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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung und einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche.
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Aus der
WO 2005/089463A2 ist ein 3-D-Drucker bekannt, der dazu eingerichtet ist, ein dreidimensionales Objekt aus einem sinterbaren Pulver zu fertigen.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz eine Vorrichtung zum generativen Fertigen einer sich aus einer Vielzahl von Querschnitten zusammensetzenden Objekts, ein Verfahren zum generativen Fertigen eines sich aus einer Vielzahl von Querschnitten zusammensetzenden Objekts, sowie ein durch das Verfahren hergestelltes dreidimensionales Objekt vorgestellt.
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Die Vorrichtung zum generativen Fertigen eines sich aus einer Vielzahl von Querschnitten zusammensetzenden Objekts umfasst eine Applikationseinheit mit einer Applikationsfläche zum Applizieren eines sinterbaren Materials als ein Abbild eines der Querschnitte des Objekts auf die Applikationsfläche. Des Weiteren weist die Vorrichtung ein Substrat zum Aufnehmen des Abbilds von der ersten Applikationsfläche auf. Ferner umfasst die Vorrichtung eine Aushärteeinheit zum Aushärten des Abbilds aus dem sinterbaren Material auf dem Substrat, wobei die Aushärteeinheit räumlich getrennt von der Applikationseinheit angeordnet ist.
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Unter generativem Fertigen kann auch additives Fertigen oder das im Englischen sehr gebräuchliche additive manufacturing oder rapid prototyping verstanden werden, wobei dreidimensionale Bauteile, beispielsweise nacheinander, aus einzelnen Schichten beziehungsweise Querschnitten des Bauteils erzeugt werden. Üblicherweise wird hierzu ein zu erzeugendes dreidimensionales Objekt beziehungsweise Bauteil rechnergestützt modelliert und in einzelne parallele Scheiben beziehungsweise Querschnitte einer bestimmten Dicke unterteilt. Die Daten, insbesondere zu den geometrischen Abmessungen der Querschnitte, werden an die Vorrichtung weitergegeben, welche die Abbilder dieser Querschnitte sequentiell erzeugt. Unter einer Applikationseinheit kann eine Einrichtung verstanden werden, mit welcher das sinterbare Material entsprechend den Abmessungen eines der Querschnitte des zu fertigenden Bauteils auf die Applikationsfläche aufgebracht werden kann. Hierbei können arbiträre zweidimensionale Formen auf der Applikationsfläche erzeugt werden. Eine Höhe der arbiträren zweidimensionalen Formen kann innerhalb eines bestimmten Bereichs eingestellt werden. Die Applikationsfläche kann hierbei als ebene Fläche ausgestaltet sein. In einer alternativen Ausführungsform kann die Applikationsfläche als eine Außenfläche einer zylinderförmigen Trommel ausgestaltet sein. Das so entstandene Abbild eines der Querschnitte des zu erzeugenden Objekts wird nachfolgend auf das Substrat übertragen. Unter einem Substrat kann hierbei eine Aufnahmeeinheit zum Aufnehmen des Abbilds verstanden werden. Das Substrat kann hierbei ein erstes Abbild eines Querschnitts des zu erzeugenden Objekts aufnehmen. Alle weiteren Abbilder der Querschnitte des zu erzeugenden Objekts werden auf das zuvor aufgenommene Abbild übertragen, so dass das Substrat letztendlich alle Abbilder der Querschnitte des zu erzeugenden Objekts trägt.
