DE102017124353A1 - Anlage und Verfahren zum Herstellen von dreidimensionalen Strukturen durch unterstützenden Überdruck - Google Patents

Anlage und Verfahren zum Herstellen von dreidimensionalen Strukturen durch unterstützenden Überdruck Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Herstellen von dreidimensionalen Strukturen, die zwei oder mehr unterschiedliche Werkstoffe aufweisen, mit einem 3D-Druckkopf, der eine erste Materialzuführung zum Zuführen eines quasiendlosen Fasermaterials und wenigstens eine zweite Materialzuführung zum Zuführen eines thermoplastischen Matrixmaterials hat, die in einer gemeinsamen Mischkammer des Druckkopfes münden, wobei die Mischkammer des 3D-Druckkopfes zum Temperieren des der Mischkammer zugeführten Matrixmaterials und zum Bilden einer Materialmischung aus dem Fasermaterial und dem Matrixmaterial ausgebildet ist, wobei die Mischkammer mit einem Auslass des 3D-Druckkopfes kommunizierend in Verbindung steht, der zum Ausgeben der gebildeten Materialmischung eingerichtet ist, um die dreidimensionale Struktur herzustellen, wobei die Anlage eine erste Materialbereitstellungseinrichtung hat, die zum Bereitstellen des quasiendlosen Fasermaterials zu der ersten Materialzuführung des 3D-Druckkopfes ausgebildet ist, und wenigstens eine zweite Materialbereitstellungseinrichtung hat, die zum Bereitstellen des thermoplastischen Matrixmaterials zu der zweiten Materialzuführung des 3D-Druckkopfes ausgebildet ist, wobei die erste Materialzuführung einen Eingang aufweist, durch den das quasiendlose Fasermaterial in die erste Materialzuführung zugeführt wird, und eine Druckquelle vorgesehen ist, wobei der Eingang der ersten Materialzuführung mit der Druckquelle zum Erzeugen eines Überdruckes am Eingang der ersten Materialzuführung derart zusammenwirkt, dass ein Austreten des thermoplastischen Matrixmaterials am Eingang der ersten Materialzuführung verhindert wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Herstellen von dreidimensionalen Strukturen, die zwei oder mehr unterschiedliche Werkstoffe aufweisen. Die Erfindung betrifft ebenso ein Verfahren zum Herstellen einer solchen dreidimensionalen Struktur mithilfe der erfindungsgemäßen Anlage.
  • Mithilfe von generativen Verfahren lassen sich unter Verwendung eines entsprechenden Werkstoffes Bauteile mit einer fast beliebigen Form herstellen. Der 3D-Druck mithilfe eines 3D-Druckers stellt dabei einen sehr bekannten Vertreter der generativen Fertigungsverfahren dar. Dabei wird mithilfe eines 3D-Druckers schichtweise ein schmelzbarer Werkstoff, beispielsweise ein thermoplastischer Kunststoff, gedruckt, wodurch sich am Ende des Verfahrens ein dreidimensionales Bauteil bzw. eine dreidimensionale Struktur ergibt.
  • Die Steifigkeit und Festigkeit eines auf dieser Basis hergestellten Bauteils bzw. der Struktur hängt dabei signifikant von den entsprechenden Materialeigenschaften des verwendeten schmelzbaren Werkstoffes ab. Vor allem mit Blick auf den Leichtbau ist es dabei oftmals wünschenswert, dass die Bauteile aus Faserverbundwerkstoffen hergestellt werden, um eine hohe gewichtsspezifische Festigkeit und Steifigkeit zu erlangen. Allerdings weisen Faserverbundwerkstoffe anisotrope Werkstoffeigenschaften auf, so dass Festigkeit und Steifigkeit richtungsabhängig ist und somit abhängig sind von dem Faserverlauf. Daher werden oftmals mehrere Lagen Fasermaterial mit unterschiedlichen Faserorientierungen angeordnet, um so zumindest teilweise die homogenen Werkstoffeigenschaften von beispielsweise Metallen nachzubilden. Eine solche, insbesondere bedarfsweise Integration von Fasermaterial im 3D-Druck hätte dabei den entscheidenden Vorteil, dass Bauteile und Strukturen hergestellt werden können, deren Lastpfade exakten Bedingungen angepasst sind, ohne dabei unnötigerweise Fasermaterial zu benötigen.
