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Die Erfindung betrifft einen Druckkopftank für eine Druckvorrichtung zum Tintenstrahldirektbedrucken von Behältern gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung des Druckkopftanks.
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Tintenstrahl-Druckköpfe zum Direktbedrucken von Behältern können direkt aus zentralen Vorratsbehältern einer Druckvorrichtung mit Tinte versorgt werden oder über zwischengeschaltete Druckkopftanks, die jeweils im Bereich der Druckköpfe angeordnet sind und Unregelmäßigkeiten in der Tintenversorgung ausgleichen. Ohne die puffernde Wirkung von Druckkopftanks können Schwankungen und/oder Unterbrechungen der Tintenversorgung sowohl die Druckqualität mindern als auch Druckköpfe beschädigen.
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Bevorzugt werden daher zunehmend Drucksysteme mit stationären zentralen Vorratstanks und im Bereich der Druckköpfe angeordneten Druckkopftanks, wie beispielsweise gemäß
DE 10 2009 020 702 A1 . Zentrale Vorratstanks mit Einfüllstationen für Tinte sind beispielsweise aus der
DE 10 2013 217 679 A1 bekannt.
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Der Vorlauf der Tinte vom Druckkopftank zum Druckkopf sowie der Rücklauf dort aufgefangener Tinte zurück zum Druckkopftank werden bekanntermaßen mittels Steuerventilen eingestellt, die beispielsweise über externe Schlauchverbindungen mit den Kavitäten des Druckkopftanks verbunden sind. Es ist dann beispielsweise ein Ventilblock mit getrennten Steuerventilen für den Vorlauf, den Rücklauf und die Spülung des Druckkopfs vorhanden.
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Als nachteilig hat sich jedoch die Vielzahl der dafür erforderlichen Verbindungsteile, wie beispielsweise Schläuche, Kupplungen, Dichtungen oder dergleichen, herausgestellt. Dies bedingt sowohl einen vergleichsweise hohen konstruktiven Aufwand als auch eine komplizierte Montage und eine regelmäßige Instandhaltung zur Vermeidung von Undichtigkeiten.
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Ein weiterer Nachteil ist die räumlich getrennte Anordnung des Druckkopftanks und des Ventilblocks und deren Verbindung mittels flexibler Schläuche, mit der Folge eines vergleichsweise großen Platzbedarfs, eines unerwünschten Druckverlusts an den einzelnen Leitungsverbindungen sowie einer unpräzisen Berechnung der im Arbeitsbetrieb zu erwartenden Druckverhältnisse.
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Zudem müssen die Bauteile bekannter Druckkopftanks und Ventilblöcke durch Fräsen, Bohren oder dergleichen Fertigungsverfahren hergestellt werden. Dies erfordert ein häufiges Umspannen der einzelnen Bauteile und Werkzeuge und schränkt die Strömungsoptimierung der Tintenkanäle im Druckkopftank und im Ventilblock werkzeugbedingt stark ein.
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Es besteht daher der Bedarf für einen Druckkopftank, bei dem sich wenigstens eines der oben genannten Probleme beseitigen oder zumindest abmildern lässt.
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Die gestellte Aufgabe wird mit einem Druckkopftank gemäß Anspruch 1 gelöst. Demnach ist dieser für eine Druckvorrichtung zum Tintenstrahl-Direktbedrucken von Behältern ausgebildet und umfasst wenigstens eine Tankkavität für Tinte und wenigstens eine Leitung zum Verbinden der Tankkavität mit wenigstens einem Steuerventil zum Steuern eines druckkopfseitigen Tintenvorlaufs und/oder Tintenrücklaufs. Erfindungsgemäß ist die Leitung sowohl von der Tankkavität bis zum Steuerventil als starrer Kanal ausgebildet als auch einstückig in einen generativ gefertigten und die Tankkavität insbesondere seitlich begrenzenden Gehäuseabschnitt des Druckkopftanks integriert.