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Unter einer Aushärteeinheit kann hierbei eine Einrichtung zum Verfestigen des sinterbaren Materials verstanden werden. Hierunter können thermische Einrichtungen, wie beispielsweise Öfen, Heizwendeln und/oder Infrarotstrahler, verstanden werden. Es können ferner darunter optische Einrichtungen verstanden werden, die das sinterbare Material, beispielsweise mittels ultraviolettem Licht, beziehungsweise ultravioletter Laserstrahlung und/oder sichtbarer und/oder Infrarot-Laserstrahlung aushärten. Die Aushärteeinheit ist hierbei nicht direkt an der Applikationseinheit, sondern räumlich getrennt von der Applikationseinheit angeordnet. Eine solche Vorrichtung, bei welcher die Aushärteeinheit und die Applikationseinheit getrennt voneinander angeordnet sind, hat den Vorteil, dass das sinterbare Material beim Applizieren auf die Applikationsfläche durch die Aushärteeinheit nicht beeinträchtigt wird. Hierdurch kann ein besonders robuster Fertigungsprozess gewährleistet werden. Weiterhin kann durch diese Vorrichtung deutlich schneller eine definierte Schichtdicke erzeugt werden als durch andere Vorrichtungen zur additiven Fertigung. Zudem können so Thermoplaste und Duromere verarbeitet werden.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
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Es ist weiterhin von Vorteil, wenn die Vorrichtung wenigstens eine weitere Applikationseinheit mit wenigstens einer weiteren Applikationsfläche zum Applizieren des sinterbaren Materials als ein Abbild eines der Querschnitte des Objekts auf die weitere Applikationsfläche aufweist, wobei die wenigstens eine weitere Applikationseinheit räumlich getrennt von der Applikationseinheit und von der Aushärteeinheit angeordnet ist. Durch die wenigstens eine weitere Applikationseinheit kann eine Fertigungsgeschwindigkeit vorteilhafterweise erhöht werden. Indem die wenigstens eine weitere Applikationseinheit räumlich getrennt von der Aushärteeinheit angeordnet ist, kann eine Applikation des sinterbaren Materials auf die Applikationsfläche ungestört von thermischen und/oder optischen Einflüssen der Aushärteeinheit stattfinden. Weiterhin hat eine weitere Applikationseinheit den Vorteil, dass einzelne mechanische Komponenten der Applikationseinheiten geschont werden, da die mechanische Belastung bei gleichbleibender Fertigungsgeschwindigkeit sich auf beide Applikationseinheiten verteilt. Ferner ist hierdurch ein Auftrag von mehreren unterschiedlichen Materialien in einem Druck möglich (Multi-Material). Beispielsweise können Materialien wie Polycaprolactam (PA6), Polyoxymethylen (POM) und/oder Polyethylen (PE) verwendet werden. Hierbei können die Materialien sowohl leitfähig als auch nicht leitfähig ausgestaltet sein.
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Es ist zweckmäßig, wenn das Substrat und die Aushärteeinheit relativ zueinander bewegbar sind. Ferner ist es von Vorteil, wenn das Substrat und die Applikationseinheit relativ zueinander bewegbar sind. Weiterhin ist es von Vorteil, wenn das Substrat und die weitere Applikationseinheit relativ zueinander bewegbar sind. Denn hierdurch kann beispielsweise ein von der Applikationseinheit appliziertes Abbild von dem Substrat aufgenommen werden und von der Aushärteeinheit ausgehärtet werden und darauffolgend kann von der weiteren Applikationseinheit ein weiteres Abbild auf das bereits ausgehärtete Abbild übertragen werden. In der Zwischenzeit kann die Applikationseinheit das nächste zu applizierende Abbild auf die Applikationsfläche applizieren. Hierdurch kann die Fertigungsgeschwindigkeit weiter erhöht werden.
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Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Applikationsfläche und/oder die weitere Applikationsfläche elektrostatisch aufladbar ist. Denn hierdurch kann eine Applikation des sinterbaren Materials auf die Applikationsfläche unterstützt und verbessert werden.
