DE102017122944A1 - Device for the formation of solids - Google Patents
Device for the formation of solids Download PDFInfo
- Publication number
- DE102017122944A1 DE102017122944A1 DE102017122944.2A DE102017122944A DE102017122944A1 DE 102017122944 A1 DE102017122944 A1 DE 102017122944A1 DE 102017122944 A DE102017122944 A DE 102017122944A DE 102017122944 A1 DE102017122944 A1 DE 102017122944A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- unit
- application
- heating
- cooling
- application unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/10—Processes of additive manufacturing
- B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
- B29C64/227—Driving means
- B29C64/236—Driving means for motion in a direction within the plane of a layer
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
- B29C64/227—Driving means
- B29C64/241—Driving means for rotary motion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
- B29C64/295—Heating elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
- B29C35/02—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
- B29C35/04—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould using liquids, gas or steam
- B29C35/045—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould using liquids, gas or steam using gas or flames
- B29C2035/046—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould using liquids, gas or steam using gas or flames dried air
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
- B29C35/02—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
- B29C35/08—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation
- B29C35/0805—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation
- B29C2035/0855—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation using microwave
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
- B29C35/16—Cooling
- B29C2035/1658—Cooling using gas
- B29C2035/1666—Cooling using gas dried air
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
- B29C35/02—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
- B29C35/16—Cooling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
Abstract
Die Erfindung umfasst eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ausbildung von Volumenkörpern, insbesondere von Möbelstücken, durch additiven Materialauftrag. Insbesondere weist die Vorrichtung einen Träger, auf dem der Volumenköper ausgebildet wird, eine Auftragungseinheit zum Aufbau des Volumenkörpers auf dem Träger durch additiven Auftrag von Material, und eine Kühleinheit und eine Heizeinheit auf. The invention comprises an apparatus and a method for forming solid bodies, in particular pieces of furniture, by additive material application. In particular, the apparatus comprises a support on which the bulk body is formed, a plotting unit for constructing the bulk body on the support by additive application of material, and a cooling unit and a heating unit.
Description
GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ausbildung von Volumenkörpern, insbesondere von oder für Elemente aus dem Bereich der Möbel- oder Bauelementeindustrie.The present invention relates to a device for forming solid bodies, in particular of or for elements in the field of furniture or component industry.
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Es ist die
Derartige Verfahren erfreuen sich einer wachsenden Beliebtheit. Die zunehmende Wirtschaftlichkeit und industrielle Anwendbarkeit lässt das 3D-Drucken nicht nur bei der Prototypenentwicklung eine immer wichtigere Rolle einnehmen. Auch im Bereich individueller Fertigung bieten die Möglichkeiten des 3D-Druckens interessante Perspektiven. Dies betrifft vor allem auch Prototypen und Einzelanfertigungen von Möbelstücken und anderen Elementen aus der Bauelementeindustrie.Such methods are enjoying increasing popularity. The increasing economy and industrial applicability makes 3D printing more and more important not only in prototype development. Also in the field of individual production, the possibilities of 3D printing offer interesting perspectives. This applies above all to prototypes and custom-made furniture and other elements of the component industry.
Bei dem Schmelzschichtverfahren (FDM- oder FFF-Verfahren) wird hierbei etwa ein zu verarbeitender Kunststoff aufgeschmolzen und schichtweise auf einen Träger beziehungsweise schon ausgebildete Schicht Kunststoff aufgeschichtet.In the case of the melt-layer method (FDM or FFF method), a plastic to be processed is melted in this case and stacked in layers on a carrier or already formed layer of plastic.
Um in einem solchen 3D-Druckverfahren auch komplizierte Geometrien mit hoher Genauigkeit ausbilden zu können, ist die Temperatur, bei welcher diese Aufbringung stattfindet, neben der Auftragungsgeschwindigkeit von großer Bedeutung. Ferner ist nicht nur die Temperatur, mit der eine zusätzliche Lage aufgebracht wird von Bedeutung, sondern auch die Temperatur der schon aufgebrachten Schichten. Hierbei gibt es im Stand der Technik verschiedene Herausforderungen.In order to be able to form complicated geometries with high accuracy in such a 3D printing process, the temperature at which this application takes place, in addition to the application speed of great importance. Furthermore, not only the temperature at which an additional layer is applied is important, but also the temperature of the already applied layers. There are various challenges in the prior art.