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Dadurch sind Schlauchverbindungen zwischen der Tankkavität und dem Steuerventil entbehrlich. Zudem kann das Steuerventil direkt am generativ gefertigten Gehäuseabschnitt des Druckkopftanks befestigt werden. Dies ermöglicht eine kompakte Bauweise. Die generative Fertigung ermöglicht zudem gekrümmte Kanalverläufe und strömungsoptimierte Kanalquerschnitte ohne die sonst übliche Beschränkung durch spanabhebende Werkzeuge.
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Die generative Fertigung des Gehäuseabschnitts kann auch als additive Fertigung des Gehäuseabschnitts bezeichnet werden. Darunter ist eine Fertigung direkt auf der Basis rechnergestützter Datenmodelle aus formlosem oder formneutralem Material mittels chemischer und/oder physikalischer Prozesse zu verstehen. Im Gegensatz zu herkömmlichen urformenden Verfahren sind für die generative/additive Fertigung auch keine Werkzeuge erforderlich, die die herzustellende Geometrie des Werkstücks als Formnegativ gespeichert haben, im Gegensatz zum Gussformen oder dergleichen.
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Die generative Fertigung kann speziell auch als 3D-Druck bezeichnet werden, wie beispielsweise beim Pulverbettverfahren, Freiraumverfahren, Flüssigmaterialverfahren und anderen Schichtbauverfahren. Eine generative Fertigung lässt sich beispielsweise als Schichtung einzelner generativ nacheinander aufgebrachter Materialschichten mikroskopisch erkennen.
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Der generativ gefertigte Gehäuseabschnitt umfasst wenigstens eine Wand der Tankkavität, vorzugsweise jedoch mehrere Wände oder Wandabschnitte der Tankkavität und/oder ein Dach der Wandkavität. Vorzugsweise ist der generativ gefertigte Gehäuseabschnitt ein oberer Abschnitt der Tankkavität, der mit einem auf beliebige Weise hergestellten unteren Gehäuseabschnitt / Boden der Tankkavität abdichtend verschraubt ist. Ebenso wäre es denkbar, das Gehäuse um die Tankkavität vollständig generativ zu fertigen.
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Unter einem starren Kanal ist im Gegensatz zu einer Schlauchverbindung ein Kanal mit einem formstabilen Leitungsquerschnitt gemeint. Unter einer einstückigen Integration des Kanals ist insbesondere zu verstehen, dass in den Kanalwänden keine lösbaren Trennstellen vorhanden sind. Folglich ist der Verlauf des Kanals durch die generative Fertigung fest vorgegeben und der Kanal kann nicht zerlegt werden. Folglich sind keinerlei Dichtungen oder dergleichen entlang des Kanalverlaufs nötig.
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Vorzugsweise ist in dem Gehäuseabschnitt ferner wenigstens ein Leitungsanschluss für den Tintenvorlauf und/oder Tintenrücklauf zu/von einem Druckkopf sowie ein das Steuerventil mit dem Leitungsanschluss verbindender Kanal einstückig integriert. Somit lassen sich bezüglich dieses Verbindungskanals dieselben Vorteile erzielen wie mit dem oben beschriebenen Kanal zwischen der Tankkavität und dem Steuerventil.
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Vorzugsweise besteht der Gehäuseabschnitt aus gesintertem Alumide. Alumide ist ein aluminiumgefülltes Polyamid-Pulver, das beispielsweise durch Laser-Sintern schichtweise zur Ausbildung des Wandabschnitts aufgebaut wird. Alumide zeichnen sich durch gute Maßhaltigkeit, ein vorteilhaftes Verhältnis von Dichte und Steifigkeit sowie eine vergleichsweise gute Wärmeleitfähigkeit aus.
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Vorzugsweise ist eine separate Tankkavität für den Tintenvorlauf vorhanden, wobei diese mittels einer Trennwand in versorgungsseitige und druckkopfseitige Teilkavitäten unterteilt ist. Dadurch lässt sich eine für die Füllstandmessung störende Schaumbildung der Tinte in der druckkopfseitigen Teilkavität unterdrücken.
