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Die digitale dreidimensionale Objektfertigung, auch als digitale additive Objektfertigung bekannt, ist ein Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen festen Objekts mit nahezu jeder Form aus einem digitalen Modell. Das dreidimensionale Objektdrucken ist ein additives Verfahren, bei dem ein oder mehrere Ausstoßköpfe aufeinander folgende Materialschichten ausstoßen auf ein Substrat in unterschiedlichen Formen ausstoßen. Üblicherweise weisen Ausstoßköpfe, die Druckköpfen in Dokumentdruckern ähnlich sind, eine Reihe von Ausstoßeinrichtungen auf, die mit einer unterschiedlichen Materialquelle verbunden sind. Ausstoßeinrichtungen in einem Ausstoßkopf können mit unterschiedlichen Materialquellen verbunden sein, oder jeder Ausstoßkopf kann mit einer anderen Materialquelle verbunden sein, um es allen Ausstoßeinrichtungen in einem Ausstoßkopf zu ermöglichen, Tropfen desselben Materials auszustoßen. Materialien, die Teil des erzeugten Objekt werden, werden Aufbaumaterialien genannt, während Materialien, die zum Bereitstellen von struktureller Unterstützung für die Objektbildung verwendet werden, aber später vom Objekt entfernt werden, als Stützmaterialien bekannt sind. Das dreidimensionale Objektdrucken unterscheidet sich von herkömmlichen Techniken zur Objektbildung, die meistens auf der Entfernung von Material von einem Werkstück durch ein subtraktives Verfahren basieren, beispielsweise Schneiden oder Bohren.
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Ein bisher bekanntes dreidimensionales Objektdrucksystem 10 ist in 8 gezeigt. In der in dieser Figur dargestellten Ansicht weist eine Plattform 14, genannt Wagen, Flächen 18 (7) auf, die auf Spurschienen 22 gleiten, um es dem Wagen zu ermöglichen, sich in einer Maschinenrichtung P zwischen Druckstationen, beispielsweise der in 8 gezeigten Druckstation 26, zu bewegen. Alternativ können Wägen Räder aufweisen, die dafür konfiguriert sind, entlang von Spuren zu rollen, oder andere Arten akzeptabler Bewegungsmechanismen. Die Druckstation 26 weist vier Ausstoßköpfe 30 auf, wie in der Figur gezeigt, wenngleich in einer Druckstation weniger oder mehr Ausstoßköpfe verwendet werden können. Sobald der Wagen 14 die Druckstation 26 erreicht, wechselt der Wagen 14 auf Präzisionsschienen 38 und bewegt sich daran entlang durch die Druckstation. Die Präzisionsschienen 38 sind zylindrische Schienenabschnitte, die innerhalb enger Toleranzen gefertigt werden, um beim Sicherstellen einer exakten Platzierung und Bewegung des Wagens 14 unter den Ausstoßköpfen 30 zu helfen. Lineare Elektromotoren sind in einem Gehäuse 42 vorgesehen, um mit einem Magneten in einem Gehäuse 46 zusammenzuwirken, das mit der unteren Fläche des Wagens 14 verbunden ist. Die Motoren erzeugen elektromagnetische Felder, die mit dem Magneten zusammenwirken, um den Wagen 14 entlang der Spurschienen 22 zwischen Druckstationen und entlang der Präzisionsschienen 38 in den Druckstationen anzutreiben. Sobald sich der Wagen 14 unterhalb der Druckstation 26 befindet, kommt es zum Materialausstoß in Synchronisation mit der Bewegung des Wagens. Elektromotoren (nicht gezeigt) sind betriebsfähig mit einem Gerüst verbunden, an dem die Ausstoßköpfe befestigt sind, um die Ausstoßköpfe in einer X-Y-Ebene zu bewegen, die parallel zu einer oberen Fläche des Wagens 14 und normal zur Bewegung des Wagens auf der Spur oder Schiene ist, während Materialschichten im Objekt gebildet werden. Zusätzliche Motoren (nicht gezeigt) bewegen die Druckstation 26 vertikal in Bezug auf den Wagen 14, während sich Materialschichten ansammeln, um ein Objekt zu bilden. Alternativ kann ein Mechanismus zum vertikalen und horizontalen Bewegen einer oberen Fläche des Wagens 14 zur Bildung des Objekts bereitgestellt werden. Sobald das von einer Druckstation durchzuführende Drucken abgeschlossen ist, wird der Wagen 14 an eine andere Druckstation für weitere Teilbildung, Schichtaushärtung oder andere Bearbeitung bewegt.