Ist die Temperatur der aufgebrachten Schicht zu gering, so kann die Wärme des aufzubringenden Materials unter Umständen nicht ausreichen, die schon aufgebrachte Schicht ausreichend zu erwärmen. Als Folge verbindet sich das aufzubringende Material nicht oder nicht ausreichend mit der aufgebrachten Schicht, und es kann zu Ablösungen oder zumindest zu einer Instabilität des zu erzeugenden Bauteils kommen.If the temperature of the applied layer is too low, the heat of the material to be applied may not be sufficient to sufficiently heat the already applied layer. As a result, the material to be applied does not or not sufficiently bond with the applied layer, and it may lead to delamination or at least to instability of the component to be produced.
Ist die Temperatur der aufgebrachten Schicht zu heiß, so kann die zusätzliche Wärme der aufzubringenden Schicht dazu führen, dass sich diese Schichten zwar verbinden, sich jedoch etwa unter Einfluss der Schwerkraft weiter verformen und somit nicht mehr die eigentlich gewünschte Geometrie darstellen. Neben ästhetischen und strukturellen Schwächen führt dies zu einer weiteren Herausforderung. Die Steuerung des 3D-Druckers bemerkt eine derartige Verformung in der Regel nicht. Eine nächste, darüber aufzubringende Schicht wird somit mit einem größeren Abstand zu der darunterliegenden, verformten Schicht aufgebracht. Dies führt zu einem Absacken dieser neuen Schicht und somit zu einer noch schlechteren Kontrolle der Geometrie des zu erstellenden Bauteils. Dieser Effekt kann sich mit weiteren Schichten, die aufgebracht werden, weiter verstärken.If the temperature of the applied layer is too hot, then the additional heat of the layer to be applied may lead to these layers joining, but they continue to deform under the influence of gravity and thus no longer represent the actual desired geometry. In addition to aesthetic and structural weaknesses, this leads to another challenge. The controller of the 3D printer usually does not notice such deformation. A next layer to be applied over is thus applied at a greater distance from the underlying, deformed layer. This leads to a sagging of this new layer and thus to an even worse control of the geometry of the component to be created. This effect can be further enhanced with further layers being applied.
Somit ist es im Stand der Technik nicht immer möglich, bei einem 3D-Druckverfahren komplizierte Geometrien mit hoher Genauigkeit auszubilden.Thus, it is not always possible in the prior art to form complicated geometries with high accuracy in a 3D printing process.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNGPRESENTATION OF THE INVENTION
Der vorliegenden Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung bereit zu stellen, die in der Lage ist, geometrisch komplexe Volumenkörper durch ein additives Herstellungsverfahren mit einer hohen Genauigkeit zu erzeugen.It is therefore an object of the present invention to provide an apparatus which is capable of producing geometrically complex bodies by an additive manufacturing method with a high accuracy.
Hierzu stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bereit. Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angeführt.For this purpose, the present invention provides a device according to
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass die oben beschriebenen Herausforderungen im Stand der Technik vor allem dadurch begründet sind, dass eine aufgebrachte Schicht, auf die eine neue Schicht aufgebracht werden soll, beziehungsweise eine aufgebrachte Schicht, auf die zuvor eine neue Schicht aufgebracht wurde, eine Temperatur aufweist, die nicht manipuliert wird, auch wenn diese Temperatur zu niedrig beziehungsweise zu hoch ist.The invention is based on the idea that the above-described challenges in the prior art are primarily due to the fact that an applied layer to which a new layer is to be applied, or an applied layer to which a new layer has previously been applied, has a temperature that is not tampered with, even if that temperature is too low or too high.
Die vorliegende Erfindung macht sich diese Erkenntnis zu Nutze und stellt eine Vorrichtung zur Ausbildung von Volumenkörpern bereit, die eine Kühleinheit und eine Heizeinheit aufweist, wobei die Wirkstelle der Kühleinheit und/oder die Wirkstelle der Heizeinheit um die Auftragseinheit variabel ist.The present invention takes advantage of this finding and provides a device for forming solid bodies having a cooling unit and a heating unit, wherein the active site of the cooling unit and / or the effective point of the heating unit is variable around the applicator unit.