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Vorzugsweise ist dann ferner eine separate Tankkavität für den Tintenrücklauf vorhanden, wobei diese mittels einer Trennwand in versorgungsseitige und druckkopfseitige Teilkavitäten unterteilt ist. Eine für die Füllstandmessung ungünstige Schaumbildung der Tinte lässt sich dann in der versorgungsseitigen Teilkavität unterdrücken.
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Vorzugsweise umfasst der Druckkopftank ferner einen Ultraschallsensor zur Füllstandüberwachung in der druckkopfseitigen Teilkavität für den Tintenvorlauf. Eine derartige Füllstandüberwachung ist genauer und zuverlässiger als eine herkömmliche kapazitive Füllstandüberwachung durch die Wand der Tankkavität.
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Vorzugsweise umfasst der Druckkopftank dann ferner einen Ultraschallsensor zur Füllstandüberwachung in der versorgungsseitigen Teilkavität für den Tintenrücklauf.
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Vorzugsweise umfasst die versorgungsseitige Teilkavität für den Tintenvorlauf und/oder die druckkopfseitige Teilkavität für den Rücklauf einen Kopfraum zur Aufnahme von Tintenschaum. Der Kopfraum erstreckt sich über einen Soll-Füllstand der Tinte jeweils nach oben hin. Hinter der Trennwand kann dann der Soll-Füllstand zuverlässig und präzise überwacht werden, beispielsweise durch Ablenkung von Ultraschallwellen an einem Ablenkspiegel auf die Tintenoberfläche.
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Vorzugsweise umfasst der Druckkopftank ferner eine metallische und insbesondere elektrisch beheizte Grundplatte zur Begrenzung der wenigstens einen Tankkavität nach unten hin. Die metallische Grundplatte ist dann insbesondere als Tankunterteil / Boden ausgebildet und der generativ gefertigte Gehäuseabschnitt als Tankoberteil. Die metallische Grundplatte begünstigt eine ordnungsgemäße Temperierung der Tinte insbesondere im Tintenvorlauf.
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Vorzugsweise ist der generativ gefertigte Gehäuseabschnitt ferner zum Anschluss eines Vorlaufventils, eines Rücklaufventils und eines Spülventils ausgebildet. Das Vorlaufventil ist dann das Steuerventil für den Vorlauf, das Rücklaufventil das Steuerventil für den Rücklauf und das Spülventil das Steuerventil für eine Spülung des Druckkopfes. Der Gehäuseabschnitt ist dann vorzugsweise als Befestigungsflansch für das wenigstens eine Steuerventil und/oder einen dieses umfassenden Ventilblock ausgebildet. Vorzugsweise ist das Steuerventil dann direkt am generativ gefertigten Gehäuseabschnitt befestigt. Zwischen dem Steuerventil und dem zugehörigen Kanal im generativ gefertigten Gehäuseabschnitt können zusätzlich Dichtungen vorhanden sein.
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Vorzugsweise umfasst der Kanal wenigstens zwei Abschnitte mit voneinander unterschiedlichen und stufenlos ineinander übergehenden Leitungsquerschnitten. Die Querschnitte einzelner im generativ gefertigten Gehäuseabschnitt integrierten Kanäle können beispielsweise mittels Strömungssimulation rechnergestützt optimiert werden und als CAD-Daten direkt in die generative Fertigung des Gehäuseabschnitts eingehen. Hierbei lassen sich vielfältige strömungsoptimierte Querschnitte für die einzelnen Kanäle realisieren.
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Die gestellte Aufgabe wird ebenso mit einer Druckvorrichtung zum Tintenstrahl-Direktbedrucken von Behältern gelöst, die wenigstens einen Druckkopf und einen im Bereich des Druckkopfs angeordneten Druckkopftank gemäß wenigstens einer der obigen Ausführungsformen umfasst. Der Druckkopftank ist dann vorzugsweise ortsfest bezüglich des Druckkopfs und/oder seiner Lagerung angeordnet. Der Druckkopftank ist vorzugsweise mittels flexibler Schläuche an den Druckkopf angeschlossen.
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Vorzugsweise sind mehrere solcher Druckvorrichtungen Bestandteil einer Druckmaschine und darin beispielsweise in der Peripherie eines Behälterkarussells oder dergleichen Transportmittel für Behälter angeordnet. Zu diesem Zweck können die Druckvorrichtungen auch modulartig ausgebildet sein.