  • Aus Hauke Prüß, Thomas Vietor: „Neue Gestaltungsfreiheiten durch 3D-gedruckte Faser-Kunststoff-Verbunde“, Forum für Rapid Technologie, Ausgabe 12/2015 ist ein 3D-Druckkopf bekannt, dem ein quasiendloses Fasermaterial zentral zugeführt wird. Des Weiteren wird dem 3D-Druckkopf mithilfe zweier Zuführkanäle ein Kunststoffmaterial zugeführt, wobei Fasermaterial und Kunststoffmaterial in einer gemeinsamen Mischkammer münden, wodurch das hindurchführende Fasermaterial von dem Kunststoffmaterial benetzt und diese so gebildete Materialmischung ausgegeben wird. Hierdurch lassen sich nahezu beliebige Strukturen mit integrierten Lastpfaden entwickeln.
  • Der Nachteil dieses bekannten 3D-Druckkopfes liegt in der Tatsache, dass durch die Zuführung des thermoplastischen Kunststoffes in die Mischkammer ein Druck innerhalb der Mischkammer erzeugt wird, der auch dazu führt, dass der aufgeschmolzene thermoplastische Kunststoff in den Zuführkanal des Fasermaterials aufsteigt und somit entgegen der Förderrichtung des quasiendlosen Fasermaterials gedrückt wird. Dies kann im schlechtesten Fall dazu führen, dass der thermoplastische Kunststoff an der Eintrittsstelle an der das Fasermaterial in den 3D-Druckkopf in den dafür vorgesehenen Zuführkanal eingeführt wird, austritt und somit an dem 3D-Druckkopf eine ungewollte Leckage entsteht. Es besteht aber auch die Gefahr, dass durch das Aufsteigen des aufgeschmolzenen thermoplastischen Kunststoffes innerhalb des Zuführkanals dieses abkühlt und dann innerhalb des Zuführkanals für das Fasermaterial wieder erstarrt, was schließlich zu einer Förderunterbrechung des Fasermaterials führt und somit zum Abbruch des Prozesses.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Anlage und ein verbessertes Verfahren zum Herstellen von dreidimensionalen Strukturen mithilfe eines solchen 3D-Druckkopfes anzugeben, ohne dass hierbei die Gefahr besteht, dass thermoplastischer Kunststoff aus dem 3D-Druckkopf heraustritt bzw. dass der thermoplastische Kunststoff an Stellen innerhalb des Druckkopfes erstarrt, an denen es dann zu einer Prozessunterbrechung mangels weiterer Förderung des Fasermaterials kommt.
  • Die Aufgabe wird mit der Anlage gemäß Anspruch 1 sowie dem Verfahren gemäß Anspruch 8 erfindungsgemäß gelöst.
  • Gemäß Anspruch 1 wird eine Anlage zum Herstellen von dreidimensionalen Strukturen vorgeschlagen, die zwei oder mehr unterschiedliche Werkstoffe aufweisen. Die Anlage weist dabei einen 3D-Druckkopf auf, der eine erste Materialzuführung zum Zuführen eines quasiendlosen Fasermaterials und wenigstens eine zweite Materialzuführung zum Zuführen eines thermoplastischen Matrixmaterials hat, die in einer gemeinsamen Mischkammer des Druckkopfes münden, wobei die Mischkammer des 3D-Druckkopfes zum Temperieren des der Mischkammer zugeführten Matrixmaterials und zum Bilden einer Materialmischung aus dem Fasermaterial und dem Matrixmaterial ausgebildet ist. Die Mischkammer steht dabei mit einem Auslass des 3D-Druckkopfes kommunizierend in Verbindung, so dass die in der Mischkammer gebildete Materialmischung zum Drucken der dreidimensionalen Struktur ausgegeben werden kann. Bevorzugter Weise weist dabei die erste Materialzuführung, mit welcher das Fasermaterial der Mischkammer des 3D-Druckkopfes zugeführt wird, einen Zuführkanal auf, der axial zu dem Auslass des 3D-Druckkopfes angeordnet ist, so dass das Fasermaterial, welches insbesondere band- oder fadenförmig sein kann, von der ersten Materialzuführung durch die Mischkammer bis zum Auslass hindurchführbar ist.