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Ferner ist es zweckmäßig, wenn die Vorrichtung eine Belichtungseinheit zum wenigstens bereichsweisen Löschen einer elektrostatischen Ladung auf der Applikationsfläche und/oder der weiteren Applikationsfläche aufweist. Die Belichtungseinheit kann hierbei direkt an der Applikationseinheit angeordnet sein. Eine weitere Belichtungseinheit kann hierbei direkt an der weiteren Applikationseinheit angeordnet sein. Durch das bereichsweise Löschen der elektrostatischen Ladung auf der Applikationsfläche und/oder der weiteren Applikationsfläche kann erreicht werden, dass das sinterbare Material nur auf den Stellen auf der Applikationsfläche und/oder der weiteren Applikationsfläche haften bleibt, auf welchen die elektrostatische Ladung gelöscht ist. Hierdurch kann das auf die Applikationsfläche und/oder die weitere Applikationsfläche zu applizierende Abbild sehr genau strukturiert werden. Somit lassen sich die Abbilder der einzelnen Querschnitte des zu erzeugenden Bauteils präzise übertragen.
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Es ist weiterhin von Vorteil, wenn das Substrat elektrostatisch aufladbar ist. Denn hierdurch wird die Übertragung des Abbilds von der Applikationsfläche und/oder der weiteren Applikationsfläche auf das Substrat unterstützt. Hierdurch können Übertragungsdefekte vermieden werden, wodurch die Qualität des zu fertigenden Bauteils insgesamt steigt.
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Es ist ferner von Vorteil, wenn die Applikationseinheit und/oder die weitere Applikationseinheit eingerichtet ist, ein elektrostatisch aufladbares, sinterbares Pulver und/oder eine elektrostatisch aufladbare, sinterbare Flüssigkeit auf die Applikationsfläche und/oder die weitere Applikationsfläche abzugeben. Denn hierdurch wird die Applikation des sinterbaren Materials erleichtert und es wird eine vergrößerte Variabilität hinsichtlich einer Materialauswahl erreicht. Mögliche Materialien sind Polyamide, Polyolefine, Acrylate, Epoxyde und/oder Methacrylate.
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Ferner ist es von Vorteil, wenn die Vorrichtung eine Nivelliereinheit zum Ebnen des sinterbaren Materials auf dem Substrat und/oder zum Abtragen von überschüssigem sinterbaren Material von dem Substrat aufweist. Denn hierdurch können sehr homogene und ebene Oberflächen der einzelnen zu fertigenden Abbilder der Querschnitte des zu erzeugenden Bauteils erreicht werden. Ferner kann eine Verdichtung und damit optimierte Dichte im Bauteil erzeugt werden und eine Porosität in dem zu erzeugenden Bauteil reduziert werden. Eine Nivelliereinheit kann hierbei beispielsweise räumlich getrennt von der Applikationseinheit und der Aushärteeinheit zwischen der Applikationseinheit und der Aushärteeinheit angeordnet sein. Eine weitere Nivelliereinheit kann ebenfalls räumlich getrennt von der Aushärteeinheit und der weiteren Applikationseinheit zwischen der Aushärteeinheit und der weiteren Applikationseinheit angeordnet sein.
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Die zuvor genannten Vorteile gelten in entsprechender Weise auch für ein Verfahren zum generativen Fertigen eines sich aus einer Vielzahl von Querschnitten zusammensetzenden Objekts, insbesondere auf einer Vorrichtung gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungen.
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Das Verfahren weist hierbei einen Schritt des Applizierens eines sinterbaren Materials als ein Abbild eines der Querschnitte des Objekts auf einer Applikationsfläche durch eine Applikationseinheit oder eine weitere Applikationseinheit auf. Weiterhin weist das Verfahren einen Schritt des Aufnehmens des Abbilds von der Applikationsfläche auf ein Substrat auf, sowie einen Schritt des Aushärtens des Abbilds aus dem sinterbaren Material auf dem Substrat durch eine räumlich getrennt von der Applikationseinheit und von der weiteren Applikationseinheit angeordneten Aushärteeinheit auf. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen dem Schritt des Aufnehmens und des Aushärtens ein Schritt einer Relativbewegung zwischen dem Substrat und der Aushärteeinheit derart erfolgt, dass sich das Substrat und die Aushärteeinheit nach Beenden der Relativbewegung gegenüber stehen. Hierdurch kann der Schritt des Applizierens und der Schritt des Aushärtens auf unterschiedlichen Einheiten und an unterschiedlichen Positionen in bzw. an der Vorrichtung ausgeführt werden. Hierdurch kann eine hohe Fertigungsgeschwindigkeit erzielt werden, da die Applikationseinheit ungestört von der Aushärteeinheit das sinterbare Material auf die Applikationsfläche applizieren kann während das zuvor auf das Substrat übertragene Abbild an der Aushärteeinheit ausgehärtet wird.