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Eine Endansicht des Systems 10 ist in 7 gezeigt. Diese Ansicht zeigt die Flächen 18 genauer, die auf den Schienen 22 aufliegen, welche sich vom und oberhalb des Elektromotorgehäuses 42 erstrecken. Wenn die Motoren elektromagnetische Felder erzeugen, die mit dem Magneten im Gehäuse 46 zusammenwirken, gleiten die Flächen 18 des Wagens 14 entlang der Spurschienen 22. Bei der Druckstation treten die Lager 34 des Wagens 14 mit den Präzisionsschienen 38 in einer Anordnung in Kontakt, die eine exakte Platzierung der Aufbauplatte des Wagens 14 erleichtert. Insbesondere werden die Lager 34 in einem rechten Winkel zueinander auf einer der Schienen 38 positioniert, um vier Freiheitsgrade des Wagens 14 zu beseitigen, während das andere Lager 34 auf der anderen Schiene 38 aufliegt, um einen weiteren Freiheitsgrad zu beseitigen. Schwerkraft und magnetische Anziehung zwischen dem Elektromotor und dem Magneten im Gehäuse 46 halten die Lager 34 in Kontakt mit den Schienen 38.
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Wenn unterhalb der Ausstoßköpfe 30 keine Wägen vorhanden sind, können fehlgeleitete Materialtropfen von den Ausstoßköpfen herabfallen und unerwünschte Ablagerungen und Verunreinigungen auf den Präzisionsschienen 38 und dem Gehäuse 42 bilden. Verunreinigungen können sich beim Vorhandensein ultravioletter Strahlung, die möglicherweise bei einem Aushärtungsvorgang im Drucksystem 10 verwendet wird, oder durch Kühlen, im Fall von thermoplastischen Materialien, verhärten. Dies kann zu einem kontinuierlichen Aufbau einer Schicht von verunreinigendem Material führen. Andere Materialien wie Feinstaub oder andere Streumaterie können sich ebenfalls auf den Schienen 38 oder anderen Teilen des Drucksystems 10 ansammeln und einen Druckvorgang stören.
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Um dreidimensionale Objekte in akzeptabler Qualität zu erzeugen, muss die Bewegung des Wagens 14 unterhalb der Ausstoßköpfe 30 präzise sein. Wenn sich Materialien aus den Ausstoßköpfen an der Stelle ansammeln, an der die Lager 34 mit den Präzisionsschienen 38 in Kontakt treten, wird die lineare Geschwindigkeit des Wagens 14 gestört und die Qualität des gedruckten Objekts beeinträchtigt. Zudem kann die Ansammlung von Materialtropfen auf der Oberseite des Gehäuses 42 die Wärmeableitung von den Motoren beeinträchtigen und sich auf die Leistung und Zuverlässigkeit der Motoren auswirken. Verbesserungen bei dreidimensionalen Objektdrucksystemen, die das Verunreinigungsrisiko auf den Präzisionsschienen, dem Motorgehäuse und dem mobilen Wagen verringern, wären folglich vorteilhaft.
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Um die Verunreinigung zu verringern und ein exaktes und effizientes Drucken zu erleichtern, weist ein dreidimensionales Objektdrucksystem mindestens eine Schiene, einen gegenüber der mindestens einen Schiene positionierten Ausstoßkopf und einen mobilen Wagen auf, der dafür konfiguriert ist, sich entlang der mindestens einen Schiene zu bewegen. Die mindestens eine Schiene hat eine obere Fläche und eine untere Fläche, und der Ausstoßkopf ist gegenüber der mindestens einen Schiene positioniert und dafür konfiguriert, Medien zum Bilden eines dreidimensionalen Objekts auszustoßen.
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Der mobile Wagen weist eine Plattform und eine Mehrzahl von Lagern auf, die betriebsfähig mit der Plattform verbunden sind. Mindestens ein Lager ist dafür konfiguriert, mit der unteren Fläche der mindestens einen Schiene in Eingriff zu gehen, um die Plattform in Bezug auf den Ausstoßkopf anzuordnen. Mindestens ein weiteres Lager ist dafür konfiguriert, mit der oberen Fläche der mindestens einen Schiene in Eingriff zu gehen und eine Spannkraft aufzubringen, die das mindestens eine Lager gegen die untere Fläche der mindestens einen Schiene zwingt.