  • Darüber hinaus weist die Anlage eine erste Materialbereitstellungseinrichtung auf, die zum Bereitstellen des quasiendlosen Fasermaterials zu der ersten Materialzuführung des 3D-Druckkopfes ausgebildet ist, und wenigstens eine zweite Materialbereitstellungseinrichtung hat, die zum Bereitstellen des thermoplastischen Matrixmaterials zu der zweiten Materialzuführung des 3D-Druckkopfes ausgebildet ist. Somit kann dem 3D-Druckkopf während des Herstellens der dreidimensionalen Struktur kontinuierlich sowohl das thermoplastische Matrixmaterial als auch das quasiendloses Fasermaterial kontinuierlich zugeführt werden, um die Materialmischung in der Mischkammer zu bilden und dann zum Drucken der Struktur auszugeben.
  • Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass die erste Materialzuführung einen Eingang an dem 3D-Druckkopf hat, durch den das quasiendlose Fasermaterial der ersten Materialzuführung und somit dem 3D-Druckkopf zugeführt wird. Des Weiteren weist die Anlage eine Druckquelle zum Erzeugen eines Überdruckes mittels eines Druckmediums auf, wobei der Eingang der ersten Materialzuführung erfindungsgemäß mit der Druckquelle derart zusammenwirkt, dass an dem Eingang ein Überdruck anliegt bzw. erzeugt wird, so dass ein Austreten des thermoplastischen Matrixmaterials am Eingang der ersten Materialzuführung verhindert wird.
  • Denn durch das kontinuierliche Hineindrücken von thermoplastischem Matrixmaterial in die Mischkammer wird in der Mischkammer ein Überdruck erzeugt, der nicht nur in Richtung Auslass des 3D-Druckkopfes wirkt, sondern auch entgegen der Förderrichtung des quasiendlosen Fasermaterials in Richtung Eingang der ersten Materialzuführung, wobei durch das Anlegen eines Überdruckes am Eingang der ersten Materialzuführung ein Austreten des thermoplastischen Matrixmaterials an dieser Stelle verhindert wird. Dadurch kann jedenfalls erreicht werden, dass das thermoplastische Matrixmaterial ggf. aufgrund eines Temperaturgradienten innerhalb des Zuführkanals der ersten Materialzuführung erstarrt und somit ein Fördern des Matrixmaterials verhindert bzw. dies beschädigt.
  • Hierdurch wird es möglich, einem 3D-Druckkopf sowohl Fasermaterial als auch thermoplastisches Matrixmaterial prozesssicher zuzuführen, ohne dass Beschädigungen an den Fasermaterialien oder Verunreinigungen des 3D-Druckkopfes zu befürchten sind.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die erste Materialbereitstellungseinrichtung, welche dem 3D-Druckkopf das quasiendlose Fasermaterial an der ersten Materialzuführung bereitstellt, einen Druckbehälter zum Lagern des quasiendlosen Fasermaterials hat sowie eine druckdichte Faserführung aufweist, die druckdicht an dem Druckbehälter einerseits und druckdicht an der ersten Materialzuführung des 3D-Druckkopfes, d.h. am Eingang der ersten Materialzuführung, andererseits angeschlossen ist. Das in den Druckbehältern gelagerte quasiendlose Fasermaterial wird nun durch die druckdichte Faserführung hindurch bis an den Eingang der ersten Materialzuführung des 3D-Druckkopfes geführt, von wo es dann durch den Zuführkanal bis zur Mischkammer und durch die Mischkammer hindurch bis zum Auslass des 3D-Druckkopfes befördert wird.
