystem 10.
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Material, das sich auf einem Ejektorkopf oder einer anderen Druckstation angesammelt hat, oder Material von außen von einem unsachgemäß gewarteten Ejektorkopf kann andere Risiken bereitstellen. Wenn keine Wagen unter den Ejektorköpfen 30 vorhanden sind, können fehlgeleitete Tropfen an Material von den Ejektorköpfen fallen und unerwünschte Ablagerungen und Verunreinigung auf den Präzisionsschienen 38 und dem Gehäuse 42 erzeugen. Außerdem können Schwebeverunreinigungen in der Umgebung, wie Staub oder andere Partikel, fallen und sich auf den Schienen 38 und dem Gehäuse 42 ansammeln. Wenn sich diese Verunreinigungen und Ablagerungen an einer Schnittstelle zwischen den Lagern 34 und den Schienen 38 befinden, wird die lineare Geschwindigkeit des Wagens gestört und die Qualität des gedruckten Objekts wird beeinträchtigt. Wenn sich diese Materialien in der Lücke zwischen der oberen Fläche 50 des Gehäuses 42 und dem Magneten 46 befinden, kann gleichermaßen die magnetische Anziehung beeinflusst werden und dazu führen, dass der Wagen weniger gezügelt wird. Zusätzlich kann die Ansammlung von Materialtropfen auf dem Gehäuse 42 auch die Wärmeableitung vom Motor beeinflussen und Bewegungsqualitätsstörungen verursachen, was sich auf die Leistung und Zuverlässigkeit des Motors auswirkt. Um dreidimensionale Objekte mit annehmbarer Qualität zu erzeugen, muss die Bewegung des Wagens 14 unter den Ejektorköpfen 30 präzise sein. Verbesserungen der dreidimensionalen Drucksysteme, die dabei helfen, die Verunreinigung der Präzisionsschienen und des Motorgehäuses, die die Genauigkeit der Platzierung und Bewegung des Wagens beeinträchtigt, zu verhindern, wären vorteilhaft.
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Planmäßige Wartung der Ejektorköpfe 30 und anderer Druckstationen ist vorteilhaft, um einen genauen und effizienten Betrieb des Drucksystems 10 beizubehalten und um zu verhindern, dass sich Material und andere Verunreinigungen auf den Präzisionsschienen und dem Motorgehäuse ansammeln. Herkömmliche 3D-Drucksystemwartungsvorrichtungen erfordern häufig langwierige Unterbrechungen des Druckprozesses und beinhalten komplexe Maschinen zusätzlich zu den Komponenten, die für dreidimensionalen Druck notwendig sind, die die Maschinenfläche des Systems erhöhen können. Ein Beispiel einer herkömmlichen Wartungsvorrichtung beinhaltet ein Wartungsgehäuse, das vom Drucksystem 10 getrennt ist, das neben einer Druckstation, die gewartet werden soll, positioniert werden kann. Das Gehäuse enthält Werkzeuge, die verwendet werden können, um die Druckstation zu warten. In einem anderen Beispiel wird ein Ejektorkopf bewegt, um mit einer Wartungsstation in Eingriff zu treten, die konfiguriert ist, um den Ejektorkopf zu warten. Das Integrieren einer Wartungsarchitektur, die den Druckprozess nicht unterbricht und die Standfläche des Drucksystems nicht maßgeblich vergrößert, wäre vorteilhaft.
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Ein Wartungssystem für einen dreidimensionalen Drucker, das mobile Plattformen enthält, beinhaltet eine erste Schiene und eine Plattform, die in einer Prozessrichtung entlang der ersten Schiene bewegt werden kann. Ein Ejektorkopf ist gegenüber einem ersten Abschnitt der ersten Schiene positioniert. Das Wartungssystem beinhaltet ferner eine zweite Schiene, die an einer Position bevor die Plattform den Ejektorkopf erreicht, mit der ersten Schiene verbunden ist, und die konfiguriert ist, an einer Position nachdem die Plattform am Ejektorkopf in der Prozessrichtung vorbei ist, selektiv mit der ersten Schiene verbunden zu werden. Eine Abfalleinheit ist gegenüber einem zweiten Abschnitt der zweiten Schiene positioniert. Das Wartungssystem beinhaltet ferner eine Steuerung, die konfiguriert ist, um die Plattform entlang der zweiten Schiene zu der Position zu bewegen, wo die zweite Schiene und die erste Schiene verbunden sind, um es der Plattform zu ermöglichen, sich in Prozessrichtung am Ejektorkopf vorbei entlang der ersten Schiene zu bewegen, die Plattform zu bedienen, sodass sie einen Vorgang am Ejektorkopf vornimmt, die Plattform zu bedienen, sodass sie sich zu der Position bewegt, wo die erste Schiene selektiv mit der zweiten Schiene verbunden ist, nachdem die Plattform den Ejektorkopf in Prozessrichtung passiert hat, um der Plattform zu ermöglichen, zur zweiten Schiene zurückzukehren und sich entlang dieser zu bewegen, und die Abfalleinheit zu bedienen, sodass sie 3D-Druckmedium von der Plattform entfernt.