Insbesondere weist die Vorrichtung zur Ausbildung von Volumenkörpern, insbesondere von Möbelstücken, durch additiven Materialauftrag dabei auf: Einen Träger, auf dem der Volumenköper ausgebildet wird, eine Auftragungseinheit, zum Aufbau des Volumenkörpers auf dem Träger durch additiven Auftrag von Material, wobei das Material insbesondere teilweise aus Holzmaterial, wie Holzschaum, Holzmehl, Sägespäne oder Ähnlichem, einer metallischen oder mineralischen Paste, oder Kunststoff ausgebildet ist, eine Kühleinheit zum Kühlen eines Abschnitts des Volumenkörpers und eine Heizeinheit zum Erwärmen eines Abschnitts des Volumenkörpers.In particular, the device for the formation of solids, in particular pieces of furniture, by additive material application thereby: A carrier on which the volume body is formed, a application unit to build up the volume body on the support by additive application of material, the material in particular partially is formed of wood material such as wood foam, wood flour, sawdust or the like, a metallic or mineral paste, or plastic, a cooling unit for cooling a section of the volume body and a heating unit for heating a portion of the volume body.
Es ist bevorzugt, dass die Heizeinrichtung eingerichtet und/oder angeordnet ist, einen Abschnitt des Volumenkörpers zu erwärmen, auf den durch die Auftragseinheit ein Materialauftrag stattfinden soll. Gemäß einer Ausführungsform soll die Kühleinrichtung eingerichtet und/oder angeordnet sein, einen Abschnitt des Volumenkörpers zu kühlen, auf den durch die Auftragseinheit ein Materialauftrag aufgetragen wurde.It is preferred that the heating device is set up and / or arranged to heat a portion of the volume on which a material application is to take place by the application unit. According to one embodiment, the cooling device should be set up and / or arranged to cool a section of the volume on which a material application has been applied by the application unit.
Durch diese erfindungsgemäße Vorrichtung kann ein Bereich auf dem Volumenkörper um die Auftragungseinheit nach Bedarf erwärmt oder gekühlt werden.By means of this device according to the invention, an area on the volume body around the application unit can be heated or cooled as required.
Die „Auftragungseinheit“ im Sinne dieser Anmeldung ist auf jedwede Einheit bzw. Einrichtung gerichtet, mit der ein additives Verfahren zur Ausbildung von Volumenkörpern durchgeführt werden kann.The "application unit" in the context of this application is directed to any unit or device with which an additive method for forming solids can be carried out.
Der Begriff „Volumenkörper“ ist dabei als ein struktureller Körper zu verstehen, dessen Dimensionen über eine Beschichtung bestehend aus einem flüssigen oder festen Beschichtungsmaterial oder eine bedruckte Oberfläche hinausgehen. Insbesondere soll der Volumenkörper eine Dicke von mindestens 500µm aufweisen.The term "solid" is to be understood as a structural body whose dimensions go beyond a coating consisting of a liquid or solid coating material or a printed surface. In particular, the volume body should have a thickness of at least 500 μm.
Insbesondere handelt es sich bei dem additiven Werkstoff zum Ausbilden von Volumenkörpern um ligninhaltiges Material wie Holzmaterial, insbesondere Holzschaum, Holzmehl, Schleifstaub, Sägespäne, Zellulose oder Ähnliches. Ferner kann es sich beim additiven Werkstoff um Metallpasten oder - Schäume, Kunststoffpasten oder -schäume, pastöses Material oder elektrisch leitende Materialien wie Kupferpaste oder einen elektrisch leitenden Kunststoff bzw. elektrisch leitende Biomaterialien und Bio-Kunststoffe handeln. Eine weitere Alternative ist ein kohlefaserhaltiger Werkstoff. Ferner können thermoplastische, duroplastische oder elastomere Kunststoffe zum Einsatz kommen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf den Einsatz einer bestimmten Materialart beschränkt. Auch kann das Ausbilden eines Volumenkörpers abschnittsweise mit verschiedenen Materialien erfolgen oder die Materialien werden vor deren Auftrag gemischt. In weiteren Ausführungsformen ist vorgesehen, als Material zum Ausbilden von Volumenkörpern Aluschaum, Kunststoffschaum, usw. zu verwenden, insbesondere zum Ausbilden von Leichtbauplatten.In particular, the additive material for forming volumetric bodies is lignin-containing material such as wood material, in particular wood foam, wood flour, grinding dust, sawdust, cellulose or the like. Furthermore, the additive material may be metal pastes or foams, plastic pastes or foams, pasty material or electrically conductive materials such as copper paste or an electrically conductive plastic or electrically conductive biomaterials and bio-plastics. Another alternative is a carbon fiber-containing material. Furthermore, thermoplastic, thermosetting or elastomeric plastics can be used. However, the present invention is not limited to the use of a particular type of material. Also, the formation of a solid can be done in sections with different materials or the materials are mixed before their order. In further embodiments, it is provided to use aluminum foam, plastic foam, etc., as the material for forming solid bodies, in particular for forming lightweight panels.