  • Dabei ist eine Druckquelle, beispielsweise durch Bereitstellen eines Druckanschlusses an dem Druckbehälter, vorgesehen, mit dem im Inneren des Druckbehälters und der druckdichten Faserführung ein Innendruck erzeugt werden kann, der bis zum Eingang der ersten Materialzuführung am 3D-Druckkopf wirkt, so dass hierdurch ein Überdruck am Eingang der ersten Materialzuführung erzeugt und ein Austreten des thermoplastischen Matrixmaterials am Eingang der ersten Materialzuführung verhindert wird.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform ist eine Steuerungseinheit vorgesehen, die zum Ansteuern der Druckquelle derart ausgebildet ist, dass der erzeugte Überdruck variiert, d.h. hinsichtlich seiner Stärke variabel ist. Hierdurch kann auf sich ändernde Randbedingungen während des Herstellungsprozesses durch eine Änderung des Innendruckes reagiert werden. Das Variieren des Überdruckes kann bspw. auch durch eine Variation des Innendruckes in dem Druckbehälter bzw. druckdichten Faserführung erreicht werden.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform ist es dabei denkbar, dass die Steuerungseinheit zum Ansteuern der Druckquelle derart ausgebildet ist, dass der erzeugte Überdruck in Abhängigkeit von der Druckgeschwindigkeit des 3D-Druckkopfes eingestellt wird. So ist es denkbar, dass bei einer Erhöhung der Druckgeschwindigkeit des 3D-Druckkopfes auch der Überdruck erhöht wird, um so dem in der Mischkammer bestehenden Druckes aufgrund der erhöhten Druckgeschwindigkeit Rechnung zu tragen. Denn durch eine Erhöhung der Druckgeschwindigkeit muss auch die Materialausgabe pro Zeit erhöht werden, wodurch auch mehr Matrixmaterial pro Zeit in der Mischkammer eingebracht werden muss.
  • Daher ist es ebenso vorteilhaft, wenn die Steuerungseinheit zum Ansteuern der Druckquelle derart ausgebildet ist, dass der erzeugte Überdruck in Abhängigkeit von einer Materialzuführgeschwindigkeit des quasiendlosen Fasermaterials und/oder des thermoplastischen Matrixmaterials eingestellt wird.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die erste Materialzuführung des 3D-Druckkopfes ein Sensorsystem auf, das zum Detektieren einer Füllhöhe des thermoplastischen Matrixmaterials in der ersten Materialzuführung ausgebildet ist, wobei eine Steuerungseinheit vorgesehen ist, die zum Ansteuern der Druckquelle derart ausgebildet ist, dass der erzeugte Überdruck in Abhängigkeit von der detektierten Füllhöhe eingestellt wird. Dadurch wird es möglich, auf die sich ändernden Drücke innerhalb des Mischkopfes fein graduiert durch eine Einstellung des Innendruckes innerhalb des Druckbehälters und der druckdichten Faserführung zu reagieren.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Anlage dazu ausgebildet, das zum Erzeugen des Überdruck verwendete Druckmedium zu temperieren, um so ein Erstarren des thermoplastischen Matrixmaterials, welches sich in der ersten Materialzuführung befindet, zu verhindern.
  • Ein Überdruck im Sinne der vorliegenden Erfindung bezieht sich dabei auf einen Druck am Eingang der ersten Materialzuführung, der im Verhältnis zum Umgebungsdruck um den 3D-Druckkopf herum höher ist.
  • Die Erfindung wird im Übrigen auch mit dem Verfahren gemäß Anspruch 8 zum Herstellen von dreidimensionalen Strukturen erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen finden sich in den entsprechenden Unteransprüchen.
  • Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigt:
    • 1 - Schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Anlage.
