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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren, mit der/dem Bauteile gefertigt werden können, die beispielweise im Bereich Möbel- und Bauelementeindustrie Verwendung finden. Rein beispielhaft kann es sich bei den genannten Bauteilen um Tische, Stühle, Schränke, Möbelfronten, Rahmenelemente oder Ähnliches handeln.
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Stand der Technik
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Bei der Herstellung von Werkstücken im Bereich der Möbel- und Bauelementeindustrie ist es üblich, dass Ausgangswerkstücke aus Holz- oder Holzwerkstoffen miteinander verbunden werden. Die verschiedenen Ausgangswerkstücke können hierbei mit unterschiedlichen Verfahren gefertigt und verarbeitet werden, und diese ggf. unterschiedlich hergestellten Ausgangswerkstücke werden mittels Leim oder anderen Verbindungsmitteln, wie Dübeln, Nägeln, Schrauben oder Ähnlichem, miteinander verbunden. Das Verbinden einzelner Werkstückelemente kann verbraucherseitig stattfinden, wenn bspw. ein Schrank oder ein Tisch aus einzelnen Elementen zusammengefügt wird. Ferner können jedoch auch Bauteile herstellerseitig aneinander angebracht werden.
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Im Bereich der Möbel- und Bauelementeindustrie gewinnen 3D-Druckverfahren (bspw. Schmelzschichtverfahren) zunehmend an Bedeutung. Generell ist es bei Schmelzschichtverfahren bekannt, Überhänge an herzustellenden Werkstücken mit einem Winkel unter 45° mit Stützstrukturen zu unterfüttern. Ohne derartige Stützstrukturen wäre es nicht möglich, mittels eines 3-Achs-Druckkopfs zu arbeiten. Nachdem die Herstellung des Werkstücks mittels Schmelzschichtverfahren unter Einsatz der genannten Stützstrukturen abgeschlossen wurde, die verwendete pastöse Masse also zumindest teilweise ausgehärtet ist, werden die Stützstrukturen wieder entfernt. Dies kann mechanisch durch entsprechende Krafteinwirkung oder durch das Auflösen der Stützstrukturen in einer flüssigen Substanz erfolgen. Allerdings ist dieses Vorgehen nicht nur zeit- und kostenintensiv. Darüber hinaus kann es erforderlich sein, die entfernten Materialien als Sondermüll zu entsorgen.
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Gegenstand der Erfindung
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren bereitzustellen, um Werkstücke in flexibler Weise, jedoch mit verringertem Zeit- und Kostenaufwand, zu fertigen.
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Der Gegenstand des Anspruchs 1 stellt eine entsprechende Vorrichtung bereit. Im unabhängigen Verfahrensanspruch wird zur Lösung ein entsprechendes Verfahren aufgezeigt. Die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten bevorzugten Ausführungsformen können jeweils unabhängig mit Merkmalen der Verfahrens- und/oder Vorrichtungsansprüche kombiniert werden.
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Die vorliegende Erfindung hat den Vorteil, dass Bauteile mittels eines hybriden Verfahrens gefertigt werden können. Somit ist es möglich, das Erstellen komplexer Strukturen bei kürzerer Herstellungszeit zu ermöglichen. Insbesondere können Abschnitte der Bauteile mit vorgefertigten Werkstücken erstellt werden, welche bspw. kein Freiformverfahren erfordern. Ferner können solche vorgefertigten Werkstücke verwendet werden, um Hinterschneidungen, Absätze, Vorsprünge oder ähnliches zu erstellen, die alleine mit einem additiven Verfahren nicht möglich wären.
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Ferner hat die Erfindung den Vorteil, dass an einer bestimmten Stelle eines Werkstücks ein dreidimensionaler Körper erstellt oder dieser mit dem Werkstück verbunden werden kann. Es ist demnach nicht mehr notwendig, den ggf. eine komplexe Struktur aufweisenden dreidimensionalen Körper vorab zu fertigen und manuell oder maschinell am Werkstück anzubringen bzw. zu befestigen. Vielmehr kann das Herstellungsverfahren für den dreidimensionalen Körper mit dessen Verbindung an einem Werkstück verknüpft werden.
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Darüber hinaus wird gemäß bevorzugten Ausführungsformen gewährleistet, dass ein Material zum Erstellen eines dreidimensionalen Körpers mittels eines additiven Verfahrens, welches insbesondere eine pastöse Masse umfasst, eine starke Haftwirkung zum Werkstück entfaltet. Somit können zwei üblicherweise voneinander getrennte Prozesse miteinander kombiniert werden.
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Die vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung zum Herstellen von Bauteilen, insbesondere von Möbelstücken, bereit, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Werkstückaufnahme, insbesondere einen Maschinentisch oder ein Maschinenbett, zur Aufnahme eines Werkstücks, eine Handhabungsvorrichtung, die eine Handhabungseinheit zum Aufnehmen, Anheben und/oder Bewegen eines Werkstücks aufweist, und eine Einheit zur Ausbildung eines dreidimensionalen Körpers mittels eines additiven Verfahrens.
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Dabei ist es bevorzugt, dass im Rahmen des additiven Verfahrens eine pastöse Masse eingesetzt wird. Die Einheit zur Ausbildung eines dreidimensionalen Körpers ist bevorzugt eingerichtet, eine pastöse Masse zu handhaben und/oder auszubringen und/oder aufzutragen.
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Gemäß einer Modifikation umfasst ein Material zum Erstellen eines dreidimensionalen Körpers mittels eines additiven Verfahrens einen Schaum, insbesondere PU-Schaum, Metallschaum oder Holzschaum.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst ein Material zum Erstellen eines dreidimensionalen Körpers mittels eines additiven Verfahrens ein biologisches Polymer, welches insbesondere Lignin und/oder Naturfasern aufweist, wobei die Naturfasern weiter bevorzugt aus Holz, Flachs, Hanf, Sisal, Jute und/oder anderen Pflanzenfasern gebildet sind.
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Gemäß einer Modifikation weist ein Material zum Erstellen eines dreidimensionalen Körpers mittels eines additiven Verfahrens eine metallische oder mineralische Paste und/oder eine pastöse, insbesondere thermoplastische oder duroplastische, Kunststoffmasse auf, wobei die Kunststoffmasse weiter bevorzugt Fasern umfasst.
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Ferner ist es bevorzugt, dass das Werkstück ein plattenförmiges Werkstück ist. Somit ist die Handhabungsvorrichtung bevorzugt eingerichtet, ein plattenförmiges Werkstück aufzunehmen, anzuheben und/oder zu bewegen. Beispielsweise kann die Handhabungsvorrichtung als Handhabungseinheit Saugnäpfe oder einen Werkstückgreifer aufweisen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der Handhabungsvorrichtung um einen Roboterarm.
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Die Handhabungsvorrichtung kann mit der Werkstückaufnahme, insbesondere dem Maschinenbett/Maschinentisch, verbunden sein, oder neben diesem angeordnet sein.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Einheit zur Ausbildung eines dreidimensionalen Körpers mit dem Maschinenbett/Maschinentisch, verbunden sein, oder neben diesem angeordnet.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Einheit zur Ausbildung eines dreidimensionalen Körpers ein Extruder ist. Dabei ist es bevorzugt, dass der Extruder eine in einem Hauptkörper aufgenommene Extruderschnecke aufweist. Somit kann das additive Herstellen eines dreidimensionalen Körpers vergleichsweise kostengünstig durchgeführt werden. Insbesondere ist ein Granulat zu dessen Herstellung kostengünstig verfügbar. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Extruder eingerichtet sein, ein Filament zu fördern. Das erwärmte Filament wird zur Ausbildung eines dreidimensionalen Körpers verwendet. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Extruder eingerichtet, ein Schaummaterial zu fördern. In diesem Fall wird das Schaummaterial zur Ausbildung des dreidimensionalen Körpers verwendet.
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Ferner ist bevorzugt, dass die Einheit zur Ausbildung eines dreidimensionalen Körpers in einer vertikalen Richtung und in einer horizontalen Richtung bewegbar ist. In einer weiteren Modifikation ist es bevorzugt, dass die Einheit zur Ausbildung des dreidimensionalen Körpers um eine Achse, weiter bevorzugt um zwei oder mehr Achsen, schwenkbar ist. Auf diese Weise wird die Variabilität weiter gesteigert.
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Die Handhabungseinheit kann einen Saugspanner oder einen Werkstückgreifer umfassen, so dass Werkstücke, oder auch dreidimensionale Körper, zügig aufgenommen werden können. Ein Saugspanner kann ein Werkstück bevorzugt an einer Seite des Werkstücks aufnehmen.