Es ist bevorzugt, dass der Wirkbereich der Kühleinheit und/oder der Wirkbereich der Heizeinheit um die Auftragseinheit verstellbar ist/sind. Somit kann der jeweilige Wirkbereich entsprechend der Bewegung der Auftragseinheit nachgeführt werden.It is preferred that the effective range of the cooling unit and / or the effective range of the heating unit is / are adjustable around the application unit. Thus, the respective effective range can be tracked according to the movement of the application unit.
Bevorzugt ist die Kühleinheit dabei derart ausgestaltet, einen Bereich des Volumenkörpers zu kühlen, auf den die Auftragungseinheit zuvor Material aufgetragen hat, oder die Heizeinheit ist derart ausgestaltet, einen Bereich des Volumenkörpers zu erwärmen, auf den die Auftragungseinheit anschließend Material aufträgt. Somit kann ein Verformen des Volumenkörpers nach dem Auftragen verhindert werden, beziehungsweise eine gute Verbindung von aufgetragener Schicht und aufzutragendem Material zu gewährleisten.In this case, the cooling unit is preferably designed to cool a region of the volume body to which the application unit has previously applied material, or the heating unit is designed to heat a region of the volume body to which the application unit subsequently applies material. Thus, a deformation of the volume body after application can be prevented, or to ensure a good connection between the applied layer and the material to be applied.
Weiter bevorzugt sind die Kühleinheit oder die Heizeinheit konzentrisch um die Auftragungseinheit angeordnet, um somit variabel einen Bereich um die Auftragungseinheit herum zu Kühlen beziehungsweise zu Erwärmen. Eine konzentrische Anordnung von Kühleinheit oder Heizeinheit können einen einfacheren Aufbau der Vorrichtung ermöglichen.More preferably, the cooling unit or the heating unit is arranged concentrically around the application unit so as to variably cool or heat an area around the application unit. A concentric arrangement of cooling unit or heating unit may allow a simpler construction of the device.
Weiterhin kann die Kühleinheit oder die Heizeinheit mehrere Elemente zum Kühlen beziehungsweise Heizen um die Auftragungseinheit angeordnet aufweisen, die jeweils derart ausgestaltet sind, einzeln eine Kühlfunktion beziehungsweise eine Heizfunktion bereitzustellen. In diesem Fall muss es keine beweglichen Teile relativ zu der Auftragungseinheit geben. Dies ermöglicht eine wartungsarme Vorrichtung, die trotzdem erfindungsgemäß einzelne gewünschte Bereiche des Volumenkörpers erwärmt beziehungsweise kühlt.Furthermore, the cooling unit or the heating unit may have a plurality of elements for cooling or heating arranged around the application unit, each of which is configured to provide a cooling function or a heating function individually. In this case, there need be no moving parts relative to the application unit. This makes possible a low-maintenance device which nevertheless, according to the invention, heats or cools individual desired regions of the volume body.
Alternativ oder zusätzlich können die Kühleinheit oder die Heizeinheit rotierbar um die Auftragungseinheit herum angeordnet sein, so dass diese in der Lage sind, variabel einen Bereich auf dem Volumenkörper um der Auftragungseinheit zu kühlen oder zu heizen.Alternatively or additionally, the cooling unit or heating unit may be rotatably disposed around the application unit so as to be capable of variably cooling or heating an area on the volume around the application unit.
Somit kann es möglich sein, ein einteiliges Kühlelement oder Heizelement zu verwenden, das dann durch eine Rotation relativ zu der Auftragungseinheit bewegbar ist. Dies kann den Vorteil von verringerten Kosten bringen, insbesondere bei aufwendigen Kühlelementen beziehungsweise Heizelementen. So kann die Kühleinheit etwa ein Wirbelstromrohr sein, das in der Lage ist, den Volumenkörper durch einen gekühlten Luftstrom zu Kühlen.Thus, it may be possible to use a one-piece cooling element or heating element, which is then movable by rotation relative to the application unit. This can bring the advantage of reduced costs, especially in complex cooling elements or heating elements. For example, the cooling unit may be an eddy current tube capable of cooling the bulk body by a cooled airflow.