  • 1 zeigt die erfindungsgemäße Anlage 100, welche schematisch dargestellt die wesentlichen Elemente der Anlage 100 in einer bevorzugten Ausführungsform zeigt. Demzufolge weist die Anlage 100 einen 3D-Druckkopf 10 auf, der zum Drucken einer Materialmischung aus wenigstens zwei Werkstoffen 31, 41 zur Herstellung von dreidimensionalen Strukturen vorgesehen ist. Dabei wird dem 3D-Druckkopf 10 über eine erste Materialzuführung 11 ein Fasermaterial 31 zugeführt, das dann in einer in dem 3D-Druckkopf 10 befindlichen Mischkammer (nicht dargestellt) mündet. Des Weiteren wird dem 3D-Druckkopf über eine zweite Materialzuführung 12 ein thermoplastisches Matrixmaterial 41 zugeführt, wobei die zweite Materialzuführung im Beispiel der 1 drei Materialeingänge aufweist, die dann alle zusammen in der Mischkammer des 3D-Druckkopfes 10 münden. In der Mischkammer des 3D-Druckkopfes wird dann das Fasermaterial 31 sowie das thermoplastische Matrixmaterial 41 zusammengemischt, so dass sich eine Materialmischung ergibt, die dann über einen Auslass 13 des 3D-Druckkopfes zum Drucken der Struktur ausgegeben wird.
  • Das thermoplastische Matrixmaterial 41 wird dabei mithilfe einer zweiten Materialbereitstellungseinrichtung 40 bereitgestellt, die hier im Beispiel der 1 nur schematisch angedeutet ist.
  • Das Fasermaterial 31 wird hingegen mithilfe einer ersten Materialbereitstellungseinrichtung 30 bereitgestellt, die im Ausführungsbeispiel der 1 einen Druckbehälter 42 hat, in dem sich das Fasermaterial 31 befindet und gelagert wird. Des Weiteren weist die erste Materialbereitstellungseinrichtung 30 eine druckdichte Faserführung 33 auf, die einerseits an dem Druckbehälter 32 und andererseits an einem Eingang 14 der ersten Materialzuführung 11 des 3D-Druckkopfes 10 druckdicht angeschlossen ist. Das in dem Druckbehälter 32 gelagerte Fasermaterial 31 wird sodann von dem Druckbehälter 32 durch die druckdichte Faserführung 33 bis zum Eingang 14 geführt und somit über die erste Materialzuführung 11 dann dem 3D-Druckkopf und seiner Mischkammer bereitgestellt.
  • Der Druckbehälter 32 weist einen Druckanschluss 34 auf, der im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Druckquelle darstellt. Hierdurch wird es möglich, den Innenraum des Druckbehälters 32 sowie die Faserführung 33 mit einem Innendruck zu beaufschlagen, so dass sich am Eingang 14 der ersten Materialzuführung ein Überdruck einstellt, der verhindern soll, dass aus dem Eingang 14 thermoplastisches Matrixmaterial von der Mischkammer austreten kann. Überdruck meint hierbei, dass ein größerer Druck vorliegt als atmosphärisch vorhanden, wobei im Verhältnis des Innendruckes in der Mischkammer nahezu Druckidentität bzw. Druckgleichheit herrschen sollte, um ein entsprechendes Austreten zu verhindern.
  • Zur Steuerung des Druckkopfes 10 sowie der Faserförderung und der Einstellung des Druckes ist dabei eine Steuerungseinheit 20 vorgesehen, wobei mithilfe der Steuerungseinheit 20 der Innendruck in dem Druckbehälter 32 und der druckdichten Faserführung 33 entsprechend eingestellt werden kann. Denkbar ist hierbei, dass das Einstellen des Innendruckes zum Erzeugen des Überdruckes am Eingang 14 in Abhängigkeit einer Druckgeschwindigkeit oder einer Materialzuführgeschwindigkeit erfolgt.