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Ein 3D-Objekt-Drucksystem mit einem integrierten Wartungssystem beinhaltet eine erste Schiene und eine Plattform, die in einer Prozessrichtung entlang der ersten Schiene bewegt werden kann. Ein Ejektorkopf ist gegenüber einem ersten Abschnitt der ersten Schiene positioniert. Das Wartungssystem beinhaltet ferner eine zweite Schiene, die an einer Position bevor die Plattform den Ejektorkopf erreicht mit der ersten Schiene verbunden ist, und die konfiguriert ist, um an einer Position nachdem die Plattform den Ejektorkopf in der Prozessrichtung passiert hat, selektiv mit der ersten Schiene verbunden zu werden. Das Wartungssystem beinhaltet ferner eine Steuerung, die konfiguriert ist, um die Plattform entlang der zweiten Schiene zu der Position zu bewegen, wo die zweite Schiene und die erste Schiene verbunden sind, um zu ermöglichen, dass sich die Plattform in Prozessrichtung entlang der ersten Schiene am Ejektorkopf vorbei bewegen kann, um die Plattform zu bedienen, um einen Vorgang am Ejektorkopf vorzunehmen, um die Plattform zu der Position zu bewegen, wo die erste Schiene selektiv mit der zweiten Schiene verbunden ist, nachdem die Plattform den Ejektorkopf in Prozessrichtung passiert hat, um zu ermöglichen, dass die Plattform zur zweiten Schiene zurückkehren und sich entlang dieser bewegen kann.
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Ein Verfahren zur Wartung eines 3D-Objekt-Drucksystems beinhaltet das Bedienen einer Plattform, sodass sie sich entlang einer zweiten Schiene an einer ersten Position, an der die zweite Schiene mit einer ersten Schiene verbunden ist, vorbei und entlang der ersten Schiene in einer Prozessrichtung bewegt, Bedienen einer Plattform, sodass sie einen Vorgang an einem Ejektorkopf, der gegenüber der ersten Schiene positioniert ist, vornimmt, Bedienen der Plattform, sodass sie sich entlang der ersten Schiene zu einer zweiten Position in Prozessrichtung am Ejektorkopf vorbei bewegt, Bedienen eines Schalters, um die erste Schiene an der zweiten Position selektiv mit der zweiten Schiene zu verbinden, und Bedienen der Plattform, sodass sie sich an der zweiten Position vorbei bewegt, um zu ermöglichen, dass die Plattform zur zweiten Schiene zurückkehren kann.
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Die vorangehenden Aspekte und andere Merkmale der vorliegenden Offenbarung sind in der nachfolgenden Beschreibung erläutert, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen zu betrachten ist.
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1 ist eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften 3D-Objekt-Drucksystems, das ein Wartungssystem aufweist, das mit dem Druckprozess integriert ist, der durch das Objekt-Drucksystem durchgeführt wird.
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2 ist eine schematische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines 3D-Objekt-Drucksystems, das ein Wartungssystem aufweist, das mit dem Druckprozess integriert ist, der durch das Objekt-Drucksystem durchgeführt wird.
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3 ist eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer Plattform, die in einem 3D-Objekt-Drucksystem verwendet werden kann.
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4 und 5 sind verschiedene beispielhafte Ausführungsformen von Behältern zum Entfernen von Material von einer Plattform eines 3D-Objekt-Drucksystems.
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6 und 7 sind perspektivische Ansichten verschiedener beispielhafter Ausführungsformen von Druckkopfwartungsvorrichtungen, die an einer Plattform befestigt sind, die in einem 3D-Objekt-Drucksystem verwendet werden kann.
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8 ist eine perspektivische Ansicht einer anderen beispielhaften Ausführungsform einer Plattform, die in einem 3D-Objekt-Drucksystem verwendet werden kann.
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9 ist eine schematische Ansicht einer anderen beispielhaften Ausführungsform eines 3D-Objekt-Drucksystems, das Hybrid-Medien-Wartungsplattformen verwendet.
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10 ist eine Rückansicht eines mobilen Wagens im Stand der Technik, der sich entlang einer Gleisschiene eines 3D-Objekt-Drucksystems bewegen kann.
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11 ist eine perspektivische Ansicht eines 3D-Objekt-Drucksystems im Stand der Technik, das eine Gleisschiene und einen mobilen Wagen beinhaltet.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Für ein allgemeines Verständnis der vorliegenden Ausführungsformen wird auf die Zeichnungen verwiesen. In den Zeichnungen werden durchgehend gleiche Bezugszeichen verwendet, um gleiche Elemente zu kennzeichnen.
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1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines 3D-Druckers 100, der wenigstens einen mobilen Wagen 102 verwendet. Der Drucker 100 beinhaltet eine erste Schiene 104, eine zweite Schiene 106 und wenigstens eine Druckstation 108, die gegenüber einem ersten Abschnitt 110 der Schiene 104 positioniert ist. Der mobile Wagen 102 beinhaltet eine Plattform 112, die eine Bewegungsvorrichtung 114, wie Räder oder Gleitoberflächen, aufweist, und ist konfiguriert, um sich entlang der Schiene 104 zu bewegen. Die Plattform 112 ist konfiguriert, um Material zur Bildung eines dreidimensionalen Objekts zu tragen.
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Im allgemeinen Betrieb wird der mobile Wagen 102 bedient, sodass er sich entlang der ersten Schiene 104 an der Druckstation 108 vorbei bewegt, die wenigstens einen Ejektorkopf beinhaltet, der konfiguriert ist, um Material auf die Plattform 112 des mobilen Wagens 102 auszugeben, um ein dreidimensionales Objekt zu bilden. Die zweite Schiene 106 ist konfiguriert, um wenigstens einen Wartungswagen (nicht dargestellt) zu tragen, der nachstehend ausführlicher beschrieben ist. Während eines Wartungsvorgangs können Wartungswagen bedient werden, sodass sie sich von der zweiten Schiene 106 zur ersten Schiene 104 und am Ejektorkopf vorbei bewegen, um einen Wartungsvorgang am Ejektorkopf vorzunehmen.