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Die vorhergehenden Aspekte und andere Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden in der folgenden Beschreibung erklärt, die in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen vorgenommen wird.
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1 ist eine Endansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines mobilen Wagens, der sich durch ein dreidimensionales Objektdrucksystem bewegt, gemäß dieser Offenbarung.
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2 ist eine Endansicht einer anderen beispielhaften Ausführungsform eines mobilen Wagens, der sich durch ein dreidimensionales Objektdrucksystem bewegt, gemäß dieser Offenbarung.
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3 ist eine Seitenansicht einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines mobilen Wagens, der sich durch ein dreidimensionales Objektdrucksystem bewegt, gemäß dieser Offenbarung.
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4 ist eine Endansicht noch einer anderen beispielhaften Ausführungsform eines mobilen Wagens, der sich durch ein dreidimensionales Objektdrucksystem bewegt, gemäß dieser Offenbarung.
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5 ist eine perspektivische Ansicht eines Endabschnitts einer Schiene eines dreidimensionalen Objektdrucksystems gemäß dieser Offenbarung.
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6 ist eine Seitenansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines mobilen Wagens, der sich durch ein dreidimensionales Objektdrucksystem bewegt und sich auf die Schiene aus 5 bewegt.
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7 ist eine Endansicht eines bekannten mobilen Wagens, der sich durch ein dreidimensionales Objektdrucksystem bewegt.
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8 ist eine perspektivische Ansicht eines bekannten dreidimensionalen Objektdrucksystems, das mobile Wägen verwendet.
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Für ein allgemeines Verständnis der vorliegenden Ausführungsformen wird auf die Zeichnungen Bezug genommen. In den Zeichnungen wurden durchgehend gleiche Bezugszeichen zum Kennzeichnen gleicher Elemente verwendet.
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1 stellt eine beispielhafte Ausführungsform eines mobilen Wagens 100 dar, der sich in einem dreidimensionalen Objektdrucksystem von Bearbeitungsstation zu Bearbeitungsstation bewegt. Der mobile Wagen 100 weist eine Plattform 102, eine erste Mehrzahl von Lagern 104, eine zweite Mehrzahl von Lagern 106, ein Paar Führungen 108 und Spannelemente 110 auf. Die Lager 104 sind betriebsfähig mit der Plattform 102 verbunden und dafür konfiguriert, mit einer unteren Fläche 112 eines Paars paralleler Schienen 114 und 116 des Drucksystems in Eingriff zu gehen und sich daran entlang zu bewegen. Die Lager 106 sind betriebsfähig mit der Plattform 102 verbunden und dafür konfiguriert, mit einer oberen Fläche 118 der parallelen Schienen 114, 116 in Eingriff zu gehen und sich daran entlang zu bewegen. Die Lager 104 und 106 sind als Räder konfiguriert, die entlang der Spuren 114, 116 rollen, doch sind andere Arten von Bewegungsmechanismen ebenfalls angedacht, beispielsweise Gleitflächen und planare, Fluid- und Magnetlager.
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In der in 1 dargestellten Ausführungsform ist die erste Mehrzahl von Lagern 104 derart angeordnet, dass ein Paar 120 der Lager 104 für den Eingriff mit der unteren Fläche 112 der Schiene 114 positioniert ist, sodass die Lager des Paars 120 in einem Winkel zueinander stehen. Der Winkel kann beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 20 Grad bis ungefähr 160 Grad sein, insbesondere von ungefähr 50 Grad bis ungefähr 90 Grad, oder ungefähr 70 Grad. Die zweite Mehrzahl von Lagern 106 ist derart angeordnet, dass jedes Lager 106 des Paars mit der oberen Fläche 118 einer der Schienen 114 bzw. 116 in Eingriff geht. In anderen Ausführungsformen weist der mobile Wagen 100 andere Anzahlen und Gruppierungen von Lagern 104, 106 auf, und diese Lager 104, 106 können dafür konfiguriert und angeordnet sein, mit einer anderen Anzahl von Schienen in Eingriff zu gehen und sich daran entlang zu bewegen.