  • Denkbar ist aber auch, dass der Druckkopf innerhalb der Materialzuführung 11 ein Sensorsystem 15 hat, mit dem der Füllstand innerhalb der Materialzuführung 11 durch Aufsteigen des thermoplastischen Matrixmaterials gemessen werden kann. So ist es denkbar, dass das Sensorsystem 15 beispielsweise ein Näherungsschalter ist, der ein entsprechendes kurz bevorstehendes Austreten des thermoplastischen Matrixmaterials aus dem Eingang 14 signalisiert, wodurch die Steuerungseinheit 20 dann den Innendruck im Druckbehälter 32 und der druckdichten Faserführung 33 soweit erhöht, dass ein Austreten aus dem Eingang 14 vermieden wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    - 3D-Druckkopf
    11
    - erste Materialzuführung
    12
    - zweite Materialzuführung
    13
    - Auslass
    14
    - Eingang
    15
    - Sensorsystem
    20
    - Steuerungseinheit
    30
    - erste Materialbereitstellungseinrichtung
    31
    - Fasermaterial
    32
    - Druckbehälter
    33
    - druckdichte Faserführung
    34
    - Druckquelle
    40
    - zweite Materialbereitstellungseinrichtung
    41
    - thermoplastisches Matrixmaterial
    100
    - Anlage

Claims (14)

  1. Anlage (100) zum Herstellen von dreidimensionalen Strukturen, die zwei oder mehr unterschiedliche Werkstoffe aufweisen, mit einem 3D-Druckkopf (10), der eine erste Materialzuführung (11) zum Zuführen eines quasiendlosen Fasermaterials (31) und wenigstens eine zweite Materialzuführung (12) zum Zuführen eines thermoplastischen Matrixmaterials (41) hat, die in einer gemeinsamen Mischkammer des Druckkopfes (10) münden, wobei die Mischkammer des 3D-Druckkopfes (10) zum Temperieren des der Mischkammer zugeführten Matrixmaterials (41) und zum Bilden einer Materialmischung aus dem Fasermaterial (31) und dem Matrixmaterial (41) ausgebildet ist, wobei die Mischkammer mit einem Auslass (13) des 3D-Druckkopfes (10) kommunizierend in Verbindung steht, der zum Ausgeben der gebildeten Materialmischung eingerichtet ist, um die dreidimensionale Struktur herzustellen, wobei die Anlage (100) eine erste Materialbereitstellungseinrichtung (30) hat, die zum Bereitstellen des quasiendlosen Fasermaterials (31) zu der ersten Materialzuführung (11) des 3D-Druckkopfes (10) ausgebildet ist, und wenigstens eine zweite Materialbereitstellungseinrichtung (40) hat, die zum Bereitstellen des thermoplastischen Matrixmaterials (41) zu der zweiten Materialzuführung (12) des 3D-Druckkopfes (10) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Materialzuführung (11) einen Eingang (14) aufweist, durch den das quasiendlose Fasermaterial (31) in die erste Materialzuführung (11) zugeführt wird, und eine Druckquelle (34) vorgesehen ist, wobei der Eingang (14) der ersten Materialzuführung (11) mit der Druckquelle (34) zum Erzeugen eines Überdruckes am Eingang der ersten Materialzuführung (11) derart zusammenwirkt, dass ein Austreten des thermoplastischen Matrixmaterials (41) am Eingang (14) der ersten Materialzuführung (11) verhindert wird.
  2. Anlage (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Materialbereitstellungseinrichtung (30) einen Druckbehälter (32) zum Lagern des quasiendlosen Fasermaterials (31) hat und eine druckdichte Faserführung (33) aufweist, die druckdicht an dem Druckbehälter (32) einerseits und druckdicht an der ersten Materialzuführung (11) des 3D-Druckkopfes (10) andererseits angeschlossen ist, so dass das quasiendlose Fasermaterial (31) von dem Druckbehälter (32) durch die druckdichte Faserführung (33) bis zu der ersten Materialzuführung (11) des 3D-Druckkopfes (10) hindurchführbar ist, wobei die Druckquelle (34) zum Erzeugen eines Innendruckes im Inneren des Druckbehälters (32) und der druckdichten Faserführung (33) derart ausgebildet ist, dass der Überdruck am Eingang (14) der ersten Materialzuführung (11) erzeugt und ein Austreten des thermoplastischen Matrixmaterials (41) an der ersten Materialzuführung (11) verhindert wird.