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Die gestellte Aufgabe wird ebenso gelöst mit einem Verfahren zur Herstellung eines Druckkopftanks für eine Druckvorrichtung gemäß Anspruch 11. Demnach wird ein Gehäuseabschnitt zur Begrenzung wenigstens einer Tankkavität des Druckkopftanks generativ gefertigt. Ferner wird dabei wenigstens ein Kanal zum Verbinden der Tankkavität mit einem Steuerventil zum Steuern eines druckkopfseitigen Tintenvorlaufs und/oder Tintenrücklaufs einstückig in dem Gehäuseabschnitt integriert. Zur generativen Fertigung wird der Gehäuseabschnitt schichtweise und ohne formspeicherndes und/oder spanabhebendes Werkzeug anhand digitaler Konstruktionsdaten (CAD-Daten) erstellt.
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Vorzugsweise wird der Gehäuseabschnitt mittels 3D-Druck und insbesondere durch schichtweises Sintern von Alumide hergestellt. Damit lässt sich ein besonders maßhaltiger und stabiler Gehäuseabschnitt auf flexible Weise anhand digitaler Konstruktionsdaten und insbesondere mit flexibel optimierbaren Verläufen für Verbindungskanäle herstellen. Der 3D-Druck ermöglicht eine kompakte und strömungsoptimierte Integration von Kanälen zwischen der Tankkavität, dem Steuerventil und dem zugehörigen Leitungsanschluss zum Druckkopf.
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Vorzugsweise werden dann Leitungsquerschnitte und Krümmungen einzelner Abschnitte des Kanals mittels rechnergestützter Strömungssimulation, beispielsweise mittels eines Finite-Elemente-Modells, konstruiert. Damit lässt sich eine an die Strömungs- und Druckverhältnisse in den einzelnen Kanälen angepasste Verbindung zwischen der Tankkavität und dem zugeordneten Steuerventil reproduzierbar herstellen.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist zeichnerisch dargestellt. Hierbei zeigt:
- 1 eine Schrägansicht des Druckkopftanks;
- 2 einen Querschnitt durch den Druckkopftank;
- 3 einen Teillängsschnitt durch den Druckkopftank; und
- 4 eine Schrägansicht von Kanälen im generativ gefertigten Gehäuseabschnitt auf einer konventionell hergestellte Grundplatte.
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Wie die 1 erkennen lässt, umfasst der Druckkopftank 1 in einer bevorzugten Ausführungsform einen generativ gefertigten Gehäuseabschnitt 2, der insbesondere als Gehäuseoberteil ausgebildet ist, sowie eine spanabhebend hergestellte Grundplatte 3 aus Metall, die insbesondere als Gehäuseunterteil ausgebildet ist. Davon eingeschlossen sind Tankkavitäten 4, 5 für einen druckkopfseitigen Tintenvorlauf TV und Tintenrücklauf TR.
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Zur Steuerung des druckkopfseitigen Tintenvorlaufs TV ist ein erstes Steuerventil 6 und für die Steuerung des druckkopfseitigen Tintenrücklaufs TR ein zweites Steuerventil 7 vorhanden. Vorzugsweise ist ferner ein drittes Steuerventil 8 zur Steuerung druckkopfseitiger Spülvorgänge vorhanden. Die Steuerventile 6, 7, 8 sind beispielsweise 2-Wege-Wippen-Magnetventile mit Trennmembran.
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Zur Verbindung der Tankkavitäten 4, 5 mit den zugeordneten Steuerventilen 6, 7, 8 sind starre Kanäle 9 in den generativ gefertigten Gehäuseabschnitt 2 integriert. Ferner sind starre Kanäle 10 zur Verbindung der Steuerventile 6, 7 mit Leitungsanschlüssen 11, 12 (siehe 4) für den Tintenvorlauf TV und den Tintenrücklauf TR in den generativ gefertigten Gehäuseabschnitt 2 integriert. Wie in der 1 schematisch angedeutet ist, werden die Leitungsanschlüsse 11, 12 vorzugsweise mittels flexibler Schläuche an einen Druckkopf 13 angeschlossen.