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Weiter ist es von Vorteil, wenn vor dem Schritt oder während des Schritts des Applizierens die Applikationsfläche oder die weitere Applikationsfläche elektrostatisch aufgeladen wird und die elektrostatische Ladung wenigstens bereichsweise durch eine Belichtungseinheit gelöscht wird. Denn hierdurch kann auf der Applikationsfläche und/oder der weiteren Applikationsfläche eine indirekte Strukturierung erfolgen, welche einer zweidimensionalen geometrischen Gestalt des zu applizierenden Abbilds aus dem sinterbaren Material entspricht. Somit kann also das sinterbare Material strukturiert auf die Applikationsfläche appliziert werden, wodurch sich sehr präzise Abbilder der Querschnitte des erzeugenden Bauteils erstellen lassen.
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Es ist weiterhin von Vorteil, wenn vor dem Schritt oder während des Schritts des Aufnehmens das Substrat elektrisch aufgeladen wird. Denn hierdurch wird das präzise Übertragen des Abbilds aus dem sinterbaren Material von der Applikationsfläche oder der weiteren Applikationsfläche auf das Substrat erleichtert. Hierdurch kann die Qualität des zu erzeugenden Bauteils weiter gesteigert werden.
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Der hier beschriebene Ansatz schafft zudem ein dreidimensionales Objekt, welches sich aus einer Vielzahl von Querschnitten und/oder unterschiedlichen Materialien zusammensetzt, insbesondere hergestellt nach einem Verfahren gemäß den zuvor erläuterten Ausführungen. Ein solches dreidimensionales Objekt hat den Vorteil, dass es einerseits in einfacher Weise herstellbar ist und andererseits über eine nahezu willkürliche Geometrie verfügen kann. Des Weiteren kann das dreidimensionale Objekt aus verschiedenen sinterbaren Materialien mit unterschiedlichen mechanischen, thermischen, optischen und/oder elektronischen Eigenschaften gefertigt sein. Hierdurch lässt sich das dreidimensionale Objekt in seiner, insbesondere optischen und/oder haptischen Erscheinungsform nahezu willkürlich gestalten.
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Der hier beschriebene Ansatz schafft zudem eine Steuereinheit, welche eingerichtet ist, die Vorrichtung gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungen anzusteuern, um ein Verfahren gemäß einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen durchzuführen. Hierzu kann das Steuergerät zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor beziehungsweise Sensorelement oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, das auf einem maschinenlesbaren, insbesondere nicht flüchtigen, Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ausgeführt wird.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum generativen Fertigen einer sich aus einer Vielzahl von Querschnitten zusammensetzenden Objekts gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum generativen Fertigen eines sich aus einer Vielzahl von Querschnitten zusammensetzenden Objekts gemäß einem Ausführungsbeispiel; sowie