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Die erste Mehrzahl von Lagern 104 ist betriebsfähig derart mit der Plattform 102 verbunden, dass sie eine feste Position in Bezug auf die Plattform 102 hat. Ein Ausstoßkopf 122 ist gegenüber den Schienen 114 und 116 positioniert und dafür konfiguriert, Material auszustoßen, um ein dreidimensionales Objekt auf der oberen Fläche der Plattform 102 zu bilden. Die Schienen 114 und 116 sind in Bezug auf den Ausstoßkopf 122 präzise angeordnet, und die Lager 104 positionieren, wenn sie mit der unteren Fläche 112 der Schienen 114, 116 im Eingriff sind, die Plattform 102 in Bezug auf den Ausstoßkopf 122 exakt. Diese exakte Position ermöglicht es dem Ausstoßkopf 122, Material exakt und effizient auf die Plattform 102 auszustoßen, um ein dreidimensionales Objekt zu bilden.
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Um sicherzustellen, dass die Lager 104 mit den unteren Flächen 112 im Eingriff stehen, sind die Lager 106 des Weiteren dafür konfiguriert, eine Spannkraft aufzubringen, die die Lager 104 gegen die unteren Flächen 112 zwingt. In dieser Ausführungsform wird die Spannkraft zumindest teilweise durch die Spannelemente 110 bereitgestellt. In dieser Ausführungsform sind die Spannelemente 110 Federn, die betriebsfähig an einem Ende 124 mit jedem Lager 106 bzw. an einem anderen Ende 126 mit der Plattform 102 verbunden sind. Wie gezeigt ist, sind die Lager 106 betriebsfähig derart mit der Plattform 102 verbunden, dass sie in Bezug auf die Plattform 102 bewegbar sind. Die Führungen 108 beschränken die Bewegung der Lager 106 in Bezug auf die Plattform als Reaktion auf die Spannkraft in eine Richtung zwischen den Lagern 104 und den Lagern 106. In dieser Ausführungsform sind die Führungen 108 lineare Gleitflächen.
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Die Federspannelemente 110 sind in dieser Ausführungsform in eine Richtung ausgerichtet, die parallel zu einer Längsachse der Führungen 108 ist, um es zu ermöglichen, die Spannkraft in die Richtung zwischen den Lagern 104, 106 aufzubringen. Mit anderen Worten machen es die Führungen 108 der Spannkraft möglich, die Lager 104 gegen die Schienen 114 und 116 und zu den Lagern 106 zu spannen, sodass die Lager 104, 106 den mobilen Wagen auf den Schienen 114, 116 festhalten. Während diese Ausführungsform eine jeweilige Führung 108 und ein Spannelement 110 für jedes Lager 106 aufweist, weisen andere Ausführungsformen andere Anzahlen von Führungen 108 und Spannelementen 110 auf. In einer Ausführungsform ist eine Mehrzahl von Spannelementen 110 betriebsfähig zwischen jedem Lager 106 und der Plattform 102 verbunden.
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Wie oben beschrieben wurde, können sich aus dem Ausstoßkopf 122 ausgestoßenes Material und andere Streumaterie, beispielsweise die Verunreinigung 128, auf den Spuren 114, 116 ansammeln. Da die Lager 106 in Bezug auf die Plattform 102 bewegbar sind, bewegt sich, wenn sich ein Lager 106 über die Verunreinigung 128 bewegt, das Lager 106 entlang der Führung 108 und von der Spur 114 und den Lagern 104 weg. Wie in 1 gezeigt ist, ist das Lager 106 auf der linken Seite, das sich über die Verunreinigung 128 bewegt, von der Spur 114 weiter entfernt als das andere Lager 106 auf der rechten Seite von der Spur 116 entfernt ist. Die Spannkraft, die in die Richtung der Lager 104 und folglich gegen die Richtung der Bewegung der Lager 106 als Reaktion auf die Verunreinigung 128 wirkt, hält den Eingriff der Lager 104 mit der unteren Fläche 112 der Schienen 114, 116 aufrecht. Mit anderen Worten stellt die durch die Lager 106 aufgebrachte Spannkraft sicher, dass die Plattform 102 in Bezug auf den Ausstoßkopf 122 korrekt positioniert bleibt, während sich die zweiten Lager 106 als Reaktion darauf bewegen, dass der mobile Wagen 100 über einen Abschnitt der Schienen 114 und 116 mit Verunreinigungen fährt. Diese Konfiguration stellt folglich einen mobilen Wagen 100 bereit, der in Bezug auf eine Verunreinigung der Schienen 114, 116 robust ist.