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In der 1 ist schematisch eine Trennwand 14 zur Unterteilung der Tankkavität 4 für den Tintenvorlauf TV in eine druckkopfseitige Teilkavität 4a und eine versorgungsseitige Teilkavität 4b dargestellt sowie eine Trennwand 15 zur Unterteilung der Tankkavität 5 für den Tintenrücklauf TR in eine druckkopfseitige Teilkavität 5a und eine versorgungsseitige Teilkavität 5b. Die Trennwände 14, 15 dienen als Schaumbarrieren, erlauben darunter jedoch einen Tintenfluss von der versorgungsseitigen Teilkavität 4b zur druckkopfseitigen Teilkavität 4a und von der druckkopfseitigen Teilkavität 5a zur versorgungsseitigen Teilkavität 5b.
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Somit wird die Ausbildung von Tintenschaum vorlaufseitig in der versorgungsseitigen Teilkavität 4b zugelassen und in der druckkopfseitigen Teilkavität 4a unterdrückt. Entsprechend wird die Ausbildung von Tintenschaum rücklaufseitig in der druckkopfseitigen Teilkavität 5a zugelassen und in der versorgungsseitigen Teilkavität 5b unterdrückt.
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Wie in der 2 schematisch angedeutet ist, umfassen die Teilkavitäten 5a und 4b zu diesem Zweck jeweils einen Kopfraum 16 für Tintenschaum oberhalb eines ordnungsgemäßen Füllstands FS für vorlaufende bzw. rücklaufende Tinte.
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In den von Tintenschaum abgeschirmten Teilkavitäten 4a und 5b ist anstelle des Kopfraums 16 für Tintenschaum eine Füllstandüberwachung 17 vorhanden, die vorzugsweise die Tintenoberfläche mittels Ultraschall abtastet und unter Bezugnahme auf die 3 ausführlicher beschrieben ist.
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In der 1 sind ferner Leitungsanschlüsse 18 für den versorgungsseitige Tintenvorlauf 18a und Tintenrücklauf 18b von/zu einer zentralen Vorratsstation (nicht dargestellt) für Tinte dargestellt sowie für versorgungsseitige Zuluft 18c und Abluft 18d zur Erzeugung eines Vakuums im Druckkopftank 1 und insbesondere in den Kopfräumen 16. Hierbei wird mittels der Zuluft 18c und der Abluft 18d ein Differenzdruck zwischen den Kopfräumen 16 erzeugt. Die Vorratsstation findet beispielsweise im stationären Teil einer Druckvorrichtung Platz.
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Die 2 zeigt einen Querschnitt entlang der in der 1 angedeuteten Schnittebene A-A in Blickrichtung auf die Trennwände 14, 15. Zu erkennen sind ferner eine Vorlaufrinne 19 für die Zuluft 18c und eine Rücklaufrinne 20 für die Abluft 18d. Die Vorlaufrinne 19 und die Rücklaufrinne 20 weisen vorzugsweise ein Gefälle und eine tropfenförmigen Querschnitt auf (vgl. 2) zum Tintenablauf im Falle eines Tintenniveauanstiegs bis in die Vorlaufrinne 19 und Rücklaufrinne 20.
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Zwischen dem generativ gefertigten oberen Gehäuseabschnitt 2 und der metallischen Grundplatte 3 sind um die Tankkavitäten 4, 5 herum verlaufende Dichtungen 21 angedeutet. Diese dienen einer flüssigkeitsdichten und druckdichten Verbindung des oberen Gehäuseabschnitts 2 und der Grundplatte 3.
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An der Grundplatte 3 befindet sich ferner eine elektrische Heizeinrichtung 22 zur Temperierung der insbesondere in der Tankkavität 4 für den Tintenvorlauf TV vorgehaltenen Tinte. Hierbei ermöglicht die metallische Grundplatte 3 einen effizienten Wärmeeintrag in die Tinte. In der 2 ist ferner zu erkennen, dass der generativ gefertigte obere Gehäuseabschnitt 2 mit der Grundplatte 3 auf herkömmliche Weise verschraubt werden kann.