Die Verwendung eines Wirbelstromrohrs hat hier den Vorteil, dass kein weiteres Kühlaggregat mit Wärmetauscher oder Kompressor verwendet werden muss, und das der somit erzeugte Luftstrom eine Temperatur von -40° C erreichen kann, was mit anderen Kühleinheiten nur mit deutlich größerem Aufwand zu erreichen ist.The use of an eddy current tube here has the advantage that no further cooling unit with heat exchanger or compressor must be used, and that the air flow thus generated can reach a temperature of -40 ° C, which can be achieved with other cooling units only with much greater effort.
Die Heizeinheit kann bevorzugt zumindest ein Heizelement aufweisen, das in der Lage ist, den Volumenkörper durch Wärmestrahlung zu Heizen. Die Verwendung von Wärmestrahlung erzeugt primär keinen Luftstrom, so dass, gerade bei filigranen Volumenkörpern, keine Verformung dadurch stattfinden kann. Auch das Erwärmen des Volumenkörpers mittels Mikrowellen ist in diesem Zusammenhang möglich.The heating unit may preferably comprise at least one heating element capable of heating the solid by thermal radiation. The use of heat radiation primarily does not generate any air flow, so that, especially with filigree solids, no deformation can take place as a result. The heating of the volume by means of microwaves is possible in this context.
Alternativ oder zusätzlich kann die Heizeinheit zumindest eine Heißluftdüse aufweisen, die in der Lage ist, den Volumenkörper durch einen erwärmten Luftstrom zu heizen. Die Verwendung von einer Heißluftdüse kann so eine konvektive Wärmeübertragung ermöglichen, welche im Vergleich zu einer Wärmestrahlung tendenziell eine größere Wärmeübertragung ermöglicht.Alternatively or additionally, the heating unit may comprise at least one hot air nozzle which is capable of heating the volume body by a heated air flow. The use of a hot air nozzle can thus enable convective heat transfer, which tends to allow greater heat transfer compared to thermal radiation.
Diese beiden Möglichkeiten der Ausgestaltung der Heizeinheit können abhängig vom Einsatzgebiet der Erfindung variabel gewählt werden und können auch zusammen in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet werden, um so die Vorteile beider Bauformen zu kombinieren.These two possibilities of the design of the heating unit can be chosen variably depending on the field of application of the invention and can also be used together in a device according to the invention, so as to combine the advantages of both types.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung ferner eine Zuführeinrichtung auf, die zur Zuführung des Materials zur Auftragungseinheit mit der Auftragungseinheit verbunden ist, wobei die Zuführeinrichtung einen Extruder, und/oder einen insbesondere beheizbaren Schlauch aufweist.According to a preferred embodiment, the device further comprises a feed device, which is connected to the application unit for supplying the material to the application unit, wherein the feed device has an extruder, and / or a particular heatable hose.
Die Verwendung einer Zuführeinrichtung hat den Vorteil, dass der Auftragungseinheit fortlaufend Material zugeführt werden kann, wodurch ein additiver Materialauftrag ohne Unterbrechung möglich wird. Dabei hat die Bereitstellung eines Extruders den Vorteil, dass das Material gleichmäßig mit definierten Eigenschaften und ohne Unterbrechung aufgebracht werden kann, was insbesondere für die Ausbildung komplexer Geometrien von Vorteil ist. Der Schlauch eröffnet darüber hinaus die Möglichkeit, die Zuführung beheizbar auszubilden. Dies hat wiederum den Vorteil, dass die Konsistenz des Materials zum additiven Aufbau des Volumenkörpers sehr definiert eingestellt werden kann.The use of a feed device has the advantage that the application unit can be continuously supplied with material, whereby an additive material application without interruption is possible. The provision of an extruder has the advantage that the material can be applied uniformly with defined properties and without interruption, which is particularly advantageous for the formation of complex geometries. The tube also opens up the possibility of forming the feeder heatable. This in turn has the advantage that the consistency of the material can be set very defined for the additive structure of the solid.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Auftragungseinheit mit dem Extruder über den insbesondere beheizbaren Schlauch verbunden. Dies eröffnet die Möglichkeit, den Extruder separat von der Auftragungseinheit anzuordnen. Dadurch kann gewährleistet werden, dass die Auftragungseinheit flexibel ausgerichtet werden kann, ohne den Extruder mitführen zu müssen. Damit kann einerseits trotz der Verwendung des Extruders eine kompakte Auftragungseinheit realisiert werden. Andererseits wird die Ausrichtung der Auftragungseinheit nicht durch den möglicherweise schweren Extruder beeinträchtigt.According to an advantageous development of the application unit is connected to the extruder via the particular heatable hose. This opens up the possibility of arranging the extruder separately from the application unit. This can ensure that the application unit can be flexibly aligned without having to carry the extruder. Thus, on the one hand, despite the use of the extruder, a compact application unit can be realized. On the other hand, the orientation of the application unit is not affected by the possibly heavy extruder.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Auftragungseinheit eine oder mehrere Düsen auf.According to a preferred embodiment, the application unit has one or more nozzles.