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Es ist bevorzugt, dass die Handhabungsvorrichtung mehrgelenkig und/oder um mindestens eine Achse, bevorzugt zwei Achsen, schwenkbar ausgebildet ist. Auf diese Weise wird die Variabilität der Vorrichtung weiter gesteigert.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Handhabungsvorrichtung an einer ersten verfahrbaren Einheit, insbesondere einem Ausleger oder einem Portal, angebracht, und/oder die Einheit zur Ausbildung eines dreidimensionalen Körpers ist an einer zweiten verfahrbaren Einheit, insbesondere einem Ausleger oder einem Portal, angebracht.
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Dabei ist es ferner bevorzugt, dass die erste verfahrbare Einheit und/oder die zweite verfahrbare Einheit entlang einer Führung der Werkstückaufnahme, insbesondere des Maschinenbetts, verfahrbar ist oder sind. Somit kann die Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform flexibel betrieben werden. Auch ist es möglich, größere Werkstücke zu handhaben und/oder zu bearbeiten.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung ferner eine Bearbeitungsvorrichtung mit einem Werkzeug zur spanenden Bearbeitung umfasst, insbesondere einem Fräser, einer Säge oder einem Bohrer, wobei bevorzugt ist, dass die Bearbeitungsvorrichtung an einer ersten verfahrbaren Einheit angebracht ist. Ferner kann es bevorzugt sein, dass die Handhabungsvorrichtung an der ersten verfahrbaren Einheit ferner die Handhabungsvorrichtung angebracht ist oder von dieser aufgenommen wird. Somit werden mehrere Funktionen in vorteilhafter Weise in einer Vorrichtung vereint.
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Beispielsweise kann mit der Bearbeitungsvorrichtung ein Werkstück aus einem Ausgangswerkstück im sogenannten Nesting-Verfahren herausgearbeitet, insbesondere herausgetrennt werden. Beim Herausarbeiten, insbesondere Heraustrennen, können mehrere Werkstücke aus einem Ausgangswerkstück erhalten werden. Mittels der Handhabungsvorrichtung kann aus den mehreren Werkstücken ein Werkstück ausgewählt und entnommen werden.
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Gemäß einer alternativen oder zusätzlichen Variante kann die Bearbeitungsvorrichtung zur Nachbearbeitung verwendet werden, beispielsweise zur Kantennachbearbeitung, insbesondere Schleifen oder Fräsen, Glätten der Oberfläche, usw..
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Bevorzugt weist die Werkstückaufnahme eine, bevorzugt ebene, Werkstückauflagefläche zur Aufnahme eines insbesondere plattenförmigen Werkstücks auf. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass die Werkstückauflagefläche Ansaugöffnungen aufweist, um ein insbesondere plattenförmiges Werkstück an der Werkstückauflagefläche zu halten. Somit können bspw. Werkstücke aufgenommen werden, die im Nestingverfahren hergestellt wurden, oder es können auch größere Werkstücke aufgenommen und ggf. bearbeitet werden.
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Gemäß einer weiteren Variante kann die Werkstückauflagefläche, oder Abschnitte hiervon, bewegbar sein. Ausführungsformen einer bewegbaren Werkstückauflagefläche sind beispielsweise ein Förderelement, insbesondere ein Förderband, ein oder mehrere Förderriemen, ein oder mehrere Förderketten oder bewegbare Halteelemente. Eine bewegbare Werkstückauflagefläche kann beispielsweise beim Nestingverfahren vorteilhaft eingesetzt werden.
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Gemäß einer Modifikation umfasst die Werkstückaufnahme Trägerelemente (Konsolen) mit Spannelementen, insbesondere Vakuumspannern.
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Gemäß einer weiteren Zielrichtung der Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt. Gemäß einer Variante kann im Rahmen des Verfahrens eine Vorrichtung gemäß einer der vorangegangenen Aspekte zum Einsatz kommen.
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Das Verfahren umfasst die Schritte: Bereitstellen eines Werkstücks, wobei das Werkstück bevorzugt plattenförmig ist, Erstellen eines dreidimensionalen Körpers mittels eines additiven Verfahrens, insbesondere unter Einsatz einer pastösen Masse, wobei der dreidimensionale Körper am Werkstück ausgebildet wird oder mit diesem verbunden wird.
