DE102016223244A1 - Verfahren und Vorrichtung zum generativen Fertigen eines dreidimensionalen Objekts und dreidimensionales Objekt - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum generativen Fertigen eines dreidimensionalen Objekts und dreidimensionales Objekt Download PDF

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Abstract

Verfahren (300) zum generativen Fertigen eines dreidimensionalen Objekts, insbesondere eines Bauteils, aus einer Schmelze (15), wobei die Schmelze (15) tröpfchenförmig und/oder strangförmig ausgetragen wird und wobei während und/oder nach dem Austragen (310) der Schmelze (15) eine Plasmabehandlung (320) der Schmelze (15) erfolgt.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einem Verfahren, einem Erzeugnis und einer Vorrichtung nach Gattung der unabhängigen Ansprüche.
  • Aus der DE 10 2013 003 167 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Gegenstandes durch generativen Aufbau aus wenigstens einem verfestigbaren Material bekannt.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren zum generativen Fertigen eines dreidimensionalen Objekts, ein dreidimensionales Objekt, sowie eine Vorrichtung zum generativen Fertigen eines dreidimensionalen Objekts vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
  • Es wird ein Verfahren zum generativen Fertigen eines dreidimensionalen Objekts, insbesondere eines Bauteils, aus einer Schmelze, wobei die Schmelze tröpfchenförmig und/oder strangförmig ausgetragen wird und wobei während und/oder nach dem Austragen der Schmelze eine Plasmabehandlung der Schmelze erfolgt.
  • Unter generativer Fertigung kann auch additive Fertigung oder das im Englischen sehr gebräuchliche rapid prototyping verstanden werden, wobei hierbei Bauteile schichtweise aus Kunststoffschmelzetropfen und/oder aus Kunststoffschmelzesträngen erzeugt werden. Unter anderem kann darunter Fused Deposition Modeling (FDM; zu Deutsch: Schmelzschichtung), Fused Filament Fabrication (FFF) oder 3D-Druckverfahren verstanden werden. Generative Fertigung bezeichnet unter anderem das schnelle und kostengünstige Fertigen von Modellen, Mustern, Prototypen, Werkzeugen und Endprodukten. Unter einer Schmelze kann die flüssige Phase eines Materials oder eines Stoffes bzw. eines Stoffgemisches verstanden werden. Unter einer Schmelze kann insbesondere eine Kunststoffschmelze verstanden werden. Unter einem Material, einem Stoff bzw. einem Stoffgemisch kann ein Kunststoff, eine Farbe, ein Verbund aus mehreren unterschiedlichen Kunststoffen oder ein Verbund aus Kunststoffen und Metallen, vorzugsweise Metallpartikeln, verstanden werden. Unter einer Plasmabehandlung kann die Behandlung eines Materials, insbesondere einer Oberfläche des Materials, mit einem Plasma verstanden werden. Die in einem Plasma entstehenden reaktiven Teilchen können vorteilhafterweise auf die Materialoberfläche gelenkt werden und unter Verwendung nicht schichtbildender Gase zu einer gezielten Behandlung der Oberfläche genutzt werden. Insbesondere bei polymeren Kunststoffen kann hierdurch zweckmäßigerweise ein Nachvernetzen der Oberfläche, das Entfernen schwach haftender niedermolekularer Verbindungen auf der Oberfläche, eine physikalische Modifizierung, wie beispielsweise Aufrauen, der Oberfläche durch den Teilchenbeschuss und eine chemische Aktivierung durch Erzeugung funktioneller Gruppen oder durch Oxidation der Oberfläche erreicht werden.
  • Weiterhin kann unter einer Plasmabehandlung auch eine Plasmapolymerisation und/oder plasmaunterstützte chemische Abscheidung dünner Schichten aus einer Gasphase verstanden werden. Ferner kann darunter auch die Nutzung einer von einem Plasma emittierten Vakuum-Ultra-Violett-Strahlung (VUV-Strahlung) verstanden werden, welche durch den Ultra-Violett-Anteil im Plasma plasmainitiierte Vernetzungsreaktionen auslösen kann. Hierbei kann die VUV-Strahlung vorteilhafterweise auf der Oberfläche eines Kunststoffs Bindungsbrüche und somit Molekülfragmente erzeugen, die wiederum mit einander oder mit ihrer Umgebung reagieren können.