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Das Aufrechterhalten eines soliden Eingriffs zwischen den Lagern 104 und der unteren Flächen 112 der Schienen 114 und 116 ist vorteilhaft, um einen mobilen Wagen 100 bereitzustellen, der auf die oben beschriebene Art robust ist. In einer Ausführungsform sind die Spannelemente 110 vorgespannt. „Vorgespannt“ bedeutet in dieser Schrift, dass sie Spannelemente 110 in einem gespannten Zustand statt einem Ruhezustand sind, wenn der mobile Wagen 100 auf den Schienen 114, 116 befestigt wird. In dieser Ausführungsform sind die Spannelemente 110 Federn. Federn haben eine natürliche Ruheposition, wobei das Auseinanderziehen oder Zusammendrücken der Feder zu einer entgegengesetzten Spannkraft führt. Durch das Konfigurieren der Federspannelemente 110 derart, dass die Federn von einem Ruhezustand auseinander gezogen oder zusammengedrückt werden, wenn der mobile Wagen 100 auf den Schienen 114, 116 befestigt wird, wirkt die Feder dem Zusammendrücken oder Auseinanderziehen entgegen und wird vorgespannt. Andere akzeptable Methoden zum Vorspannen verschiedener Arten von Spannelementen 110 sind ebenfalls angedacht.
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In einem Beispiel kann ein Spannelement durch ein Gewicht der Plattform 102, durch eine Erstreckung der Führung 108, durch eine unbelastete Konfiguration oder Anordnung der Spannelemente 110 oder durch andere akzeptable Vorspannmethoden vorgespannt werden. Wenn die Spannelemente 110 vorgespannt sind, werden die ersten Lager 104 selbst dann gegen die unteren Flächen 112 der Schienen 114 und 116 gespannt, wenn keine Verunreinigungen auf den Schienen 114, 116 vorhanden sind.
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Wenngleich die unteren Flächen 112 der Schienen 114 und 116 vom Ausstoßkopf 122 abgewandt sind, könnten sich einige vom Ausstoßkopf 122 ausgestoßene Arten von Material beispielsweise um die oberen Flächen 118 herum bewegen und sich an den unteren Flächen 112 der Schienen 114, 116 ansammeln. In 1 ist ein jeweiliges Element 130 an jeder der Schienen 114, 116 befestigt und verläuft entlang einer Länge davon. Jedes Element 130 ist dafür konfiguriert, die unteren Flächen 112 zumindest teilweise gegen Material zu blockieren, das vom Ausstoßkopf 122 ausgestoßen wird. In einem Beispiel wurde die Verunreinigung 132 auf der Schiene 114, nachdem sie sich über einen Teil der oberen Fläche 118 darauf nach unten bewegt hatte, durch das Element 130 daran gehindert, die untere Fläche 112 zu erreichen. Zudem ist, wie in 1 dargestellt, ein weiteres jeweiliges Element 134 ebenfalls an jeder Schiene 114 und 116 befestigt und ebenfalls dafür konfiguriert, die unteren Flächen 112 zumindest teilweise gegen Material zu blockieren, das vom Ausstoßkopf 122 ausgestoßen wird, beispielsweise die Verunreinigung 136. In dieser Ausführungsform sind die Elemente 130 auf einem Abschnitt der Schienen 114 und 116 der Plattform 102 zugewandt positioniert und die Elemente 134 auf einem Abschnitt der Schienen 114 und 116 von der Plattform 102 abgewandt befestigt. In dieser Ausführungsform sind die Elemente 134 Stützelemente, die zum Stützen der Schienen 114 bzw. 116 konfiguriert sind. Derartige Stützelemente können mit weiteren Stützstrukturen des Drucksystems (nicht dargestellt) verbunden werden. Die Elemente 130 und 134 definieren gemeinsam eine Trennung zwischen den oberen Flächen 118 und den unteren Flächen 112 der Schienen 114 und 116, um den Durchlauf von Material über die Elemente hinaus zu verhindern. Diese Konfiguration stellt sicher, dass die unteren Flächen 112 frei von Verunreinigungen bleiben und ermöglicht es dem mobilen Wagen 100, sich ruhig und exakt durch das Drucksystem zu bewegen. In einer anderen Ausführungsform (nicht dargestellt) sind die Elemente 130 und/oder die Elemente 134 dafür konfiguriert, sich bewegendes Material von den Schienen 114 und 116 weg zu leiten anstatt die Verunreinigungen einzufangen. Beispielsweise können die Elemente 130 oder 134 als eine Schuppe wirken, die sich bewegende Verunreinigungen von den Flächen weg leitet, auf denen sich die Ansammlung von Verunreinigungen auf die Leistung des Drucksystems auswirken kann.