- 3 eine schematische Darstellung einer Steuereinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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In 1 ist eine Vorrichtung 1 zum generativen Fertigen eines sich aus einer Vielzahl von Querschnitten zusammensetzenden Objekts gemäß einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Die Vorrichtung umfasst eine Applikationseinheit 2a, eine daneben, räumlich getrennt angeordnete Aushärteeinheit 30 sowie ein Substrat 20. Die Vorrichtung 1 kann fakultativ eine weitere, mit der Applikationseinheit 2a baugleiche Applikationseinheit 2b aufweisen. Die Applikationseinheit 2b ist sowohl von der Applikationseinheit 2a, als auch von der Aushärteeinheit 30 räumlich getrennt, vorzugsweise neben der Aushärteeinheit 30 angeordnet. Die Applikationseinheit 2a weist eine als zylinderförmige Trommel ausgebildete Applikationsfläche 3a auf. Über eine elektrische Aufladungseinheit 4a wird die Applikationsfläche 3a elektrostatisch aufgeladen. Eine Belichtungseinheit 5a kann mittels einem Laserstrahl 6a, welcher in zwei Dimensionen ablenkbar ist, die Applikationsfläche 3a stellenweise beziehungsweise wenigstens bereichsweise belichten, und somit an den belichteten Stellen eine elektrostatische Ladung auf der Applikationsfläche 3a löschen. Hierdurch kann eine zweidimensionale Struktur, nämlich ein Abbild eines der Querschnitte des zu erzeugenden Objekts, auf eine Ladungsverteilung auf der Applikationsfläche 3a abgebildet werden. Nach dem Belichten durch die Belichtungseinheit 5a wird durch eine Materialzuführung 7a sinterbares Material 9a auf die Applikationsfläche 3a appliziert. Das sinterbare Material 9a kann hierbei elektrostatisch aufladbar sein. Das sinterbare Material 9a haftet nur an den belichteten Stellen auf der Applikationsfläche 3a. Ein Überschuss an sinterbarem Material 9a kann durch eine als Rakel 8a ausgebildete Nivelliereinheit von der Applikationsfläche 3a entfernt werden. Die Nivelliereinheit kann als weitere Rakel 10a, 10b alternativ oder zusätzlich auch räumlich getrennt zwischen der Applikationseinheit 2a und der Aushärteeinheit 30 und/oder zwischen der Applikationseinheit 2b und der Aushärteeinheit 30 angeordnet sein. Die Applikationsfläche 3a, welche als zylinderförmige Trommel ausgestaltet ist, dreht sich hierbei vorteilhafterweise im Uhrzeigersinn unter den jeweiligen Einheiten hinweg. Das Abbild eines Querschnitts des zu erzeugenden Objekts wird nun von der Applikationsfläche 3a auf das Substrat 20 übertragen. Das Substrat 20 wird durch einen Substrathalter 21 gehaltert, wobei der Substrathalter 21 durch einen Antrieb 22 in allen drei Raumrichtungen bewegbar ist. Um die Übertragung des Abbilds von der Applikationsfläche 3a auf das Substrat 20 zu unterstützen, kann das Substrat 20 seinerseits beziehungsweise der Substrathalter 21 durch eine weitere elektrische Aufladungseinheit 4c elektrostatisch aufgeladen werden. Nachdem das Abbild aus dem sinterbaren Material 9a auf das Substrat 20 übertragen ist, wird das Substrat 20 durch den Antrieb 22 von einer Position unterhalb der Applikationseinheit 2a zu einer Position unterhalb der Aushärteeinheit 30 bewegt. Die Aushärteeinheit 30 weist einen Heizdraht 31 auf, der sich derart aufheizt, dass das Abbild aus dem sinterbaren Material 9a auf dem Substrat 20 aushärtet und verfestigt.
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In einer alternativen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Aushärteeinheit als optische Aushärteeinheit ausgestaltet ist. Hierunter kann beispielsweise auch eine Infrarotlichtquelle verstanden werden, die das sinterbare Material 91 durch Bestrahlen mit infrarotem Licht erwärmt und somit aushärtet. Die Infrarotlichtquelle kann hierbei als Infrarotlaser ausgebildet sein. Des Weiteren kann eine optische Aushärteeinheit auch dergestalt sein, dass ultraviolettes oder sichtbares Laserlicht das sinterbare Material 9a derart vernetzt, dass es aushärtet und verfestigt.