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Ejektorköpfe für 3D-Drucksysteme erfordern typischerweise Wartung im Laufe andauernder Nutzung, wie in regelmäßigen Abständen, nach einer vorgegebenen Anzahl von Druckvorgängen oder bei Erkennen eines Wartungsproblems, um Genauigkeit, Effizienz und Bedienbarkeit beizubehalten, die für dreidimensionalen Druck notwendig sind. Ejektorköpfe können durch Fremdmaterial blockiert oder verstopft werden, Fremdmaterialien können Ejektorköpfe verunreinigen oder beschädigen und Material kann sich auf der Schiene 104 oder anderen Abschnitten des Drucksystems 100 ablagern und den Druckvorgang behindern.
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2 zeigt eine schematische Ansicht eines 3D-Drucksystems 200, das ein Wartungssystem enthält, das gut auf den Druckprozess abgestimmt ist, der vom Drucksystem 200 durchgeführt wird. Das System 200 beinhaltet wenigstens eine Plattform, wie die Plattformen 202a–e, eine erste Schiene 204, einen Ejektorkopf 206, eine zweite Schiene 208, einen Schalter 210, einen Behälter 212 und eine Steuerung 214. Eine Mehrzahl von Stellgliedern 215, 217 ist in einem Gehäuse der ersten und zweiten Schiene 204 bzw. 208 positioniert. Jede der Plattformen 202a–e beinhaltet eine Vielzahl von Rädern (nicht dargestellt, siehe z. B. 3) oder andere Arten von annehmbaren Bewegungsmechanismen, wie die in 10 dargestellten Gleitflächen 18, die konfiguriert sind, um mit der ersten und zweiten Schiene 204, 208 in Eingriff zu stehen und entlang dieser zu rollen, damit sich die Plattformen 202a–e durch das System 200 bewegen können.
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Stellglieder 215 in der ersten Schiene 204 sind konfiguriert, um operativ mit Magneten in Eingriff zu treten, die in oder unter den Plattformen positioniert sind, um zum Beispiel zu ermöglichen, dass sich die Medienplattformen 202a und 202b in einer Prozessrichtung 216 entlang der ersten Schiene 204 bewegen. Wenngleich in 2 mehrere Stellglieder 215 dargestellt sind, versteht es sich für den Leser, dass die Stellglieder 215 entlang der ersten Schiene 204 verteilt sind, um mit den Plattformen 202a–e in Eingriff zu treten, wenn sie sich an ihr entlang bewegen, und dass in 2 zwecks Klarheit nur ein paar derartige Stellglieder 215 dargestellt sind. Andere Arten von Stellgliedern, wie Motoren, die die Vielzahl von Rädern einer Plattform, Transportbänder oder Gebläse antreiben, sind ebenfalls angedacht. Der Leser sollte verstehen, dass die erste Schiene 204 in der vorliegenden Ausführungsform eine durchgehende Schleife ist und sich die Prozessrichtung 216 auf eine Bewegungsrichtung um die Schleife bezieht, die in 2 gegen den Uhrzeigersinn läuft.
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In einer Ausführungsform beinhaltet die erste Schiene 204 in Abschnitten zylindrische Schienen, wie die in 11 dargestellten Präzisionsschienen 38 und beinhalten in Abschnitten Laufschienen, wie die in 11 dargestellten Laufschienen 22. In einer Ausführungsform beinhaltet die erste Schiene 204 in Abschnitten gegenüber denen Druckstationen positioniert sind zylindrische Schienen, und beinhaltet Laufschienen in Abschnitten ohne zylindrische Schienen. In einer Ausführungsform überlappen die Laufschienen und zylindrischen Schienen einander in der Prozessrichtung wenigstens teilweise, um es Plattformen zu ermöglichen, zwischen ihnen zu wechseln.
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Der Ejektorkopf 206 ist konfiguriert, um Material zum Bilden eines dreidimensionalen Objekts auszugeben, und ist gegenüber einem ersten Abschnitt 218 der ersten Schiene 204 positioniert. Wie in 2 dargestellt, beinhaltet der erste Abschnitt 218 zusätzlich zum Ejektorkopf 206 mehrere Druckstationen, wie eine Planarisierungsstation 220, eine UV-Härtungsstation 222 und eine Bildanalysestation 224, andere Konfigurierungen und Anzahl von Druckstationen sind jedoch ebenfalls angedacht. In einer Ausführungsform befindet sich wenigstens eine Druckstation gegenüber einem anderen Abschnitt der ersten Schiene 204 in einem Abstand vom ersten Abschnitt 218. Wenngleich als ein einziger Ejektorkopf dargestellt, versteht es sich, dass es sich beim Ejektorkopf 206 um eine Reihe von Ejektorköpfen handeln kann. Ferner kann das System 100 zusätzliche Ejektorköpfe oder Reihen von Ejektorköpfen beinhalten, die gegenüber der ersten Schiene 204 positioniert sind.