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2 stellt eine Seitenansicht einer anderen beispielhaften Ausführungsform eines mobilen Wagens 200 mit Drehführungen 208 dar. Die Führungen 208 beschränken die Bewegung der Lager 106 auf eine Drehung um die Führungen 208 auf einer Achse, die parallel zu den Spuren 114 und 116 verläuft. In dieser Ausführungsform weisen die Führungen 208 eine Stiftverbindung auf, die es den Lagern 106 ermöglicht, sich um die Führungen zu drehen, doch auch andere akzeptable Arten von Drehführungen, beispielsweise eine gekrümmte Spur, sind angedacht. Die Federelemente können in dieser Ausführungsform eine Spann-/Kompressionsfeder 210A, eine Torsionsfeder 210B oder andere Arten von akzeptablen Federn sein, die auf ein Drehelement einwirken. Wenn sich der Wagen 200 über eine Verunreinigung 228 bewegt, wird das Lager 106 von der Spur 114 weg geschoben. Die Führung 208 leitet die resultierende Bewegung des Lagers 106 als eine Drehung um die Führung 208, und die Feder 210A veranlasst, dass die Lager 104 gegen die Spur 114 gespannt werden.
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3 stellt eine Seitenansicht einer anderen beispielhaften Ausführungsform eines mobilen Wagens 300 mit Drehführungen 308 dar. Die Führungen 308 beschränken die Lager 106 auf eine Drehung um die Führungen 308 um eine Achse, die in einer Quermaschinenrichtung über die Spur 114 verläuft. In dieser Ausführungsform weisen die Führungen 308 eine Stiftverbindung auf, die es den Lagern 106 ermöglicht, sich um die Führungen zu drehen, doch andere akzeptable Arten von Drehführungen schließen eine gekrümmte Spur und dergleichen ein. Die Federelemente können in dieser Ausführungsform eine Spann-/Kompressionsfeder 310A, eine Torsionsfeder 310B oder andere Arten von Federn sein, die auf ein Drehelement einwirken. Wenn sich der Wagen 300 über eine Verunreinigung 328 bewegt, wird das Lager 106 von der Spur 114 weg geschoben. Die Führung 308 führt das Lager 106, sodass es sich um die Führung 308 dreht, und die Feder 310A spannt die Lager 104 gegen die Spur 114.
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4 stellt noch eine andere beispielhafte Ausführungsform eines mobilen Wagens 400 dar, der sich durch ein dreidimensionales Drucksystem bewegt. Der mobile Wagen 400 weist eine Plattform 402, eine erste Mehrzahl von Lagern 104 und eine zweite Mehrzahl von Lagern 406 auf. Die Lager 104 sind betriebsfähig derart mit der Plattform 402 verbunden, dass sie eine feste Position in Bezug auf die Plattform 402 haben, und sind dafür konfiguriert, entlang unterer Flächen 112 von Schienen 414 und 416 zu rollen. Die Lager 406 sind ebenfalls betriebsfähig derart mit der Plattform 402 verbunden, dass sie eine feste Position in Bezug auf die Plattform 402 haben, und sind dafür konfiguriert, mit oberen Flächen 418 der Schienen 414 und 416 in Eingriff zu gehen. Wenn sie mit den unteren Flächen 112 im Eingriff stehen, ordnen die Lager 104 die Plattform 402 in Bezug auf den Ausstoßkopf 122 an, der gegenüber der Schienen 414 und 416 positioniert ist. Die Lager 406 sind dafür konfiguriert, sich als Reaktion darauf zu verformen, dass sich die Lager über Verunreinigungen auf der oberen Fläche 418 der Schienen 414 und 416 bewegen. Beispielsweise hat, wie in 4 dargestellt, das linke Lager 406 einen Bereich 408, der als Reaktion auf das Bewegen des Bereichs über Verunreinigungen 410, die sich auf der Schiene 414 angesammelt haben, verformt wird.