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Wenn der dreidimensionale Körper mit dem Werkstück verbunden wird, kann dieser Schritt derart durchgeführt werden, dass zunächst der dreidimensionale Körper erstellt und nachfolgend das Werkstück mit diesem Verbunden wird, oder der dreidimensionale Körper wird am Werkstück aufgebracht oder aufgedruckt.
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Bevorzugt ist das additive Verfahren ein Schmelzschichtverfahren, welches eine relative hohe Prozesssicherheit aufweist.
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Es ist bevorzugt, dass das Werkstück eine Haltestruktur, insbesondere eine Ausnehmung, eine Durchgangsbohrung oder einen Vorsprung, aufweist,
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Ferner kann es vorgesehen sein, dass der mittels eines additiven Verfahrens erstellte, dreidimensionale Körper ausgehend von der Haltestruktur des Werkstücks erstellt wird, oder das Werkstück und der dreidimensionale Körper derart gegeneinander gedrückt werden, dass der dreidimensionalen Körpers, insbesondere eine pastöse Masse des dreidimensionalen Körpers, zumindest teilweise um die Haltestruktur des Werkstücks ausgebildet wird oder in diese eindringt. Auf diese Weise lässt sich in besonders vorteilhafter Weise ein hybrides Verfahren realisieren.
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Dabei kann es vorgesehen sein, dass an einem Werkstück eine Durchgangsbohrung vorgesehen ist, in die ein mit einem additiven Verfahren hergestellter Körper abschnittsweise eingeführt wird. An der dem genannten Körper gegenüberliegenden Seite des Werkstücks wird ein weiterer Körper mit einem additiven Verfahren im Bereich der Durchgangsbohrung derart hergestellt, dass eine Verbindung zwischen den zwei Körpern und dem bevorzugt plattenförmigen Werkstück hergestellt wird.
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Gemäß einer Modifikation weist der dreidimensionale Körper abschnittsweise Freiformflächen auf und/oder das Werkstück wird aus einem bevorzugt plattenförmigen Ausgangswerkstück herausgearbeitet, insbesondere herausgeschnitten oder herausgefräst. Somit können in kostengünstiger Weise Halbzeuge zum Einsatz kommen.
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Das Werkstück kann eine Spanplatte, eine MDF-Platte, eine HDF-Platte, eine Leichtbauplatte, eine Metallschaumplatte, eine Kunststoffplatte oder eine Verbundmaterialplatte sein. Derartige Halbzeuge sind relativ kostengünstig verfügbar und lassen sich besonders vorteilhaft in beispielsweise Möbelteile oder Bauteile aus dem Bereich der Bauelementeindustrie integrieren.
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Gemäß einer Variante ist es vorgesehen, dass zunächst ein oder mehrere dreidimensionale Körper erstellt werden und nachfolgend an dem einen dreidimensionalen Körper oder den mehreren dreidimensionalen Körpern eine weitere Schicht der pastösen Masse aufgetragen wird, um den dreidimensionalen Körper mit einem Werkstück zu verbinden.
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Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens können die folgenden Schritte vorgesehen sein; Erstellen eines dreidimensionalen Körpers, nachfolgend Bereitstellen des, bevorzugt plattenförmigen, Werkstücks und Verbinden des Werkstücks mit dem dreidimensionalen Körper (beispielsweise unter Einsatz einer pastösen Masse des dreidimensionalen Körpers, und nachfolgend Erstellen eines weiteren dreidimensionalen Körpers am Werkstück. Ferner kann es vorgesehen sein, dass am weiteren dreidimensionalen Körper ein weiteres Werkstück angebracht wird.
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Die Verfahrensschritte können alternierend fortgesetzt werden. Somit wird ein mehrfach hybrides Verfahren dargestellt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird, zum Schritt des Bereitstellens des Werkstücks, das Werkstück aus einem Ausgangswerkstück herausgearbeitet, insbesondere herausgetrennt. Das Herausarbeiten, insbesondere Heraustrennen, des Werkstücks aus einem Ausgangswerkstück kann im sogenannten Nesting-Verfahren stattfinden. Somit wird das Einsatzspektrum des Verfahrens nochmals erweitert.
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Beim Herausarbeiten, insbesondere Heraustrennen, können mehrere Werkstücke aus einem Ausgangswerkstück erhalten werden. Mittels der Handhabungsvorrichtung kann aus den mehreren Werkstücken ein Werkstück ausgewählt und bewegt werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt ein weiteres Verfahrensstadium beim Einsatz der Vorrichtung gemäß 1
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3 ist eine Ansicht, mit der ein weiteres Verfahrensstadium dargestellt wird.
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4a und 4b sind Beispiele der mit der Vorrichtung gemäß 1–3 hergestellten Bauteile.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen Nachfolgend wird anhand der beigefügten Figuren eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben. Weitere in diesem Zusammenhang genannte Modifikationen können jeweils einzeln miteinander kombiniert werden, um neue Ausführungsformen auszubilden.
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In 1 wird anhand einer schematischen Darstellung eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsmaschine dargestellt. Die Bearbeitungsmaschine umfasst einen Maschinenbett/Maschinentisch 30 (Werkstückaufnahme), der eine Auflagefläche 31 aufweist, auf der Werkstücke aufgelegt und bearbeitet werden können. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Auflagefläche 31 zur Veranschaulichung als ebene Fläche dargestellt, welche gemäß einer Variante der hier beschriebenen Ausführungsform mit Vakuumöffnungen versehen ist.
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Die Auflagefläche kann jedoch gemäß einer weiteren Modifikation mit auf Trägerelementen (sogenannte Konsole) angeordneten Vakuumsaugern vorgesehen oder ausgebildet sein. Die Trägerelemente und/oder die Vakuumsauger können bewegbar ausgestaltet sein.
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Obwohl die anhand der Figuren beschriebene Ausführungsform auf eine stationäre Auflagefläche 31 gerichtet ist, können im Rahmen weiterer Ausführungsformen eine bewegbare Auflagefläche oder ein Förderelement, insbesondere ein Förderband, ein oder mehrere Förderriemen, ein oder mehrere Förderketten oder bewegbare Halteelemente anstelle der Auflagefläche am Maschinenbett 30 vorgesehen sein.
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Ferner umfasst die vorliegende Erfindung auch eine Ausführungsform, bei der an der Auflagefläche 31 Spannelemente angebracht oder aufgesetzt werden können, um die nachfolgend beschriebenen Werkstücke aufzunehmen und ggf. zu halten. Auch kann die Auflagefläche 31 mehrere Bereiche aufweisen, die unterschiedliche Auflageflächen oder unterschiedliche Halte- bzw. Klemmmechanismen aufweisen, um Werkstücke aufzunehmen und ggf. zu halten.
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Entlang des Maschinenbetts 30 sind in der vorliegenden Ausführungsform zwei Portaleinheiten vorgesehen, nämlich eine erste Portaleinheit 10 und eine zweite Portaleinheit 20. Beide Portaleinheiten 10, 20 sind entlang des Maschinenbetts 30 verfahrbar.
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Es ist ersichtlich, dass anstelle einer Portaleinheit (oder beider Portaleinheiten) auch eine Auslegereinheit eingesetzt werden kann, die lediglich an einer Längsseite des Maschinenbetts 30 angebracht ist. Dies betrifft sowohl die in der vorliegenden Ausführungsform dargestellte erste Portaleinheit 10 als auch die zweite Portaleinheit 20.
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Die Portaleinheit 10 umfasst einen Portalträger 11, der sich über das Maschinenbett 30 erstreckt. An dem Portalträger 11 ist eine erste verfahrbare Einheit 12 angebracht, die in der vorliegenden Ausführungsform eine Handhabungsvorrichtung 13 aufweist, welche entsprechend einem Roboterarm mehrgelenkig ausgebildet ist. Die Handhabungsvorrichtung 13 umfasst ferner eine Handhabungseinheit 14, bspw. einen Saugspanner, eines Werkstückgreifers, oder dergleichen, um, wie nachfolgend beschrieben, Werkstücke aufzunehmen, anzuheben und/oder zu bewegen.
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Ferner ist an der verfahrbaren Einheit 12 eine Bearbeitungsvorrichtung 15 vorgesehen, um Werkstücke im Rahmen eines Nesting-Verfahrens zu bearbeiten. Hierbei wird aus einem plattenförmigen Halbzeug ein Werkstück herausgeschnitten bzw. herausgefräst. Auch können aus einem plattenförmigen Werkstück mehrere Einzelelemente herausgearbeitet werden. Entsprechend sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei Werkstücke vorgesehen, nämlich ein Werkstück W1 und ein Werkstück W2, die aus einem gemeinsamen Ausgangswerkstück herausgeschnitten wurden.
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Das Bearbeitungsvorrichtung 15 ist in einer Werkzeugaufnahme (nicht im Detail dargestellt) der verfahrbaren Einheit 12 aufgenommen. Nachdem die verfahrbare Einheit 12 eine Werkzeugaufnahme umfasst, in der die Bearbeitungsvorrichtung 15 aufgenommen ist, ist es ferner möglich, die Bearbeitungsvorrichtung 15 gegen eine andere Bearbeitungsvorrichtung auszutauschen. Auf diese Weise können bspw. Bohrungen mit einem bestimmten Durchmesser in einem Werkstück hergestellt werden.
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Die zweite Portaleinheit 20 umfasst einen Träger 21, der sich über das Maschinenbett 30 erstreckt. An diesem Träger ist eine Extrudereinheit 22 angebracht, mit der eine pastöse Masse ausgebracht und im Zuge eines Schmelzschichtverfahrens ein dreidimensionaler Körper erzeugt werden kann.
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Die Extrudereinheit 22 umfasst einen Motor 23 zum Antrieb einer Extruderschnecke sowie einen Hauptkörper 24, der die Extruderschnecke aufnimmt. Der Hauptkörper 24 erstreckt sich in vertikaler Richtung. An einem zum Maschinenbett 30 weisenden Endabschnitt des Hauptkörpers 24 ist eine Düse 25 angebracht, welche Düse 25 eine Öffnung aufweist. Aus der Öffnung der Düse tritt die pastöse Masse aus.
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Anhand der 1–3 soll nachfolgend ein beispielhafter Verfahrensablauf erläutert werden.
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Zunächst wird ein in den Figuren nicht dargestelltes Ausgangswerkstück an der Auflagefläche 31 des Maschinenbetts 30 aufgelegt und mittels der Bearbeitungsvorrichtung 15 in plattenförmige Werkstücke W1 und W2 geteilt. Dieses Vorgehen wird im Rahmen eines Nesting-Verfahrens durchgeführt. Alternativ ist es auch möglich, mehrere Ausgangswerkstücke zur Herstellung der plattenförmigen Werkstücke W1 und W2 zu verwenden, oder die plattenförmigen Werkstücke W1 und W2 bereits mit der in den Figuren dargestellten Kontur an der Ablagefläche 31 des Maschinenbetts 30 aufzulegen.
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Mittels der Extrudereinheit 22 werden in einem weiteren Bereich der Auflagefläche 31 mehrere dreidimensionale Körper W3–W6 hergestellt, die im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel Zwischenstreben eines Tisches darstellen. Auf Grund des verwendeten 3D-Druckverfahrens (hier: Schmelzschichtverfahrens) können die Streben W3–W6 als Freiformkörper ausgebildet werden. Eine Fixierung der Streben W3–W6 kann an einer oder mehreren Platten (nicht dargestellt) angedruckt/angebracht werden.
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Nachfolgend wird die Handhabungsvorrichtung 13 eingesetzt, um zunächst das erste plattenförmige Werkstück W1 mittels der Handhabungseinheit 14 aufzunehmen und auf die Streben W3–W6 aufzusetzen. Hierzu wird zunächst das plattenförmige Werkstück W1 aufgenommen, dann die erste Portaleinheit 10 in Richtung der zweiten Portaleinheit 20 bewegt und nachfolgend das erste plattenförmige Werkstück W1 an Endabschnitte der Streben W3–W6 aufgelegt.
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Dies geschieht idealerweise, nachdem in einem abschließenden Verfahrensschritt an jeder der Streben W3–W6 nochmals eine Schicht der pastösen Masse aufgebracht wurde, die sich zum Zeitpunkt des Auflegens des ersten plattenförmigen Werkstücks W1 in einem noch nicht ausgehärteten Zustand befindet. Somit wird, nachdem das Aushärten der pastösen Masse nach dem Aufbringen des plattenförmigen Werkstücks W1 erfolgt, eine Haftverbindung zwischen dem plattenförmigen Werkstück W1 und den Streben W3–W6 hergestellt.