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Die 3 zeigt einen Längsschnitt durch die druckkopfseitige Teilkavität 4a der Tankkavität 4 des Tintenvorlaufs TV. Im Bereich der Teilkavität 4a ist eine Füllstandüberwachung 17 umfassend einen Ultraschallsensor 17a, eine optionale Sensorhülse 17b und einen Umlenkspiegel 17c zum Umlenken von Ultraschallstrahlen US auf die Oberfläche der in der Teilkavität 4a vorgehaltenen Tinte vorhanden.
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Für die versorgungsseitige Teilkavität 5b des Tintenrücklaufs TR ist vorzugsweise eine analog arbeitende Füllstandüberwachung 17 vorhanden.
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Die 3 zeigt ferner den Kanal 10 zur Verbindung des Schaltventils 7 mit dem Leitungsanschluss 11 für den Tintenvorlauf TV zum Druckkopf 13 sowie den Eingang eines Kanals 9 zwischen der Teilkavität 4a und dem Schaltventil 7.
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Die Grundplatte 3 ist auf ihrer Innenseite mit einem Gefälle zum Kanal 9 hin ausgebildet, so dass die vorlaufseitig vorgehaltene Tinte zum Kanal 9 fließt. Zu erkennen ist ferner die Heizeinrichtung 22.
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Wie insbesondere aus einer Zusammenschau der 1 und 3 deutlich wird, ist an dem generativ gefertigten oberen Gehäuseabschnitt 2 vorzugsweise ein Befestigungsabschnitt 2a für die Schaltventile 6, 7, 8 ausgebildet, beispielsweise in Form eines gemeinsamen Flanschs. Die Schaltventile 6, 7, 8 werden vorzugsweise direkt auf den Befestigungsabschnitt 2a geschraubt. Dadurch lässt sich die Anzahl von Verbindungselementen minimieren zugunsten einer kompakten und strömungsoptimierten Anbindung der Schaltventile 6, 7, 8.
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Die in den 1 und 3 lediglich abschnittsweise angedeuteten Kanäle 9, 10 sind zur Veranschaulichung ihres strömungsoptimierten Verlaufs innerhalb des generativ gefertigten Gehäuseabschnitts 2 in der 4 von den Teilkavitäten 4, 5 aus gesehen dargestellt.
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Demnach weisen die Kanäle 9 zwischen den Teilkavitäten 4, 5 und den Steuerventilen 6, 7, 8 sowie die Kanäle 10 zwischen den Steuerventilen 6, 7 und den Leitungsanschlüssen 11, 12 (beispielhaft bezeichnete) Leitungsabschnitte 9a, 9b, 10a, 10b mit unterschiedlichen Leitungsquerschnitten und/oder Krümmungsverläufen auf.
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Insbesondere gehen Leitungsabschnitte 9a, 9b, 10a, 10b unterschiedlicher Leitungsquerschnitten im Wesentlichen stufenlos in einander über, sodass die Tinte in den Kanälen 9, 10 mit möglichst geringem Strömungswiderstand fließt. Insbesondere werden scharfe Kanten und abrupte Richtungswechsel in der Kanalführung vermieden. Dies wird durch die generative Fertigung des oberen Gehäuseabschnitts ermöglicht, im Gegensatz zu herkömmlichen Herstellungsverfahren für Fluidkanäle, wie beispielsweise Bohren und Fräsen.
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Ferner ermöglicht die in der 4 beispielhafte dargestellte Kanalführung eine Minimierung der jeweiligen Leitungslänge zwischen den Steuerventilen 6, 7, 8 und den Tankkavitäten 4, 5 sowie Leitungsanschlüssen 11, 12. Dadurch werden Druckverluste reduziert. Ferner ermöglicht die starre Formgebung der Kanäle 9, 10 im oberen Gehäuseabschnitt 2 reproduzierbare Strömungsverhältnisse mit minimaler Abweichung in der Serienfertigung.