  3. Anlage (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerungseinheit (20) vorgesehen ist, die zum Ansteuern der Druckquelle (34) derart ausgebildet ist, dass der erzeugte Überdruck variiert.
  4. Anlage (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerungseinheit (20) vorgesehen ist, die zum Ansteuern der Druckquelle (34) derart ausgebildet ist, dass der erzeugte Überdruck in Abhängigkeit von einer Druckgeschwindigkeit des 3D-Druckkopfes (10) eingestellt wird.
  5. Anlage (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerungseinheit (20) vorgesehen ist, die zum Ansteuern der Druckquelle (34) derart ausgebildet ist, dass der erzeugte Überdruck in Abhängigkeit von einer Materialzuführgeschwindigkeit des quasiendlosen Fasermaterials (31) und/oder des thermoplastischen Matrixmaterials (41) eingestellt wird.
  6. Anlage (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Materialzuführung (11) ein Sensorsystem (15) hat, das zum Detektieren einer Füllhöhe des thermoplastischen Matrixmaterials (41) in der ersten Materialzuführung (11) ausgebildet ist, wobei eine Steuerungseinheit (20) vorgesehen ist, die zum Ansteuern der Druckquelle (34) derart ausgebildet ist, dass der erzeugte Überdruck in Abhängigkeit von der detektierten Füllhöhe eingestellt wird.
  7. Anlage (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage zum Temperieren des zum Erzeugen des Innendruckes verwendeten Druckmediums ausgebildet ist.
  8. Verfahren zum Herstellen von dreidimensionalen Strukturen, die zwei oder mehr unterschiedliche Werkstoffe aufweisen, mit den Schritten: - Bereitstellen einer Anlage (100) zum Herstellen einer dreidimensionalen Struktur nach einem der vorhergehenden Schritte; - Zuführen von quasiendlosem Fasermaterial (31) und thermoplastischen Matrixmaterial (41) zu dem 3D-Druckkopf (10) der Anlage (100); und - Drucken der Materialmischung aus dem Fasermaterial (31) und dem Matrixmaterial (41) zur Bildung der dreidimensionalen Struktur; gekennzeichnet durch - Erzeugen eines Überdruckes mittel der Druckquelle (34) am Eingang (14) der ersten Materialzuführung (11) derart, dass ein Austreten des thermoplastischen Matrixmaterials (41) an der ersten Materialzuführung (11) verhindert wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Innendruck mittels der Druckquelle (34) im Inneren eines Druckbehälters (32) und einer druckdichten Faserführung (33) der ersten Materialbereitstellungseinrichtung (30) während des Druckens der Materialmischung derart erzeugt wird, dass der Überdruck am Eingang (14) der ersten Materialzuführung (11) erzeugt und ein Austreten des thermoplastischen Matrixmaterials (41) an der ersten Materialzuführung (11) verhindert wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass während des Druckens der Materialmischung der erzeugte Überdruck variiert wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erzeugte Überdruck in Abhängigkeit von einer Druckgeschwindigkeit des 3D-Druckkopfes (10) mittels einer Steuerungseinheit (20) eingestellt wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der erzeugte Überdruck in Abhängigkeit von einer Materialzuführgeschwindigkeit des quasiendlosen Fasermaterials (31) und/oder des thermoplastischen Matrixmaterials (41) mittels einer Steuerungseinheit (20) eingestellt wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass der erzeugte Überdruck in Abhängigkeit von einer durch ein Sensorsystem (15) detektierten Füllhöhe des thermoplastischen Matrixmaterials (41) in der ersten Materialzuführung (11) mittels einer Steuerungseinheit (20) eingestellt wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das zum Erzeugen des Überdruckes verwendete Druckmedium temperiert wird.
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