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Vorteilhafterweise sind am plattenförmigen Werkstück W1 an dessen zur Auflagefläche 31 weisenden Seite Bohrungen vorgesehen, in die die pastöse Masse der Streben W3–W6 eindringen kann. Diese können auch Durchgangsbohrungen sein, welche sowohl an der Ober- als auch Unterseite des Werkstücks W1 eine Öffnung aufweist.
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Das erste plattenförmige Werkstück W1 umfasst in der dargestellten Ausführungsform mehrere Bohrungen (ggf. obige Durchgangsbohrungen) an der in vertikaler Richtung nach oben weisenden Hauptfläche. Ausgehend von diesen Bohrungen werden in einem nachfolgenden Verfahrensschritt weitere Streben W7–W10 mittels der Extrudereinheit 22 ausgebildet. Die erste Portaleinheit 10 wird während dieses Vorgangs wieder in die Ausgangsstellung zurückgefahren (linke Seite in 1), sodass die zweite Portaleinheit 20 über das plattenförmige Werkstück W1 bewegt werden kann.
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Nachdem die weiteren Streben W7–W10 in einem Schmelzschichtverfahren hergestellt wurden, wird an deren in vertikaler Richtung nach oben weisenden Endabschnitten nochmals eine Schmelzschicht aufgebracht, die beim Aufbringen des zweiten plattenförmigen Werkstücks W2 noch nicht vollständig ausgehärtet wird. Somit wird das zweite plattenförmige Werkstück, welches durch die Handhabungsvorrichtung 13 mittels der Handhabungseinheit 14 aufgenommen wird, auf die weiteren Streben W7–W10 aufgelegt und aufgedrückt. Bei Aushärten der zuletzt aufgebrachten Schmelzschicht wird eine haftende Verbindung zwischen dem zweiten plattenförmigen Werkstück W2 und den Streben W7–W10 hergestellt.
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Der derart hergestellte Tisch ist in 4a dargestellt. Dieser konnte somit durch ein hybrides Verfahren gefertigt werden, bei dem Freiformkörper (Streben W3–W10) mittels eines Schmelzschichtverfahrens hergestellt werden, wohingegen einfache Elemente (die plattenförmigen Werkstücke W1 und W2) mit den Streben verbunden werden. Hierbei wird die pastöse Masse zur Ausbildung der Streben W3–W10 ferner als Haftmittel verwendet, um eine Verbindung zwischen den entsprechenden Elementen herzustellen.
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In 4b wird ein weiteres Beispiel dargestellt. Hierbei wird ein erstes, stangenförmiges Werkstück B1 mittels eines Schmelzschichtverfahrens hergestellt und nachfolgend ein plattenförmiges Werkstück B2 auf dieses aufgesetzt und mit diesem verbunden. Ausgehend vom plattenförmigen Werkstück B2 kann ein weiterer dreidimensionaler Körper B3 mit einem Schmelzschichtverfahren erzeugt werden, der ausgehend vom plattenförmigen Werkstück B2 kuppelförmig ausgebildet ist. Nachdem das plattenförmige Werkstück B2 einen größeren Durchmesser besitzt als das erste, stangenförmige Werkstück B1, kann ein Absatz hergestellt werden. Der Absatz kann mit konventionellen Verfahren nur aufwendig hergestellt werden.
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Auch wenn im Rahmen der zuvor beschriebenen Ausführungsform der Einsatz der pastösen Masse als Haftmittel beschrieben wurde, ist ersichtlich, dass für diesen Verfahrensschritt auch andere Verbindungstechniken oder Verbindungsmittel eingesetzt werden können. Beispielsweise können an den plattenförmigen Werkstücken Stifte mit einer Hinterschneidung oder einer Haltestruktur eingebracht werden, die nachfolgend von der pastösen Masse umformt werden. Auch ist es möglich, ein Haftmittel einzusetzen, um ein plattenförmiges Werkstück mit einer Strebe oder einem anderen im Schmelzschichtverfahren hergestellten Werkstück zu verbinden.
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Die Art und Ausgestaltung der beschriebenen Werkstücke W1–W10 bzw. B1–B3 ist beispielhaft. Neben plattenförmigen Werkstücken können auch Werkstücke verwendet werden, die mit einem spanenden Verfahren bearbeitet wurden, um bereits eine Struktur auszubilden.