Die Düse steht beispielsweise mit der Zuführeinrichtung in Verbindung. Insbesondere kann die Düse mit dem Schlauch in Verbindung stehen, oder das Ende des Extruders bilden. Sind mehrere Düsen vorhanden, erlaubt dies den additiven Materialauftrag von unterschiedlichen Materialien, ohne die Werkzeugbestückung der Vorrichtung ändern zu müssen. So können beispielsweise mit einer Vorrichtung (ggf. metallische) Strukturen wie Leiterbahnen oder Beschläge aufgebaut werden, die dann sukzessive in den Volumenkörper eingebettet werden. Dabei kann jede Düse je nach Bedarf eine eigene Zuführeinrichtung (d.h., z.B. entsprechende Schläuche, Extruder, Speichereinrichtungen, Schneckenförderer etc.) aufweisen.For example, the nozzle communicates with the feeder. In particular, the nozzle may communicate with the hose or form the end of the extruder. If there are several nozzles, this allows the additive material application of different materials, without having to change the tooling of the device. Thus, for example, with a device (possibly metallic) structures such as tracks or fittings can be constructed, which are then embedded successively in the solid. Each nozzle may have its own feeding device (i.e., corresponding hoses, extruders, storage devices, screw conveyors, etc.) as needed.
Dabei ist bevorzugt, dass eine Auflagestruktur, auf welcher der Volumenkörper aufgebaut wird, derart lösbar an dem Träger angeordnet ist, dass sie in die Vorrichtung einwechselbar oder auswechselbar ist.It is preferred that a support structure on which the solid is constructed, is detachably arranged on the support so that it can be exchanged or exchanged into the device.
Ferner weist die Vorrichtung bevorzugt zusätzlich zumindest einen Wärmesensor auf, der ausgestaltet ist, die Temperatur eines Abschnitts des Volumenkörpers zu erfassen, auf den zuvor ein Materialauftrag stattgefunden hat und/oder der ausgestaltet ist, die Temperatur eines Abschnitts des Volumenkörpers zu erfassen, auf den nachfolgend ein Materialauftrag stattfinden wird.Furthermore, the apparatus preferably additionally has at least one thermal sensor configured to detect the temperature of a portion of the solid on which a material application has previously taken place and / or which is configured to detect the temperature of a portion of the solid, hereinafter referred to a material order will take place.
Der Wärmesensor kann dabei eine Wärmebildkamera und/oder ein Infrarottemperatursensor sein.The thermal sensor may be a thermal imaging camera and / or an infrared temperature sensor.
Weiterhin stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Ausbildung von Volumenkörpern durch einen additiven Materialauftrag bereit, das umfasst: Auftragen von additivem Material zum Aufbau eines Volumenkörpers; Kühlen eines ersten Abschnitts des Volumenkörpers lokal im Bereich einer momentanen Materialauftragungsstelle; und/oder Heizen eines zweiten Abschnitts des Volumenkörpers lokal im Bereich der momentanen Materialauftragungsstelle.Furthermore, the present invention provides a method of forming bulk solids by additive material deposition, comprising: applying additive material to build a bulk body; Cooling a first portion of the bulk body locally in the area of a current material application site; and / or heating a second portion of the bulk body locally in the area of the current material application site.
Dieses Verfahren verwendet bevorzugt eine Vorrichtung wie zuvor dargestellt.This method preferably uses a device as previously shown.
Weiter bevorzugt ist der erste Abschnitt des Volumenkörpers, der als nächstes beschichtet wird, oder der Abschnitt des Volumenkörpers, der gerade beschichtet wurde.More preferably, the first portion of the volume to be coated next or the portion of the volume just coated.
Noch weiter bevorzugt ist der zweite Abschnitt des Volumenkörpers, der als nächstes beschichtet wird.Even more preferred is the second section of the bulk body to be coated next.