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Nach dem Aushärten des Abbilds aus dem sinterbaren Material 9a auf dem Substrat 20 kann das nächste Abbild aus dem sinterbaren Material 9a auf das Substrat 20 übertragen werden. Dies kann beispielsweise wieder in der Applikationseinheit 2a erfolgen, in welcher zwischenzeitlich die Applikationsfläche 3a aufgeladen, belichtet und mit dem sinterbaren Material 9a versehen wurde.
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Alternativ kann dieser nächste Schritt auch in der weiteren Applikationseinheit 2b erfolgen. Hierbei wurde die weitere Applikationsfläche 3b zwischenzeitlich über die weitere Aufladungseinheit 4b aufgeladen, durch die weitere Belichtungseinheit 5b und dem weiteren Laserstrahl 6b belichtet und mit dem weiteren sinterbaren Material 9b durch die weitere Materialzuführung 7b versehen. Fakultativ kann ein Überschuss an dem weiteren sinterbaren Material 9b durch die weitere Rakel 8b von der weiteren Applikationsfläche 3b entfernt werden.
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Hierzu wird das Substrat 20 mit dem Substrathalter 21 durch den Antrieb 22 entsprechend unterhalb der Applikationseinheit 2a oder unterhalb der weiteren Applikationseinheit 2b beispielsweise entlang einer durch den Doppelpfeil 23 angedeuteten Achse relativ zu der Applikationseinheit 2a, zu der weiteren Applikationseinheit 2b und zu der Aushärteeinheit 30 bewegt. Nach Übertragen des weiteren Abbilds auf das Substrat 20 beziehungsweise auf das auf dem Substrat 20 schon vorhandene Abbild wird das Substrat 20 durch die Antriebseinheit 22 wieder an die Position unterhalb der Aushärteeinheit 30 bewegt, wo das weitere Abbild ausgehärtet wird und sich dieses mit dem darunterliegenden Abbild verbindet. Abhängig von einer Anzahl an bereits auf das Substrat übertragenen Abbilder wird der Substrathalter 21 samt dem Substrat 20 durch den Antrieb 22 senkrecht zu der Achse 23 bewegt. Diese Bewegung, angedeutet durch den Doppelpfeil 24, dient dazu, einen Abstand zwischen dem Substrat 20 beziehungsweise den auf das Substrat bereits übertragenen Abbildern und der Applikationseinheit 2b, 2b einzustellen. Diese Schritte des Applizierens und des Aushärtens können beliebig oft wiederholt werden, bis das zu erzeugende Objekt beziehungsweise Bauteil fertiggestellt ist.
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Durch das Vorhandensein von zwei Applikationseinheiten 2a, 2b und einer räumlich getrennt davon angeordneten Aushärteeinheit 30 kann die Fertigungsgeschwindigkeit der Vorrichtung 1 deutlich erhöht werden. Abhängig von einer Drehgeschwindigkeit der als zylinderförmige Trommel ausgestaltete Applikationsfläche 3a, 3b und einer Geschwindigkeit des Antriebs 22, beispielsweise als hochagiles Achsensystem ausgeführt, können sehr hohe Auftragsgeschwindigkeiten erreicht werden und damit die Fertigungsgeschwindigkeit des Verfahrens weiter erhöht werden.
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In 2 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 100 zum generativen Fertigen eines sich aus einer Vielzahl von Querschnitten zusammensetzenden Objekts gezeigt. In einem Applikationsschritt 103 wird ein sinterbares Material 9a, 9b als ein Abbild eines der Querschnitte des Objekts auf einer Applikationsfläche 3a, 3b durch eine Applikationseinheit 2a oder eine weitere Applikationseinheit 2b appliziert. Das sinterbare Material 9a, 9b kann hierbei als sinterbares Pulver und/oder als sinterbare Flüssigkeit vorliegen. Das sinterbare Material 9a, kann ferner elektrostatisch aufladbar sein. In einem nachfolgenden Aufnahmeschritt wird das Abbild von der Applikationsfläche 2a, 2b auf ein Substrat 20 übertragen. Das Substrat 20 kann hierbei elektrostatisch aufgeladen sein. In einem nachfolgenden Bewegungsschritt 105 erfolgt eine Relativbewegung zwischen dem Substrat 20 und der Applikationseinheit 2a, 2b beziehungsweise einer Aushärteeinheit 30a, welche neben der Applikationseinheit 2a und der weiteren Applikationseinheit 2b angeordnet ist. Die Relativbewegung erfolgt derart, dass das Substrat 20 mit dem Abbild aus dem sinterbaren Material 9a, 9b an einer Position unterhalb der Aushärteeinheit 30 positioniert wird. In einem nachfolgenden Aushärteschritt 106 erfolgt ein Aushärten des Abbilds aus dem sinterbaren Material 9a, 9b auf dem Substrat 20 durch die Aushärteeinheit 30.