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Zur Herstellung des Druckkopftanks 1 wird für den Bereich der Kanäle 9, 10 des oberen Gehäuseabschnitts 2 vorzugsweise eine rechnergestützte Strömungssimulation für die darin vorlaufende und rücklaufende Tinte durchgeführt. Je nach den Anforderung an den druckkopfseitigen Leitungsdruck und die benötigten Durchflussmengen können die Verläufe und Leitungsquerschnitte der Kanäle 9, 10 präzise an bestimmte Druckköpfe 13 und Anwendungszwecke angepasst werden.
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Die generative Fertigung des oberen Gehäuseabschnitts 2 ermöglicht fließende Übergänge zwischen einzelnen Leitungsabschnitten 9a, 9b, 10a, 10b der Kanäle 9, 10, die beispielsweise auch Kammern oder dergleichen Ausnehmungen im generativ gefertigten Gehäuseabschnitt 2 umfassen können. Dadurch kann der Anschluss der Kanäle 9, 10 im Befestigungsabschnitt 2a an die Leitungsquerschnitte der Steuerventile 6, 7, 8 angepasst werden, um Fluidströmung im Tintenvorlauf TV und Tintenrücklauf TR sowie für die Spülung des Druckkopfs 13 zu optimieren.
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Die generative Fertigung ermöglicht ferner eine einstückige Bauweise des Gehäuseabschnitts 2 und insbesondere seiner druckkopfseitig an die Tankkavitäten 4, 5 anschließenden Wandbereiche mit den Kanälen 9, 10. Nichtsdestoweniger lassen sich auch andere Abschnitte des Druckkopftanks 1 bis hin zu seinem Gehäuse insgesamt generativ fertigen. Beispielsweise könnte die Grundplatte 3 lediglich im Bereich der Heizeinrichtung 22 eine metallische Platte oder dergleichen zum Wärmeeintrag in die Tinte umfassen.
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Eine horizontale Teilungsebene 23 zwischen einem generativ gefertigten oberen Gehäuseabschnitt 2 und einer unteren Grundplatte 3 ist jedoch prinzipiell vorteilhaft für die Herstellung und Montage des Druckkopftanks 1. Wie die 2 und 4 erkennen lassen, ist der generativ gefertigte Gehäuseabschnitt 2 mit der Grundplatte 3 mehrfach verschraubt. Am Übergang von Gehäuseabschnitt 2 und Grundplatte 3 können um die Kanäle 9, 10 zusätzliche Dichtungen 24, wie beispielsweise O-Ringe, vorhanden sein.
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Das Herstellungsverfahren umfasst vorzugsweise einen Schritt zur maschinellen Strömungssimulation, beispielsweise mittels eines Finite-Elemente-Modells, zur Optimierung der Kanäle 9, 10 und die Übertragung eines darauf basierenden Konstruktionsdatensatzes an eine 3D-Druckeinrichtung oder dergleichen. Die generative Fertigung des Gehäuseabschnitts 2 erfolgt dann beispielsweise durch schichtweises Lasersintern von Alumide.
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Somit kann Druckkopftank 1 prinzipiell unabhängig vom Ort der Konstruktion an beliebigen Produktionsstätten, an denen ein 3D-Drucker verfügbar ist, hergestellt werden, beispielsweise zur Ersatzteilversorgung. Logistikkosten für Lagerhaltung und Transport sowie der Zeitaufwand für die Ersatzteilversorgung lassen sich somit effizient reduzieren.
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Zudem kann der Gehäuseabschnitt 2 mittels 3D-Druck flexibel an geänderte technische Anforderungen und/oder bestimmte Kundenspezifikation angepasst werden, beispielsweise durch Firmenlogos in Form von Reliefs oder dergleichen Oberflächenmerkmale 25 (beispielhaft in der 1 angedeutet). Zudem können sowohl Material als auch Farbe des für die generative Fertigung verwendeten Grundmaterials variiert und gegebenenfalls zur Optimierung der Tankgeometrie und/oder Kanalverläufe zielgerichtet ausgewählt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009020702 A1 [0003]
- DE 102013217679 A1 [0003]