  • Unter einer Plasmabehandlung kann des Weiteren der Einsatz eines Plasmas verstanden werden, um metallische Pulver und/oder Additive anzuschmelzen und mithilfe einer zum Plasma angeregten Gasströmung auf eine Oberfläche, wie z.B. auf ein Werkstück, zu transportieren. Hierbei können zweckmäßigerweise durch eine angeschmolzene metallische Phase und eine beim Aufprall frei werdende kinetische Energie dünne metallische Schichten auf die Oberfläche appliziert werden.
  • Das hier vorgestellte Verfahren hat den Vorteil, dass die tröpfchenförmig und/oder strangförmig ausgetragene Schmelze besser an bereits ausgetragenen Schmelzetröpfchen und/oder Schmelzesträngen haften und/oder sich mit diesen besser verbinden. Hierdurch kann eine Materialfestigkeit des dreidimensionalen Objekts erheblich verbessert werden. Insbesondere kann eine verbesserte Adhäsion zwischen verschiedenen Materialkomponenten, wie Kunststoff-Kunststoff- oder Kunststoff-Metall-Systeme, erreicht werden.
  • Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die Schmelze über eine Düse ausgetragen wird und danach erstarrt. Denn hierdurch lassen sich in besonders effizienter Weise Schmelzetröpfchen und/oder Schmelzestränge mit einer bestimmten Größe austragen, welche nach einer vorgebbaren, von Materialparametern abhängigen Zeit erstarren.
  • Indem die Schmelze auf ein Substrat, vorzugsweise auf ein Werkstück und/oder auf eine erstarrte Schmelze, ausgetragen wird, kann besonders einfach ein stabiles dreidimensionales Objekt bzw. Bauteil gefertigt werden.
  • Es ist ferner von Vorteil, wenn vor dem Austragen der Schmelze eine Plasmabehandlung des Substrats, vorzugsweise des Werkstücks und/oder der erstarrten Schmelze, erfolgt. Denn damit wird eine bessere Haftung der ausgetragenen Schmelze auf dem Substrat erreicht.
  • Es ist zweckmäßig, wenn sich während des Austragens der Schmelze die Düse relativ zu der bereits ausgetragenen Schmelze und/oder wenn sich das Substrat relativ zu der Düse derart verschiebt, sodass durch das tröpfchenweise und/oder strangweise Austragen der Schmelze das dreidimensionale Objekt aufgebaut wird. Hierdurch können nahezu beliebige dreidimensionale Objekte, Strukturen oder Bauteile hergestellt werden.
  • Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die Plasmabehandlung an einem Austrittsort der Schmelze aus der Düse erfolgt. Denn hierdurch kann die Schmelze bzw. deren Oberfläche sowohl lokal als auch zeitlich begrenzt behandelt werden, was darüber hinaus eine Überbehandlung des zu fertigenden Objekts vermeidet. Ferner kann hierdurch eine Fließfähigkeit der Schmelzetröpfchen und/oder Schmelzestränge zeitlich verlängert werden, da über die Plasmabehandlung auch ein Wärmeeintrag in die Schmelze stattfindet.
  • Des Weiteren ist es zweckmäßig, wenn die Plasmabehandlung nach einem Erstarren der Schmelze erfolgt. Denn hierdurch kann die Oberfläche der bereits erstarrten Schmelze gereinigt und/oder modifiziert werden, sodass nachfolgend darauf ausgetragene Schmelzetröpfchen und/oder Schmelzestränge besser darauf haften.
  • Es ist von Vorteil, wenn die Schmelze einen Kunststoff, ein Metall und/oder einen Verbund aus Kunststoff und Metall aufweist. Denn hierdurch lassen sich Bauteile mit vielfältigen, gezielt einstellbaren Materialeigenschaften fertigen. Es ist möglich, durch das Verfahren auch, vorzugsweise eingebettete, metallische Strukturen, wie Leiterbahnen, Verbindungselemente oder Antennen, zu erzeugen.
  • Der hier beschriebene Ansatz schafft zudem ein dreidimensionales Objekt, insbesondere ein Bauteil, welches plasmabehandelte Stränge und/oder plasmabehandelte Tröpfchen aus erstarrtem Material bzw. erstarrter Schmelze aufweist. Dieses dreidimensionale Objekt hat den Vorteil, dass es einerseits in einfacher Weise herstellbar ist und andererseits über eine hohe Materialfestigkeit verfügt.