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In einer Ausführungsform sind die Lager 406 zumindest teilweise aus einem elastischen oder federnden Material gebildet, sodass die Lager 406 eine Spannkraft aufgrund der elastischen Verformung des Bereichs 408 aufbringen können. Mit anderen Worten wirkt das linke Lager 406 auf ein Wiederherstellen der nicht verformten Form hin. Da die Lager 406 betriebsfähig derart mit der Plattform 402 verbunden sind, dass sie eine feste Position in Bezug auf die Plattform 402 haben, wirkt diese Wiederherstellungskraft so, dass die Lager 104 gegen die unteren Flächen 112 der Schienen 414 und 416 gespannt werden. Während sich also die Lager 406 als Reaktion auf das Bewegen über Verunreinigungen verformen können, behält die Plattform 402 ihre Position in Bezug auf den Ausstoßkopf 122 bei.
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In einer Ausführungsform sind die Lager 406 vorgespannt. Beispielsweise sind die Lager 406 derart konfiguriert, dass sie in einem nicht deformierten Zustand sind, wenn sich der mobile Wagen 400 nicht entlang von Schienen bewegt, und dass die oberen Flächen 418 der Schienen 414 und 416 die Lager 406 zumindest teilweise verformen. In dieser Konfiguration werden die Lager 104 selbst dann gegen die unteren Flächen 112 gespannt, wenn keine Verunreinigungen vorhanden sind. Diese Zusammenwirkung ermöglicht es dem mobilen Wagen 400, sich ruhig und exakt entlang der Schienen 414 und 416 zu bewegen.
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Wie oben besprochen wurde, wäre es vorteilhaft, aus dem Ausstoßkopf 122 ausgestoßenes Material, das die oberen Flächen 418 der Schienen 414 und 416 erreicht, daran zu hindern, sich zu den unteren Flächen 112 zu bewegen. Die oberen Flächen 418 der Schienen 414 und 416 definieren jeweils einen Kanal 430, der dafür konfiguriert ist, die Lager 406 aufzunehmen und es dem Lager 406 zu ermöglichen, im Kanal zu rollen, und der des Weiteren dafür konfiguriert ist, vom Ausstoßkopf 122 ausgestoßenes Material oder andere Verunreinigungen einzufangen und diese Verunreinigungen daran zu hindern, sich von den oberen Flächen 418 zu den unteren Flächen 112 zu bewegen. In dieser Ausführungsform ist der Kanal 430 durch eine halbkreisförmige Ausschneidung in den oberen Flächen 418 definiert, sodass Verunreinigungen in einen mittleren Bereich des Kanals gezogen werden, doch auch andere akzeptable Formen für den Kanal sind angedacht.
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In manchen dreidimensionalen Objektdrucksystemen, beispielsweise dem oben mit Bezug auf 8 beschriebenen Drucksystem 10, erstrecken sich die Präzisionsschienen 38 nur durch einen Teil des Drucksystems, der Druckstationen 26 hat, die Vorgänge auf mobilen Wägen 14 durchführen. In anderen Teilen des Drucksystems können sich die mobilen Wägen 14 entlang von Schienen 22 bewegen, beispielsweise über Gleitflächen 18. Wenn sich ein mobiler Wagen, beispielsweise die oben beschriebenen mobilen Wägen 100, 200, 300 und 400, nicht entlang der Präzisionsschienen bewegt, kann sich die zweite Mehrzahl von Lagern in einem unbelasteten oder nicht verformten Zustand befinden. In dem in 8 dargestellten Drucksystem 10 haben die Präzisionsschienen 38 ein flaches Ende. In einer solchen Konfiguration würde die zweite Mehrzahl von Lagern, die mit den Präzisionsschienen 38 in Eingriff gehen, wenn sich der Wagen 14 auf den Schienen bewegt, schnell vom unbelasteten/nicht verformten Zustand zu einem gespannten/verformten Zustand übergehen. Diese Konfiguration führt auch eine schnelle Änderung der Spannkraft herbei, die auf die erste Mehrzahl von Lagern wirkt. Ein derartiger schneller Übergang und Änderung der Spannkraft kann zum Stören oder Beschädigen des Wagens und eines auf dem Wagen gebildeten Objekts führen. Zudem kann ein derartiger Übergang den Wagen 14 temporär aus dem Gleichgewicht bringen, sodass eine längere Präzisionsschiene 38 erforderlich ist, damit sich der Wagen 14 ausreichend beruhigen kann, bevor er eine Druckstation erreicht. Ein Glätten des Übergangs und der Aufbringung der Spannkraft wäre vorteilhaft.