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Optional kann vorgesehen sein, dass vor dem Schritt des Applizierens 103 ein Schritt des elektrostatischen Aufladens 101 der Applikationsfläche 3a und/oder der weiteren Applikationsfläche 3b durch eine elektrische Aufladungseinheit 4a, 4b erfolgt. Fakultativ kann vorgesehen sein, dass nach dem Aufladungsschritt 101 und vor dem Applikationsschritt 103 ein Belichtungsschritt 102 erfolgt, bei welchem eine elektrostatische Ladung auf der Applikationsfläche 3a und/oder auf der weiteren Applikationsfläche 3b durch eine Belichtungseinheit 5a, 5b wenigstens bereichsweise gelöscht wird, um die Applikationsfläche 3a und/oder die weitere Applikationsfläche 3b elektrostatisch zu strukturieren. Durch diese elektrostatische Strukturierung wird in dem nächsten Schritt, nämlich dem Applikationsschritt 103 das sinterbare Material 9a, 9b nur an den Stellen auf der Applikationsfläche 3a und/oder der weiteren Applikationsfläche 3b aufgetragen, auf denen zuvor die elektrische Ladung durch Belichten gelöscht wurde.
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Nach dem Schritt des Aushärtens 106 kann fakultativ ein weiterer Bewegungsschritt 107 erfolgen, bei welchem das Substrat 20 samt Substrathalter 21 durch den Antrieb 22 von der Position unterhalb der Aushärteeinheit 30 an eine Position unterhalb der Applikationseinheit 2a oder der weiteren Applikationseinheit 2b bewegt wird, so dass das Verfahren so lange wiederholt werden kann, bis das Abbild des letzten Querschnitts des zu erzeugenden Objekts beziehungsweise Bauteils appliziert und ausgehärtet ist.
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In 3 ist eine schematische Darstellung einer Steuereinheit 200 gezeigt, die eingerichtet ist, das Verfahren 100 gemäß dem Ausführungsbeispiel aus 2 durchzuführen. Die Steuereinheit 200 weist eine Recheneinheit 201 sowie eine Speichereinheit 202 auf. Des Weiteren weist die Steuereinheit 200 eine Eingangsschnittstelle 203 auf, über welche sie signaltechnisch mit einer beispielsweise als Computer ausgestalteten, externen Eingabeeinrichtung 205 verbunden ist. Über die externe Eingabeeinrichtung 205 können der Recheneinheit 201 beispielsweise die geometrischen Abmessungen beziehungsweise Daten der einzelnen Querschnitte eines zu erzeugenden Objekts übermittelt werden. Diese Daten können in der Speichereinheit 202 zwischengespeichert werden. Die Recheneinheit 201 errechnet hieraus unter Berücksichtigung von vorgebbaren Rahmenparametern eine Vorschrift, wie die Vorrichtung 1 beziehungsweise die Applikationseinheit 2a, die weitere Applikationseinheit 2b, der Antrieb 22 und/oder die Aushärteeinheit 30 anzusteuern sind. Diese Daten werden von der Recheneinheit 201 über Aufgabeschnittstellen 204 den jeweiligen Einheiten zur Verfügung gestellt beziehungsweise übermittelt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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