  • Weiterhin ist es von Vorteil, wenn das dreidimensionale Objekt einen Füllfaktor von mehr als 74 %, vorzugsweise mehr als 80 %, bevorzugt mehr als 90 %, des erstarrten Materials aufweist. Denn hierdurch wird ein besonders stabiles und eine besonders hohe Materialfestigkeit aufweisendes Bauteil geschaffen. Unter Füllfaktor kann hierbei das Verhältnis zwischen einem Volumen der erstarrten Schmelze und einem Volumen des dreidimensionalen Objekts, welches aus der erstarrten Schmelze aufgebaut ist, verstanden werden.
  • Die zuvor genannten Vorteile gelten in entsprechender Weise auch für eine Vorrichtung zum generativen Fertigen eines dreidimensionalen Objekts.
  • Es ist insbesondere von Vorteil, wenn die Vorrichtung zum generativen Fertigen eines dreidimensionalen Objekts, insbesondere eines Bauteils, eine Düse zur tröpfchenförmigen und/oder strangförmigen Austragung einer Schmelze aufweist, wobei eine Plasmaeinheit zur Plasmabehandlung der Schmelze während und/oder nach der Austragung der Schmelze und/oder eines Substrats vor der Austragung der Schmelze vorgesehen ist. Denn hierdurch kann die Adhäsion zwischen den einzelnen ausgetragenen bzw. auszutragenden Schmelzetröpfchen und/oder Schmelzesträngen und/oder zwischen der Schmelze und dem Substrat verbessert werden.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Düse relativ zu der bereits ausgetragenen Schmelze zu bewegbar ist und/oder das Substrat, auf welchem die Schmelze ausgetragen wird, relativ zu der Düse zu bewegen. Hierdurch lässt sich besonders einfach ein dreidimensionales Objekt bzw. Bauteil fertigen.
  • Es ist ferner zweckmäßig, wenn die Vorrichtung eine Unterdruckeinheit, innerhalb welcher die Vorrichtung anordenbar ist oder an welche die Vorrichtung anschließbar ist, aufweist. Denn durch einen von der Unterdruckeinheit bereitgestellten Unterdruck können Luftsauerstoff, Wasserdampf und/oder andere durch die Plasmabehandlung entstehenden Abgase, wie beispielsweise Ausdünstungen aus dem Material oder Reaktionsprodukte mit dem Plasma, abgeführt werden. Somit lassen sich Umgebungsbedingungen der Vorrichtung besser kontrollieren und zuvor genannte parasitäre Reaktionen minimieren.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum generativen Fertigen eines dreidimensionalen Objekts gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    • 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum generativen Fertigen eines dreidimensionalen Objekts gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
    • 3 eine schematische Darstellung einer rasterelektronenmikroskopischen Aufnahme eines Querschnitts eines dreidimensionalen Objekts gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
    • 4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum generativen Fertigen eines dreidimensionalen Objekts gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 1 zum generativen Fertigen eines dreidimensionalen Objekts gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Vorrichtung 1 weist eine Schmelzeinheit 6 und eine Austragseinheit 20 auf. In der Schmelzeinheit 6 wird ein Kunststoffgranulat 10 durch eine Schnecke 5 in Richtung der Austragseinheit 20 transportiert. Hierbei wird das Kunststoffgranulat 10 aufgeschmolzen, sodass an einer Zuführungsleitung 28, die die Schmelzeinheit 6 mit der Austragseinheit 20 verbindet, eine Schmelze bzw. Kunststoffschmelze 15 vorliegt.
  • Die Austragseinheit 20 weist eine Düsenkammer 29 mit einer Düse 25 auf, die durch ein Nadelventil 26 verschließbar ausgestaltet ist. Das Nadelventil 26 wird durch einen Aktor 27 angetrieben, wodurch die Düse 25 geöffnet und geschlossen werden kann. Der Aktor 27 kann als Piezoaktor ausgeführt sein. Die Zuführungsleitung 28 führt die Kunststoffschmelze 15 in die Düsenkammer 29. Wird nun der Aktor 27 durch eine externe, hier nicht gezeigte Steuervorrichtung angesteuert und bekommt einen Steuerbefehl zum Öffnen der Düse 25, so wird das Nadelventil 26 angehoben und die Düse 25 öffnet sich. Nun kann die Kunststoffschmelze 15 aus der Düse 25 austreten und auf ein Substrat 30 ausgetragen werden. Das Substrat 30 kann hierbei auf einem bewegbaren Werkstückträger 35 gelagert sein. Indem der Werkstückträger in allen die Raumrichtungen bewegbar ist, kann die Kunststoffschmelze 15 beispielsweise zuerst flächig auf das Substrat 30 ausgetragen werden. Anschließend, nach Aushärten der flächig ausgetragenen Kunststoffschmelze 15 kann eine weitere Schicht Kunststoffschmelze 15 auf die bereits ausgehärtete Kunststoffschmelze 15 ausgetragen werden. Somit kann nach und nach ein dreidimensionales Objekt bzw. Bauteil gefertigt werden.
  • Das Austragen der Kunststoffschmelze 15 über die Düse 25 kann tröpfchenförmig und/oder strangförmig erfolgen. Das heißt, dass einzelne Tröpfchen oder Stränge aus der Kunststoffschmelze 15 auf das Substrat 30 oder auf oder neben bereits ausgebrachte Tröpfchen oder Stränge aus Kunststoffschmelze 15 ausgetragen werden. Da die Kunststoffschmelze 15 zum Zeitpunkt des Austragens noch in flüssiger bzw. geschmolzener Phase vorliegt, kann die Kunststoffschmelze 15 mit der bereits ausgetragenen Kunststoffschmelze 15 verschweißen. Hierdurch wird in dem dreidimensionalen Objekt bzw. Bauteil eine gute Stabilität erreicht.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung einer alternativen Vorrichtung 100 zum generativen Fertigen eines dreidimensionalen Objekts gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Die Vorrichtung 100 weist in ähnlicher Weise wie die Vorrichtung 1 aus 1 eine Schmelzeinheit 6 sowie eine Austragseinheit 20 auf. Über die Schmelzeinheit 6 wird Kunststoffschmelze 15 in eine Düsenkammer 29 eingebracht. Die Kunststoffschmelze 15 kann über eine Düse 25 beispielsweise auf ein Substrat 30 ausgetragen werden. Die Düse 25 wird über einen Stempel 126 geöffnet oder verschlossen. Der Stempel 126 kann hierbei über eine externe, hier nicht dargestellte Steuereinheit angesteuert werden. Alternativ kann die Düse durch ein Nadelventil 26 geöffnet und geschlossen werden.
  • Das Substrat 30 kann hierbei auf einem in drei Raumrichtungen bewegbaren Werkstückträger 35 gelagert sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Düse 25 bewegbar ausgestaltet sein. Hierdurch kann bei einem Austragungsvorgang die Kunststoffschmelze 15 beispielsweise tröpfchenförmig oder strangförmig auf das Substrat 30 oder auf bereits ausgetragene und wenigstens teilweise ausgehärtete Kunststoffschmelze 15 ausgetragen werden. Hierdurch lassen sich nahezu beliebige dreidimensionale Strukturen, Objekte oder Bauteile herstellen.
  • Weiterhin weist die Vorrichtung 100 eine Plasmaeinheit 40 auf. Die Plasmaeinheit 40 ist eingerichtet, ein Plasma 45 zu erzeugen. Das Plasma 45 kann beispielsweise aus zugeführten Gasen, wie Stickstoff, Sauerstoff, oder anderen Präkursoren erzeugt werden. Die Plasmaeinheit 40 weist bevorzugt eine Plasmateileinheit 41 auf, welche an der Austragseinheit 20 angeordnet ist. Die Plasmateileinheit 41 führt das Plasma 45 der Austragseinheit 20 zu, wo es am Ort der Düse 25 ausströmt. Dies kann beispielsweise über eine kombinierte Plasma-Schmelz-Düse 125 realisiert sein, durch welche die Kunststoffschmelze 15 bei gleichzeitiger Behandlung mit dem Plasma 45 ausgetragen wird.
  • In einer alternativen Ausgestaltungsform der Erfindung weist die Plasmaeinheit 40 eine Plasmateileinheit 42 auf, welche räumlich getrennt von der Austragseinheit 20 angeordnet ist. Die alternative Plasmateileinheit 42 weist ebenfalls eine Plasmadüse 43 aus. Über die Plasmadüse 43 kann die alternative Plasmateileinheit 42 eine Oberfläche eines unter der Plasmadüse 43 vorbeigeführten Substrats 30 mit dem Plasma 45 behandeln, bevor eine Kunststoffschmelze 15 auf dem Substrat 30 ausgetragen wird. Hierfür kann das Substrat 30 durch den Werkstückträger 35 in Bewegungsrichtung des Pfeils 70 unter der Plasmadüse 43 vorbeigeführt werden, sodass nachfolgend durch die Düse 25 der Austragseinheit 20 die Kunststoffschmelze 15 auf die mit Plasma 45 vorbehandelten Bereiche auf dem Substrat 30 und/oder auf der bereits ausgetragenen und wenigstens teilweise ausgehärteten Kunststoffschmelze 15 ausgetragen werden kann.