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Die Steuerung 214 ist operativ mit den Stellgliedern 215 der ersten Schiene 204 und mit dem Ejektorkopf 206 verbunden und ist konfiguriert, um die Stellglieder 215 zu bedienen, um Medienplattformen, wie die Plattform 202b, in der Prozessrichtung 216 entlang der ersten Schiene 204 zu bewegen. Wenn sich eine Medienplattform gegenüber dem Ejektorkopf 206 befindet, ist die Steuerung ferner konfiguriert, um den Ejektorkopf 206 zu bedienen, sodass er unter Bezugnahme auf dreidimensionale Objektdaten Material auf die Plattform ausgibt, um ein dreidimensionales Objekt zu bilden. In einigen Ausführungsformen ist die Steuerung 214 ferner operativ mit einem Höhenstellglied (nicht dargestellt) verbunden, das konfiguriert ist, um einen Abstand zwischen den Plattformen 202a–e und dem Ejektorkopf 206 zu modifizieren, um dreidimensionales Drucken in verschiedenen Höhen, Schichten oder Abständen zu ermöglichen. Das Höhenstellglied kann zum Beispiel in den Plattformen 202a–e, in der ersten Schiene 204 an einer Position gegenüber dem Ejektorkopf 206 oder im Ejektorkopf 206 integriert sein. Die Steuerung 214 ist außerdem operativ mit anderen Druckstationen verbunden und ist konfiguriert, um durch die anderen Druckstationen andere Druckvorgänge durchzuführen. Die Verbindungen zwischen der Steuerung und den anderen Druckstationen 220–224 sind zwecks Klarheit in 2 nicht dargestellt.
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Das System 200 beinhaltet wenigstens eine Wartungsplattform, wie die Plattformen 202c–e. Wartungsplattformen können bedient werden, um einen Wartungsvorgang an einer Druckstation, wie dem Ejektorkopf 206, vorzunehmen. Ein zweiter Abschnitt 226 der zweiten Schiene 208 ist konfiguriert, um Wartungsplattformen zu tragen, um es einer Wartungsplattform, wie der Plattform 202d, zu ermöglichen, während eines Zeitraums, in dem die Plattform 202d nicht verwendet wird, auf dem zweiten Abschnitt 226 zu bleiben.
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Die zweite Schiene 208 ist an einer ersten Position 228 mit der ersten Schiene 204 verbunden, um zu ermöglichen, dass sich Wartungsplattformen von der zweiten Schiene 208 auf die erste Schiene 204 bewegen können. Die erste Position 228 auf der ersten Schiene 204 befindet sich in der Prozessrichtung 216 vor dem ersten Abschnitt 218, sodass eine Wartungsplattform, die sich von der zweiten Schiene 208 zur ersten Schiene 204 bewegt, den ersten Abschnitt 218 passiert, wenn sie sich weiter entlang der ersten Schiene 204 bewegt.
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Die Steuerung 214 ist ferner operativ mit Stellgliedern 217 der zweiten Schiene 208 verbunden. Wenngleich 2 mehrere Stellglieder 217 zeigt, sollte der Leser verstehen, dass zusätzliche Stellglieder 217 entlang der zweiten Schiene 208 verteilt sein können. Die Stellglieder 217 sind konfiguriert, um Wartungsplattformen entlang der zweiten Schiene 208 zur ersten Position 228 auf der ersten Schiene 204 und entlang der ersten Schiene 204 in der Prozessrichtung 216 zu bewegen. Wenn sich eine Wartungsplattform an einer Druckstation vorbei bewegt, wie wenn sich die Plattform 202c am Ejektorkopf 206 vorbei bewegt, ist die Steuerung 214 ferner konfiguriert, um die Wartungsplattform zu bedienen, sodass sie einen Vorgang an der Druckstation, z. B. dem Ejektorkopf 206, durchführt. Eine bestimmte Plattform kann bedient werden, um einen Vorgang an einer bestimmten Druckstation vorzunehmen. In einem anderen Beispiel kann eine Plattform bedient werden, um einen oder mehrere Vorgänge an einer oder mehreren verschiedenen Druckstationen vorzunehmen. Zum Beispiel kann das Drucksystem 200 verschiedene Wartungsplattformen beinhalten, die jeweils bedient werden können, um einen anderen Wartungsvorgang vorzunehmen.
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Die erste Schiene 204 ist selektiv an einer zweiten Position 230, die sich in der Prozessrichtung 216 nach dem ersten Abschnitt 218 befindet, mit der zweiten Schiene 208 verbunden. In der vorliegenden Ausführungsform kann der Schalter 210 bedient werden, um die erste und zweite Schiene 204, 208 an der zweiten Position 230 selektiv zu verbinden, es sind jedoch auch andere Verbindungsmechanismen angedacht. Die Steuerung 214 ist operativ mit dem Schalter 210 verbunden und ist ferner konfiguriert, um den Schalter 210 zu bedienen, um Wartungsplattformen zu der zweiten Schiene 208 zurückzubringen und es Medienplattformen zu ermöglichen, auf der ersten Schiene 204 zu bleiben.
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Wie in 2 dargestellt, wenn die zweite Schiene 208 mit der ersten Schiene 204 verbunden ist, wird eine weitere durchgehende Schleife durch die zweite Schiene 208 und den ersten Abschnitt 218 der ersten Schiene 204 gebildet. In der vorliegenden Ausführungsform bewegen sich die Wartungsplattformen 202c–e entlang der anderen Endlosschleife im Uhrzeigersinn, sodass sich sowohl die Wartungsplattformen 202c–e als auch die Medienplattformen 202a und 202b entlang des ersten Abschnitts 218 in der gleichen Richtung bewegen.
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Der Behälter 212 ist gegenüber der zweiten Schiene 208 und zum Beispiel zwischen dem zweiten Abschnitt 230 und der zweiten Schienenposition 226 positioniert. In anderen Ausführungsformen ist der Behälter 212 an einer anderen Stelle positioniert, wie zwischen dem zweiten Abschnitt 226 und dem ersten Abschnitt 228. Nachdem ein Vorgang an einer Druckstation vorgenommen wurde, kann eine Wartungsplattform Fremdmaterial beinhalten, das vorzugsweise vor dem Durchführen eines weiteren Vorgangs entfernt wird. Der Behälter 212 kann vorzugsweise bedient werden, um Material von den Wartungsplattformen zu entfernen.
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Die Steuerung 214 ist operativ mit dem Behälter 212 verbunden und ist ferner konfiguriert, um den Behälter 212 zu bedienen, um Material von der Wartungsplattform 202e zu entfernen, die am Behälter 212 positioniert ist. Beispiele einer derartigen Beseitigung sind nachstehend ausführlicher beschrieben. Sobald Material von einer Wartungsplattform, wie der Plattform 202e, entfernt wurde, ist die Steuerung 214 ferner konfiguriert, um die Stellglieder der zweiten Schiene 208 zu bedienen, um die Wartungsplattform zur zweiten Schienenposition 226 zurückzubringen.
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Die Wartung der Druckstationen mit gleichzeitiger Minimierung von Unterbrechungen im Druckprozess des Systems 200 kann vorteilhafterweise einen gleichmäßigen Arbeitsablauf der Druckvorgänge ermöglichen und Ausfallzeit für die Instandhaltung der Druckstation verringern. Es ist außerdem wünschenswert, dass Wartungsplattformen nicht mit der Bewegung von Medienplattformen kollidieren oder diese behindern. Vorzugsweise kann die Steuerung 214 ferner konfiguriert sein, um die Bewegung von Wartungsplattformen 202c–e mit der Bewegung von Medienplattformen 202a und 202b zu koordinieren, indem die Stellglieder 215, 217 der ersten und zweiten Schiene 204, 208 und der Schalter 210 bedient werden. Mit anderen Worten, die Steuerung 214 kann konfiguriert sein, um einen Vorgang an einer Druckstation während eines Zeitraums zu planen, wenn eine Medienplattform nicht in der Druckstation ist. Zum Beispiel kann die Steuerung 214 Vorgänge in vorgegebenen Zeitabständen, nach einer vorgegebenen Anzahl von Druckvorgängen, bei Erkennen eines Wartungsfehlers, wie einer Verstopfung oder Verunreinigung oder vor oder nach einem bestimmten Druckvorgang planen.
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Da die zweite Schiene 208 mit der ersten Schiene 204 integriert ist, sodass sich sowohl die Wartungsplattformen 202c–e als auch die Medienplattformen 202a und 202b durch den ersten Abschnitt 218 bewegen, wird eine Standfläche des Drucksystems 200 im Verhältnis zu Systemen verringert, die eine Wartungsstation aufweisen, die von den Druckstationen getrennt ist. Ferner eliminiert der mit dem Arbeitsablauf des Druckprozesses integrierte Aufbau der Wartungsplattformen 202c–e den Bedarf, eine Wartungsstation, wie eine Wartungskammer, die individuell bewegt und konfiguriert werden müssen, um mit jeder einzelnen Druckstation zu arbeiten, zu verbinden und einzurichten. Das Drucksystem 200 gemäß der Offenbarung ermöglicht das Durchführen verschiedener Vorgänge an verschiedenen Druckstationen, während die häufig zeitaufwendigen und komplizierten Einrichtungsprozeduren eliminiert werden, die in herkömmlichen Wartungssystemen erforderlich sind.
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In einem Beispiel eines Vorgangs an einer Druckstation, wenn die Wartungsplattform 202c gegenüber dem Ejektorkopf 206 positioniert ist, ist die Steuerung 214 konfiguriert, um den Ejektorkopf 206 zu bedienen, sodass er Material auf die Wartungsplattform 202c ausgibt. Ein derartiges Ausgeben kann Fremdmaterial oder Verunreinigungen aus dem Ejektorkopf 206 abführen, eine Verstopfung entfernen oder verhindern, Material aus dem Ejektorkopf 206 reinigen oder verhindern, dass sich Fremdmaterial zum Beispiel auf der ersten Schiene 204 ansammelt.
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3 zeig eine beispielhafte Ausführungsform einer Wartungsplattform 300, die eine Vielzahl von Rädern 302 beinhaltet, die konfiguriert sind, um mit einer Schiene 304 in Eingriff zu treten, wie den Präzisionsschienen 38 (11) und eine Wanne 306, die konfiguriert ist, um von einem Ejektorkopf ausgegebenes Material aufzunehmen. Die Wanne 306 weist eine Höhe 308 auf, die konfiguriert ist, um Material aufzunehmen, das in sie ausgegeben wird. In anderen Ausführungsformen beinhaltet die Plattform 300 andere Bewegungsmechanismen, wie Laufoberflächen, die konfiguriert sind, um mit Schienen in Eingriff zu treten, wie den Schienen 22 aus 11. In einer Ausführungsform beinhaltet die Plattform ferner einen Magneten, der konfiguriert ist, um mit Stellgliedern in der Schiene 304 in Eingriff zu treten, um der Plattform 300 zu ermöglichen, sich entlang der Schiene 304 zu bewegen.