Figurenliste list of figures
-
1 zeigt eine Draufsicht einer ersten Ausführungsform der Vorrichtung zur Ausbildung von Volumenkörpern gemäß der vorliegenden Erfindung.1 shows a plan view of a first embodiment of the device for forming solid bodies according to the present invention. -
2 zeigt eine Querschnittsansicht der ersten Ausführungsform der Vorrichtung zur Ausbildung von Volumenkörpern gemäß der vorliegenden Erfindung.2 shows a cross-sectional view of the first embodiment of the device for forming solid bodies according to the present invention. -
3 ist eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung der ersten Ausführungsform zur Darstellung eines Auftragsvorgangs auf einem Träger.3 Fig. 13 is a perspective view of the apparatus of the first embodiment for illustrating an application process on a support. -
4 zeigt die in3 dargestellte Vorrichtung von einer unteren Seite.4 shows the in3 shown device from a lower side. -
5 zeigt eine Draufsicht einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung zur Ausbildung von Volumenkörpern gemäß der vorliegenden Erfindung.5 shows a plan view of a second embodiment of the device for forming solid bodies according to the present invention. -
6 zeigt eine Seitenansicht der zweiten Ausführungsform der Vorrichtung zur Ausbildung von Volumenkörpern gemäß der vorliegenden Erfindung.6 shows a side view of the second embodiment of the apparatus for forming solids according to the present invention.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend ausführlich mit Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Weitere in diesem Zusammenhang genannte Modifikationen können jeweils miteinander kombiniert werden, um neue Ausführungsformen auszubilden.Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. Other modifications mentioned in this context can each be combined with each other to form new embodiments.
Die Vorrichtung
In der ersten Ausführungsform gemäß
Segmentiert im Sinne der vorliegenden Beschreibung bedeutet, dass die Heizeinheit einzelne Segmente aufweist, die einzeln eine Erwärmung bereitstellen können.Segmented in the sense of the present description means that the heating unit has individual segments which can individually provide heating.
Hiermit wird es ermöglicht, dass ein wählbarer Bereich dieser Heizeinheit
Eine zweite konzentrische Anordnung um die Auftragungseinheit
Alternativ zu der Segmentierung der Heizeinheit
Diese erfindungsgemäße Vorrichtung
Zusätzlich kann ein weiterer Bereich des Volumenkörpers
Während dem in
Für eine bessere Steuerung der benötigten Kühlung beziehungsweise Erwärmung kann die Vorrichtung
Mittels eines Wärmesensors kann eine Regelstrecke erstellt werden, die ein optimales Erreichen von derartigen Soll-Temperaturwerten ermöglicht.By means of a thermal sensor, a controlled system can be created, which enables an optimal achievement of such desired temperature values.
Nicht dargestellt in
Der Träger
Die Auftragungseinheit
Durch die verbesserte Temperaturregelung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann es auch möglich sein, einen vertikalen Materialauftrag durchzuführen. Dies bedeutet, dass Material senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zu der Oberfläche des Trägers
In dieser zweiten Ausführungsform sind, im Gegensatz zur ersten Ausführungsform, die Kühleinheit
Insbesondere wird bei dieser zweiten Ausführungsform ein Wirbelstromrohr als Kühleinheit
Als Heizeinheit
Die im vorigen beschriebenen zwei Ausführungsformen können auch miteinander kombiniert werden. Beispielsweise kann es vorteilhaft sein, etwa eine kreisförmig segmentierte Heizeinheit
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- WO 2013/180609 A1 [0002]WO 2013/180609 A1 [0002]
Claims (17)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017122944.2A DE102017122944A1 (en) | 2017-10-04 | 2017-10-04 | Device for the formation of solids |
PCT/EP2018/076754 WO2019068692A1 (en) | 2017-10-04 | 2018-10-02 | Device for forming 3d bodies |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017122944.2A DE102017122944A1 (en) | 2017-10-04 | 2017-10-04 | Device for the formation of solids |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102017122944A1 true DE102017122944A1 (en) | 2019-04-04 |
Family
ID=63794468
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102017122944.2A Withdrawn DE102017122944A1 (en) | 2017-10-04 | 2017-10-04 | Device for the formation of solids |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102017122944A1 (en) |
WO (1) | WO2019068692A1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013180609A1 (en) | 2012-05-30 | 2013-12-05 | L3F Sweden Ab | Method and device for layer-by-layer forming an object |
EP2705942A1 (en) * | 2012-09-05 | 2014-03-12 | Robert Bosch Gmbh | Method and device for fabricating three dimensional objects with self-supporting and/or overhanging parts |