  • In einer weiteren alternativen Ausführungsform kann die Vorrichtung 100 an eine Unterdruckeinheit bzw. Unterdruckkammer 60 angeschlossen werden, sodass die Austragung der Kunststoffschmelze 15 und/oder die Behandlung der Kunststoffschmelze 15 während oder nach der Austragung mit dem Plasma 45 und/oder die Behandlung des Substrats 30 mit dem Plasma 45 in einer Unterdruck-Atmosphäre stattfinden kann.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die Vorrichtung 100 eine Strahlungsquelle 50 aufweisen, mit welcher das Substrat 30 und/oder die bereits ausgetragene Kunststoffschmelze 15 mit Strahlung (UV, VUV, etc.) behandelt werden kann, um eine bessere Haftung der Kunststoffschmelze 15 auf bereits ausgetragener, wenigstens teilweise ausgehärteter Kunststoffschmelze 15 und/oder auf dem Substrat 30 zu erreichen.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die Vorrichtung 100 eine Zugabevorrichtung 51 aufweisen, durch welche das Substrat 30 und/oder die bereits ausgetragene Kunststoffschmelze 15 mit oder ohne Plasmaunterstützung mit Pulvern und/oder Additiven versehen werden kann, um eine bessere Haftung der Kunststoffschmelze 15 auf bereits ausgetragener, wenigstens teilweise ausgehärteter Kunststoffschmelze 15 und/oder auf dem Substrat 30 zu erreichen.
  • Alternativ oder zusätzlich können an der Austragseinheit 20 befindliche Plasmateileinheiten 41 und davon räumliche getrennte Plasmateileinheiten 42 und/oder Strahlungsquellen 50 kombiniert werden.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung einer rasterelektronenmikroskopischen Aufnahme 200 eines Querschnitts eines dreidimensionalen Objekts gemäß einem Ausführungsbeispiel. Daneben ist ein vergrößerter Ausschnitt 201 der Aufnahme 200 dargestellt. Auf dem Ausschnitt 201 sind Bruchkanten ausgetragener Stränge 205 aus ausgehärteter Kunststoffschmelze 15 zu sehen. Die Stränge 205 sind nebeneinander und in mehreren Lagen 210, 220, 230 übereinander angeordnet. Weiterhin sind die Stränge 205 miteinander verschmolzen, was an Grenzflächen 245 deutlich wird. Zwischen den Strängen 205 sind Hohlräume 250 zu sehen. Durch die Behandlung der Kunststoffschmelze 15 vor, während und/oder nach dem Austragen wird die Haftung der Kunststoffstränge 205 verbessert, wodurch die Grenzflächen 245 vergrößert und eine Größe und eine Anzahl der Hohlräume 250 verkleinert. Somit vergrößert sich auch der Füllfaktor des dreidimensionalen Objekts, was sich insgesamt positiv auf die Stabilität des dreidimensionalen Objekts auswirkt.
  • 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 300 zum generativen Fertigen eines dreidimensionalen Objekts gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • Das Verfahren 300 kann beispielsweise im Zusammenhang mit einem vorangehend anhand einer in 2 beschriebenen Vorrichtung durchgeführt werden. Hierbei wird in einem Schritt 310 eine Kunststoffschmelze durch eine Düse 25 ausgetragen. Das Austragen der Kunststoffschmelze 15 kann hierbei in Tröpfchenform und/oder in Strangform erfolgen. Während des Schritts 310 erfolgt in einem Schritt 320 eine Plasmabehandlung der ausgetragenen Kunststoffschmelze 15. Hierbei wird über eine Plasmadüse 43 ein Plasma 45 auf die ausgetragene Kunststoffschmelze 15 geleitet. Die Plasmadüse 43 ist hierbei am Ort der Düse 25 angeordnet. Die Plasmadüse 43 kann hierbei als die Düse 25 einschließender Ringspalt ausgeführt sein. Weiterhin kann die Plasmadüse 43 derart ausgeführt sein, dass die Plasmadüse 43 mehrere Austrittslöcher aufweist, die, vorzugsweise konzentrisch, um die Düse 25 angeordnet sind.
  • Die Schritte 310, 320 können gleichzeitig durchgeführt werden. Ferner können die Schritte 310, 320 fortlaufend durchgeführt werden.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Schritt 320 alternativ oder zusätzlich nach dem Schritt 310 des Austragens der Kunststoffschmelze 15 ausgeführt werden.