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In einer Ausführungsform kommt die Plattform 300 unter dem Ejektorkopf zum Stehen, um zu ermöglichen, dass der Ejektorkopf Material in die Wanne 306 ausgibt. Wenngleich das Integrieren von Wartungsplattformen mit Medienplattformen zum Durchführen von Vorgängen wie oben beschrieben vorteilhaft ist, um Verzögerungen im Druckprozess zu verringern, kann das Entfernen von Material aus dem Ejektorkopf zu einer Verzögerung führen, bevor der Ejektorkopf erneut für das Drucken auf eine Medienplattform verwendet werden kann. In einer anderen Ausführungsform bleibt die Plattform 300 entlang der Schiene 304 in Bewegung, während der Ejektorkopf Material in die Wanne 306 ausgibt, während sich die Plattform 300 vorbei bewegt, wodurch die Verzögerung weiter verringert oder sogar eliminiert wird. Die Plattform 300 kann sich in voller Prozessgeschwindigkeit oder mit verringerter Geschwindigkeit entlang der Schiene 304 bewegen, um das Reinigen von Material aus dem Ejektorkopf zu erleichtern.
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Wenngleich ein einziger Vorgang die Wanne 306 unter Umständen nicht füllt, kann das Entfernen von Material aus der Wanne 306 vorteilhaft sein, damit die Plattform 300 fortlaufend verwendet werden kann. Vorteilhafterweise kann der Behälter 212 (2) verwendet werden, um Material von Wartungsplattformen, wie der Plattform 300, zu entfernen. 4 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Behälters 400, der bedient werden kann, um Material 402 aus der Wanne 306 der Plattform 300 zu entfernen.
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Der Behälter 400 beinhaltet eine Vakuumquelle 404, die konfiguriert ist, um ein Vakuum in der Nähe der Wanne 306 zu erzeugen, um Material 402 aus der Wanne 306 zu entfernen. Vorteilhafterweise beinhaltet die Vakuumquelle 404 ferner eine Röhre 406, die konfiguriert ist, um das Vakuum, das von der Vakuumquelle 404 erzeugt wird, zu lenken. In einer Ausführungsform beinhaltet die Vakuumquelle 404 ferner ein Stellglied (nicht dargestellt), das operativ mit der Röhre 406 verbunden ist und konfiguriert ist, um die Röhre 406 zum Entfernen von Material 402 in die Wanne 306 zu senken und die Röhre 406 aus der Wanne 306 zu heben, um es der Plattform 300 zu ermöglichen, den Behälter 400 zu verlassen. In einer anderen Ausführungsform ist das Stellglied konfiguriert, um die Röhre 406 gelenkig anzubringen, um die Vakuumquelle 404 in der Wanne 306 zu bewegen, um Material 402 zu entfernen, das in verschiedenen Abschnitten der Wanne 306 verteilt ist. Die Steuerung 214 (2) ist operativ mit dem Behälter 400 verbunden und ist konfiguriert, um die Vakuumquelle 404, das mit der Röhre 406 verbundene Stellglied und die Stellglieder der Schiene 304 zu bedienen, um das Material 402 aus der Wanne 306 der Plattform 300 zu entfernen.
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5 zeigt eine andere beispielhafte Ausführungsform eines Behälters 500, der bedient werden kann, um Material 502 von einer Wartungsplattform 504 zu entfernen. Der Behälter 500 beinhaltet ein Heizelement 506 und einen beheizten Versorgungsschlauch 508 und die Plattform 504 beinhaltet Räder 302, die konfiguriert sind, um mit der Schiene 304 in Eingriff zu treten und entlang dieser zu rollen, eine Wanne, die konfiguriert ist, um Material 502 aufzunehmen, und einen Ablauf 510.
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Der beheizte Versorgungsschlauch 508 ist konfiguriert, um selektiv mit dem Ablauf 510 verbunden zu werden. In einer Ausführungsform beinhaltet der Behälter 500 ein Stellglied (nicht dargestellt), das operativ mit dem beheizten Versorgungsschlauch 508 verbunden ist und konfiguriert ist, um den beheizten Versorgungsschlauch 508 mit dem Ablauf 510 zu verbinden, wenn die Plattform 504 gegenüber vom Behälter 500 positioniert ist. Das Heizelement 506 ist positioniert und konfiguriert, um Wärme in die Wanne 306 abzustrahlen, um das Material 502 zu verflüssigen. Der Ablauf 510 ist konfiguriert, um zu ermöglichen, dass verflüssigtes Material aus der Wanne 306 in den beheizten Versorgungsschlauch 508 laufen kann. Der beheizte Versorgungsschlauch 508 ist beheizt, zum Beispiel durch ein Heizelement, um zu ermöglichen, dass das verflüssigte Material in einem flüssigen Zustand bleiben kann während es durch den Versorgungsschlauch läuft, was vorteilhaft sein kann, um Verstopfungen zu verhindern oder einen gleichmäßigen Fluss an Material durch den beheizten Versorgungsschlauch 508 beizubehalten. In einer Ausführungsform ist ein weiteres Stellglied operativ mit dem Heizelement 506 verbunden und ist konfiguriert, um das Heizelement zur Plattform 300 zu bewegen, um eine effizientere Abstrahlung der Wärme an das Material 502 und weg von der Plattform 300 zu ermöglichen, damit sich die Plattform 300 aus dem Behälter 500 bewegen kann.
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Andere Arten und Kombinationen von Beseitigungsmechanismen sind ebenfalls angedacht, einschließlich eine gelenkige Schaufel, die Material aus dem Innern der Wanne 306 schaufeln kann, und eine Fluidquelle, die ein Fluid in die Wanne 306 einführen kann, um Material in der Wanne 306 zu verdünnen, aufzulösen oder anderweitig damit zu reagieren, um das Entfernen des Materials zu erleichtern, wobei diese Auflistung nicht abschließend ist. In einer Ausführungsform ist der Behälter 400 konfiguriert, um eine chemische Reagenzie zu enthalten, und die Röhre 406 ist ferner konfiguriert, um die chemische Reagenzie in Material 402 in der Plattform 300 (4) einzubringen. Im hierin verwendeten Sinne bedeutet „Reagenzie“ oder „chemische Reagenzie“ eine Substanz die, wenn sie zu einer anderen Substanz hinzugefügt wird, wie einem Material in einer Wanne, eine Veränderung in der anderen Substanz veranlasst, und kann zum Beispiel Verflüssiger, Härter, Lösungsmittel und Katalysatoren beinhalten und kann verbraucht werden oder nicht, wenn sie zu der anderen Substanz hinzugefügt wird. Vorzugsweise reagiert die chemische Reagenzie mit dem Material 402, jedoch nicht der Plattform 300. In einem Beispiel wird die chemische Reagenzie eingeführt, um das Material 402 in eine verflüssigte Form umzuwandeln, wobei das verflüssigte Material und die chemische Reagenzie die Wanne 306 über einen Ablauf, der dem Ablauf 510 (5) ähnelt, verlassen. In einem anderen Beispiel wird eine chemische Reagenzie, Licht oder Wärme in das Material 402 eingeführt, das in flüssiger Form vorliegt, um das Material 402 zu verfestigen, bevor das Material von der Plattform 30 entfernt wird. Einige Arten von Material, das an einer Druckstation ausgegeben wird, können flüchtig oder gefährlich sein, und es kann vorteilhaft sein, das Material vor dem Entsorgen zu härten, zu verfestigen oder anderweitig zu modifizieren. In einem anderen Beispiel wird die Plattform selbst entsorgt.
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Da ein einziger Vorgang unter Umständen nicht dazu führt, dass die Wanne 306 vollständig mit Material gefüllt ist, ist es vorteilhaft, das Material weniger als jedes Mal, wenn sich die Plattform am Behälter vorbei bewegt von der Plattform 300 zu entfernen, sodass die Wanne in Gebrauch bleiben kann. In einer Ausführungsform ist die Steuerung 214 konfiguriert, um die Plattform 300 zum Behälter 212 zu bewegen und den Behälter 212 unter Berufung auf eine geschätzte Menge an Material, das während des letzten einen Vorgangs in die Wanne abgegeben wurde, einer vorgegebenen Anzahl an Vorgängen, einem vorgegebenen Zeitraum oder anderen Kriterien zu bedienen.
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In einer Ausführungsform beinhaltet die Plattform 300 ferner einen Sensor (nicht dargestellt), der konfiguriert ist, um ein elektrisches Signal zu erzeugen, das einen Füllzustand der Wanne 306 angibt. In einem Beispiel kann der Sensor ein Gewichtssensor oder ein optischer Sensor sein. Die Steuerung 214 (2) kann zum Beispiel konfiguriert sein, um die Plattform 300 zum Behälter 212 zu bewegen und den Behälter 212 unter Berufung auf das elektrische Signal zu bedienen, das durch den Sensor erzeugt wird.
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In einem anderen Beispiel eines Vorgangs ist das Abstreifen einer Fläche des Ejektorkopfes vorteilhaft, um Fremdmaterial oder Verunreinigungen zu entfernen, Verstopfungen zu entfernen oder zu verhindern und den Ejektorkopf anderweitig zu warten. 6 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer Wartungsplattform 600, die bedient werden kann, um einen Ejektorkopf 602 abzuwischen. Die Plattform 600 beinhaltet Räder 302, die konfiguriert sind, um mit einer Schiene 304 in Eingriff zu treten, und eine Abstreifer 604, der mit der Plattform 600 verbunden ist. In Ausführungsformen, in denen die Plattform 600 ferner eine Wanne 306 beinhaltet, kann der Abstreifer 604 mit der Wanne 306 verbunden sein. Der Abstreifer 604 ist positioniert und konfiguriert, um den Ejektorkopf 602 abzuwischen, wenn die Plattform 600 entlang der Schiene 304 zum Ejektorkopf 602 bewegt wird. Der Abstreifer 604 kann zum Beispiel ein steifer Abstreifer sein, der wischt, wenn sich die Plattform 600 bewegt, ein Abstreifer, der mit einem passiven oder aktiven Stellglied verbunden ist, oder eine andere Art Abstreifermechanismus.
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In einem weiteren Beispiel eines Vorgangs kann das Abdecken eines Ejektorkopfes während eines Zeitraums, in dem der Ejektorkopf nicht verwendet wird, vorteilhaft sein, um den Ejektorkopf vor Beschädigung und Verunreinigung zu schützen, und um zu verhindern, dass sich Material im Ejektorkopf verfestigt und potenziell Verstopfungen bildet. In einem anderen Beispiel können einige Arten von Materialien, die durch einen Ejektorkopf ausgegeben werden, wie UV-Härtungsmaterial, flüchtig oder gefährlich sein, und das Abdecken des Ejektorkopfes während Zeiträumen, in denen er nicht verwendet wird, kann das Aussetzen derartiger Materialien gegenüber der Umgebung vorteilhaft sein.
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7 zeig eine beispielhafte Ausführungsform einer Plattform 800, die Räder 302, die konfiguriert sein, um mit der Schiene 304 in Eingriff zu treten und entlang dieser zu rollen, Abdeckungselemente 802a und 802b und ein Stellglied 804 beinhaltet. Die Abdeckungselemente 802a und 802b sind konfiguriert, um die Ejektorköpfe 806a und 806b abzudecken. Wenngleich die Plattform 800 als zwei Abdeckungselemente 802a und 802b beinhaltend dargestellt ist, versteht es sich für den Leser, dass die Plattform 800 verschiedene Anzahlen von Abdeckungselementen beinhalten kann, um verschiedenen Anzahlen von Ejektorköpfen in einem Satz an Ejektorköpfen zu entsprechen.
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Das Stellglied 804 ist operativ mit den Abdeckungselementen 802a und 802b verbunden und ist konfiguriert, um die Ejektorköpfe 806a und 806b mit den Abdeckungselementen 802a und 802b abzudecken, wenn die Plattform 800 gegenüber den Ejektorköpfen 806a und 806b positioniert ist. Wenngleich 8 die zwei Abdeckungselemente 802a und 802b als operativ mit einem einzigen Stellglied 804 verbunden zeigt, können andere Anzahlen von Abdeckungselementen mit einem einzigen Stellglied verbunden sein. In einer Ausführungsform ist jedes Abdeckungselement operativ mit einem jeweiligen Stellglied verbunden, um es getrennten Ejektorköpfen zu ermöglichen, individuell abgedeckt oder freigelegt zu werden. Das Stellglied 804 ist zum Beispiel operativ mit der Steuerung 214 (2) verbunden, die konfiguriert sein kann, um das Stellglied 804 zu bedienen, um die Ejektorköpfe 806a und 806b während eines Zeitraums abzudecken, in dem die Ejektorköpfe 806a und 806b nicht verwendet werden, und kann ferner konfiguriert sein, um die Ejektorköpfe 806a und 806b freizulegen, um es der Plattform 800 zu ermöglichen, sich von den Ejektorköpfen 806a und 806b weg zu bewegen.
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Andere Arten von Abdeckungsmechanismen sind ebenfalls angedacht, wie zum Beispiel Abdeckungsmechanismen, die konfiguriert sind, um auf ein passives Stellglied zu reagieren, ein Abdeckungsmechanismus, der konfiguriert ist, um einen bestimmten Ejektorkopf selektiv abzudecken, und andere Arten von Abdeckungsmechanismen.
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8 zeigt eine andere beispielhafte Ausführungsform einer Plattform 900, die in einem 3D-Objekt-Drucksystem verwendet werden kann. Die Plattform 900 beinhaltet eine Oberfläche 902, die konfiguriert ist, um Material aufzunehmen, um ein dreidimensionales Objekt zu bilden, und beinhaltet außerdem einen Wartungsabschnitt 904. Wie in 9 dargestellt, beinhaltet der Wartungsabschnitt 904 eine Wanne 906, die konfiguriert ist, um Material aufzunehmen, das wie oben beschrieben aus einem Ejektorkopf entfernt wird, um einen Wartungsvorgang vorzunehmen, der Wartungsabschnitt 904 kann in anderen Ausführungsformen jedoch auch andere Mechanismen beinhalten, wie einen Abstreifer, ein Abdeckungselement und dergleichen. Die Plattform 900 ist demnach eine Hybridplattform, die sowohl eine Medienplattform als auch eine Wartungsplattform ist. In einer Ausführungsform weist ein Drucksystem eine oder mehrere Hybridplattformen zusätzlich zu den oder statt der Medienplattformen und Wartungsplattformen auf, wie die Plattformen 202a–e in 2.
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9 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines 3D-Objekt-Drucksystems 1000, das keine zweite Schiene 208 beinhaltet, wie oben in 2 für das System 200 beschrieben. Das System 1000 beinhaltet Hybridplattformen 1002a–d. Da jede Hybridplattform 1002a–d einen angrenzenden Bereich 1004 für die Objektbildung und einen angrenzenden Bereich 1006 für Wartungsvorgänge beinhaltet, können die Plattformen 1002a–d auf der einheitlichen Schiene 1008 bleiben. Druckstationen, die einen Ejektorkopf 1010 beinhalten, sind gegenüber einem ersten Abschnitt 1012 auf der Schiene 1008 positioniert und ein Behälter 1014 ist gegenüber der Schiene 1008 an einer Position in einem Abstand vom ersten Abschnitt 1012 positioniert. In einigen Ausführungsformen wird ein Schalter 1016 bedient, um eine Halteschiene 1018 selektiv mit der Schiene 1008 zu verbinden, damit wenigstens eine der Plattformen 1002a–d während eines Zeitraums, in dem die eine der Plattformen 1002a–d nicht verwendet wird, auf der Halteschiene 1018 bleiben kann
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Plattformen, die in den offenbarten Systemen verwendet werden, können zusätzlich zu oder statt der Wanne, dem Wischer und den Abdeckungselementen, die oben beschrieben wurden, andere Wartungsmechanismen beinhalten. Zum Beispiel kann eine Plattform einen Wartungsmechanismus beinhalten, wie einen Bläser, der bedient werden kann, um Luft über den Ejektorkopf zu blasen, um Verunreinigungen zu entfernen, eine Vakuumquelle, die bedient werden kann, um ein Vakuum in der Nähe eines Ejektorkopfes zu erzeugen, oder einen Strahler, der konfiguriert ist, um ein Reinigungsfluid auf einen Ejektorkopf aufzutragen, wobei diese Auflistung nicht abschießend ist.