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5 stellt eine beispielhafte Ausführungsform eines Endabschnitts 502 einer Schiene 500 für ein dreidimensionales Objektdrucksystem dar, wobei der erste Endabschnitt 502 eine Verjüngung 504 aufweist. Die Verjüngung 504 hat einen ersten Durchmesser an einer Erstreckung der Schiene 500 und geht zu einem zweiten Durchmesser über, der größer als der erste Durchmesser ist und dafür konfiguriert ist, graduell mit der ersten Mehrzahl und der zweiten Mehrzahl von Lagern eines mobilen Wagens in Eingriff zu gehen. Wenn der mobile Wagen 300 den ersten Endabschnitt 502 der Schiene 500 erreicht, geht die Verjüngung 504 graduell mit der zweiten Mehrzahl von Lagern 506 und 508 des mobilen Wagens 300 in Eingriff, sodass die Spannkraft graduell aufgebracht wird, wenn sich der mobile Wagen entlang der Verjüngung 504 bewegt.
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6 stellt eine beispielhafte Ausführungsform dar, in der ein mobiler Wagen 300 graduell mit einer Verjüngung 504 am Endabschnitt 502 der Schiene 500 in Eingriff geht. In 6 hat sich das Lager 506 über die Verjüngung 504 hinaus bewegt und wird vollständig gegen die Schiene 500 gespannt, und das Lager 508 bewegt sich durch die Verjüngung 504 und ist folglich nur teilweise gegen die Schiene 500 gespannt. Wenn der mobile Wagen 300 den ersten Endabschnitt 502 passiert hat, ist die zweite Mehrzahl von Lagern 506, 508 vollständig im Eingriff und die Spannkraft wird vollständig aufgebracht. Die graduelle Aufbringung der Spannkraft ermöglicht es dem mobilen Wagen, ruhig auf die Schiene 500 überzugehen.
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Bevor ein präziser Druckvorgang auf dem Wagen 300 durchgeführt werden kann, muss sich der Wagen 300 auf einem flachen Abschnitt der Schiene 500 befinden, d. h. der Wagen 300 muss sich über den ersten Endabschnitt 502 der Schiene 500 hinaus bewegt haben. Die Verjüngung 504 der Schiene 500 erstreckt sich folglich über einen Bereich des Drucksystems hinaus, der Druckstationen wie einen Ausstoßkopf aufweist, sodass sich der Wagen 300 vollständig auf einem flachen Abschnitt der Schiene 500 befindet, wenn er den Ausstoßkopf erreicht.
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In einer Ausführungsform weist die Schiene 500 des Weiteren einen zweiten Endabschnitt auf, der zum ersten Abschnitt entgegengesetzt ist und eine zweite Verjüngung hat, die vom zweiten Durchmesser zum ersten Durchmesser an einer zweiten Erstreckung der Schiene 500 übergeht, um es dem mobilen Wagen zu ermöglichen, ruhig von der Schiene 500 abzugehen. In anderen Ausführungsformen ist das zur Verjüngung 504 entgegengesetzte Ende der Schiene 500 ein flaches Ende.
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Wie in 5 dargestellt ist, hat die Verjüngung 504 eine konische Querschnittsform, doch in anderen Ausführungsformen sind u. a. Rampen, Radien, Stufen, Schrägen und dergleichen akzeptable Verjüngungsformen. In einer Ausführungsform weist die Schiene 500 einen Radius oder eine Schräge auf, der/die einen Übergang zwischen der Verjüngung 504 und dem übrigen Teil der Schiene 500 glättet. Ein solcher geglätteter Übergang kann die Vibration des Wagens 300 beim Übergang verringern und es dem Wagen ermöglichen, sich in einem kürzeren Zeitraum und über eine kürzere Erstreckung der Schiene 500 auf dem flachen Abschnitt der Schiene 500 zu beruhigen.