  • Alternativ oder zusätzlich kann in einem optionalen Schritt 305 des Verfahrens 300 ein Substrat 30, auf welches die Kunststoffschmelze 15 ausgetragen wird, mit dem Plasma 45 behandelt werden. Dies kann über die Plasmadüse 43 erfolgen, die am Ort der Düse 25 angeordnet ist. Optional ist es möglich, dass der Schritt 305 über eine Plasmadüse 43 einer externen Plasmaeinheit 42 erfolgt, welche nicht am Ort der Düse 25 angeordnet ist.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können in einem optionalen Schritt 330 weitere Hilfsstoffe, wie Pulver oder Additive oder in Form von Präkursoren oder Hilfsgasen, vor, während und/oder nach dem Austragen der Kunststoffschmelze 15 mit oder ohne Plasmaunterstützung auf die Kunststoffschmelze 15 und/oder das Substrat 30 appliziert werden..
  • Alternativ oder zusätzlich kann in einem Schritt 335 eine Strahlungsbehandlung der ausgetragenen Kunststoffschmelze 15 und/oder des Substrats 30 erfolgen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102013003167 A1 [0002]

Claims (13)

  1. Verfahren (300) zum generativen Fertigen eines dreidimensionalen Objekts, insbesondere eines Bauteils, aus einer Schmelze (15), wobei die Schmelze (15) tröpfchenförmig und/oder strangförmig ausgetragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass während und/oder nach dem Austragen (310) der Schmelze (15) eine Plasmabehandlung (320) der Schmelze (15) erfolgt.
  2. Verfahren (300) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze (15) über eine Düse (25) ausgetragen wird und danach erstarrt.
  3. Verfahren (300) nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze (15) auf ein Substrat (30), vorzugsweise auf ein Werkstück und/oder auf eine erstarrte Schmelze(15), ausgetragen wird.
  4. Verfahren (300) nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Austragen der Schmelze (15) eine Plasmabehandlung (320) des Substrats (30) erfolgt.
  5. Verfahren (300) nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass während des Austragens (310) der Schmelze (15) die Düse (25) sich relativ zu der bereits ausgetragenen Schmelze (15) und/oder dass das Substrat (30) sich relativ zu der Düse (25) derart verschiebt, dass durch das tröpfchenweise und/oder strangweise Austragen (310) der Schmelze (15) das dreidimensionale Objekt aufgebaut wird.
  6. Verfahren (300) nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Plasmabehandlung (320) an einem Austrittsort der Schmelze (15) aus der Düse (25) erfolgt.
  7. Verfahren (300) nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Plasmabehandlung (320) nach einem Erstarren der Schmelze (15) erfolgt.
  8. Verfahren (300) nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze (15) einen Kunststoff, ein Metall und/oder einen Verbund aus Kunststoff und Metall aufweist.
  9. Dreidimensionales Objekt, insbesondere Bauteil hergestellt nach einem Verfahren (300) nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass das dreidimensionale Objekt plasmabehandelte Stränge und/oder plasmabehandelte Tröpfchen aus erstarrtem Material aufweist.
  10. Dreidimensionales Objekt nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass das dreidimensionale Objekt einen Füllfaktor von mehr als 74 %, vorzugsweise mehr als 80 %, bevorzugt mehr als 90 %, des erstarrten Materials aufweist.
  11. Vorrichtung (100) zur Durchführung eines Verfahrens (300) zum generativen Fertigen eines dreidimensionalen Objekts, insbesondere nach einem der Ansprüche 1-8, mit einer Düse (25) zur tröpfchenförmigen und/oder strangförmigen Austragung (310) einer Schmelze(15), gekennzeichnet durch eine Plasmaeinheit (40, 41, 42) zur Plasmabehandlung (320) der Schmelze (15) während und/oder nach der Austragung (310) der Schmelze (15) und/oder eines Substrats (30) vor der Austragung (310) der Schmelze(15).
  12. Vorrichtung (100) nach Anspruch 11 gekennzeichnet durch eine Antriebseinheit die dazu eingerichtet ist, die Düse (25) relativ zu der bereits ausgetragenen Schmelze (15) zu bewegen und/oder ein Substrat (30), auf welchem die Schmelze (15) ausgetragen wird, relativ zu der Düse (25) zu bewegen.
  13. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 11-12 gekennzeichnet durch eine Unterdruckeinheit (60), innerhalb welcher die Vorrichtung (100) anordenbar ist oder an welche die Vorrichtung (100) anschließbar ist.
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