US20150321434A1 (en) * | 2014-05-09 | 2015-11-12 | Nike, Inc. | System And Method For Forming Three-Dimensional Structures With Different Material Portions |
WO2016088048A1 (en) * | 2014-12-01 | 2016-06-09 | Sabic Global Technologies B.V. | Rapid nozzle cooling for additive manufacturing |
US20160207263A1 (en) * | 2015-01-16 | 2016-07-21 | Mark Christopher Gordon | Targeted cooling in a 3d printing system |
US20160283833A1 (en) * | 2015-03-23 | 2016-09-29 | Intel Corporation | Printer monitoring |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103552240B (en) * | 2013-10-11 | 2016-11-23 | 周庆芬 | A kind of chiller of 3D printer |
EP3106290A1 (en) * | 2015-06-18 | 2016-12-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and device for depositing a substance, control device, 3d print head, 3d printer and machine tool |
DE102015111504A1 (en) * | 2015-07-15 | 2017-01-19 | Apium Additive Technologies Gmbh | 3D printing device |
-
2017
- 2017-10-04 DE DE102017122944.2A patent/DE102017122944A1/en not_active Withdrawn
-
2018
- 2018-10-02 WO PCT/EP2018/076754 patent/WO2019068692A1/en active Application Filing
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013180609A1 (en) | 2012-05-30 | 2013-12-05 | L3F Sweden Ab | Method and device for layer-by-layer forming an object |
EP2705942A1 (en) * | 2012-09-05 | 2014-03-12 | Robert Bosch Gmbh | Method and device for fabricating three dimensional objects with self-supporting and/or overhanging parts |
US20150321434A1 (en) * | 2014-05-09 | 2015-11-12 | Nike, Inc. | System And Method For Forming Three-Dimensional Structures With Different Material Portions |
WO2016088048A1 (en) * | 2014-12-01 | 2016-06-09 | Sabic Global Technologies B.V. | Rapid nozzle cooling for additive manufacturing |
US20160207263A1 (en) * | 2015-01-16 | 2016-07-21 | Mark Christopher Gordon | Targeted cooling in a 3d printing system |
US20160283833A1 (en) * | 2015-03-23 | 2016-09-29 | Intel Corporation | Printer monitoring |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2019068692A1 (en) | 2019-04-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3393765B1 (en) | Device and method for producing a three-dimensional object with a fibre feeding device | |
EP2739456B1 (en) | Method for producing a three-dimensional object from solidifiable material and the object produced thereby | |
EP3645291B1 (en) | Method for printing a curved surface, and device for printing three-dimensional surfaces | |
DE10112629B4 (en) | Method and device for the variable production of laminate structures | |
WO2014166769A1 (en) | Spin coater and device for the generative production of an object using the spin coater | |
WO2018024757A1 (en) | Device for generative production of a three-dimensional body in a powder bed having a plurality of doctor blades | |
WO2015180715A1 (en) | Bearing arrangement and corresponding production process | |
WO2017102875A1 (en) | Device and method for the continuous generative manufacturing of components | |
EP2709809A1 (en) | Method, system, and device for applying a binder to at least one layer of a multi-layer preform | |
DE102016200522A1 (en) | Method for producing three-dimensional objects and apparatus for carrying out said method | |
EP2860020B1 (en) | Method of producing a three-dimensional object and corresponding object | |
DE102017207851A1 (en) | Device for applying liquid adhesive | |
DE102004039684B4 (en) | Device for applying a conductive paste to a curved resin glass pane | |
WO2003082573A1 (en) | Device and method for the production of composite materials | |
DE102018127931A1 (en) | Process and plant for producing a three-dimensional structure | |
DE102016120698B4 (en) | Extrusion device and method for operating an extrusion device | |
DE102017122944A1 (en) | Device for the formation of solids | |
DE112009004884T5 (en) | Method and apparatus for forming a glazing gasket on a multilayer glass panel | |
DE102006058584A1 (en) | Tape i.e. thermoplastic, carbon-fiber reinforced tape, pressing device for laminating device, has roller with elastomer coating for even pressing of tape, where coating adheres to circumference of roller with material bond | |
DE102015222860A1 (en) | Additive manufacturing process | |
WO2006131154A1 (en) | Device and method for producing slush skins by means of spraying or spin-on deposition | |
WO2020152176A2 (en) | Device for providing adhesive | |
EP2860021A1 (en) | Three-dimensional object including at least one wall surrounding an interior | |
DE102021108620A1 (en) | Device for a 3D printer with a print bed | |
DE19820198B4 (en) | Device for welding large-area plastic injection molded components |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: HOFFMANN - EITLE PATENT- UND RECHTSANWAELTE PA, DE |
|
R163 | Identified publications notified | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |