DE102018102591A1

DE102018102591A1 - Halterung für 3D-Druckköpfe

Info

Publication number: DE102018102591A1
Application number: DE102018102591.2A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-02-06
Filing date: 2018-02-06
Publication date: 2019-08-08

Abstract

Es wird eine Halterung (1) für 3D-Druckköpfe (2a, 2b) mit einem Halteelement (3a, 3b) zur lösbaren Befestigung des 3D-Druckkopfes (2a, 2b) an der Halterung (1) beschrieben. Das Halteelement (3a, 3b) hat wenigstens zwei voneinander beabstandete Federbügel (5a, 5b) hat, die in Richtung des jeweils anderen Federbügels (5a, 5b) elastisch federnd und in Querrichtung hierzu steif sind, wobei die Federbügel (5a, 5b) jeweils einseitig offene Aufnahmekonturen (4) zum Aufstecken des 3D-Druckkopfes (2a, 2b) auf die Federbügel (5a, 5b) haben.

Description

Die Erfindung betrifft eine Halterung für 3D-Druckköpfe mit einem Halteelement zur lösbaren Befestigung des 3D-Druckkopfes an der Halterung und einen 3D-Drucker mit einer Halterung und mit mindestens einem in die Halterung aufgesteckten 3D-Druckkopf. Die Erfindung bildet eine Halterung für 3D-Druckköpfe ferner durch eine Schalteinrichtung weiter.
Bei der derartigen Halterungen ist es notwendig, dass die 3D-Druckköpfe spielfrei in dem Halteelement lagerbar sind, damit der 3D-Druckkopf eine festgelegte Position im Raum hat. Eine Änderung dieser Lage würde sich auf die Qualität des gedruckten Modells auswirken, indem bei Änderung dieser Lage ein Versatz im Modell auftritt. Derartige 3D-Druckköpfe werden deswegen in der Regel in den Halteelementen fest, z. B. durch Verschraubung, eingespannt. Bei einem Druckprozess kann schon eine geringe Abweichung von der festgelegten Position zu einer Kollision mit dem Druckmodell kommen. Eine derartige Festlegung des Druckkopfes in dem Halteelement hat aber den Nachteil, dass dieser nur aufwendig aus dem Halteelement entfernt werden kann.
DE 10 2010 027 071 A1 beschreibt eine Halterung für 3D-Druckköpfe, wobei ein 3D-Druckkopf in zwei voneinander beanstandeten Punkten gelagert ist. Der 3D-Druckkopf ist über die Lagerung in den zwei voneinander beabstandeten Punkten stufenlos bezüglich der Zielfläche einstellbar, wobei die Zielfläche und die Lagerung zueinander verschieblich sind.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Halterung zu schaffen.
Die Aufgabe wird mit der Halterung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie mit der Halterung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Ferner wird die Aufgabe durch einen 3D-Drucker gemäß der Merkmale des Anspruchs 15 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Es wird vorgeschlagen, dass das Halteelement wenigstens zwei voneinander beabstandete Federbügel hat, die in Richtung des jeweils anderen Federbügels elastisch federnd und in Querrichtung hierzu steif sind, wobei die Federbügel jeweils einseitig offene Aufnahmekonturen zum Aufstecken des 3D-Druckkopfes auf die Federbügel haben.
Durch die Lagerung des 3D-Druckkopfes an zwei voneinander beabstandeten Federbügeln wird eine Halterung bereitgestellt, die eine einfache Montage und Demontage des 3D-Druckkopfes an dem Halteelement ermöglichen, ohne dabei einen aufwendigen Ausbau der Halterung oder des 3D-Druckkopfes vorzunehmen. Gleichzeitig wird eine Lagerung erreicht, in der ein 3D-Druckkopf in dem Halteelement spielfrei gelagert werden kann, so dass eine festgelegte Position im Raum (Nulllage) gewährleistet und somit eine eindeutige Druckposition definiert werden kann. Die elastische Federung in Richtung des jeweils anderen Federbügels ermöglicht eine Längsverschieblichkeit des 3D-Druckkopfes entlang seiner Längsachse.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch einen 3D-Drucker mit einer oben beschriebenen Halterung mit mindestens einem in die Halterung aufgesteckten 3D-Druckkopf, wobei der 3D-Druckkopf voneinander beabstandete Auflageflächen hat und die Federbügel zur diametral gegenüberliegenden Auflage auf jeweils eine Auflagefläche angepasst sind, um den 3D-Druckkopf zwischen den Federbügel einzuspannen.
Durch die Halterung können in einem 3D-Drucker die 3D-Druckköpfe auf einfache Weise montiert und demontiert werden, wobei die Position des 3D-Druckkopfes in der Halterung reproduzierbar ist und gleichzeitig eine spiegelfreie Lagerung in der Halterung gewährleistet wird. Durch die diametral gegenüberliegenden Federbügel kann ohne viel Materialaufwand eine Fixierung des 3D-Druckkopfes in der Halterung erfolgen, wobei das Einstecken und Lösen des 3D-Druckkopfes ohne zusätzlichen Montageaufwand, z.B. durch das Lösen von Schrauben, möglich ist.
Die Federbügel können jeweils mindestens eine Rastkontur zur Verrastung des aufgesteckten 3D-Druckkopfes an den Federbügeln haben. Auf diese Weise kann ein 3D-Druckkopf durch eine einfache geometrische Ausgestaltung des Federbügels in der Aufnahmekontur fixiert werden, so dass der 3D-Druckkopf innerhalb der Ausnehmung gegen Herausrutschen gesichert ist.
Die Federbügel können einen vom Federbügel abragenden Rastarm mit einer Rastkontur zur Verrastung des aufgesteckten 3D-Druckkopfes an den Federbügel haben. Durch den Rastarm ist es möglich, vorgefertigte standardisierte 3D-Druckköpfe in den Aufnahmekonturen zu verrasten. Dabei können z. B. 3D-Druckköpfe mit einem entsprechenden Lüfter in die Aufnahmekonturen der Federbügel aufgesteckt werden, wobei die Rastkonturen der Rastarme den 3D-Druckkopf an dem Lüfteraufsatz verrasten. Denkbar ist auch, dass der 3D-Druckkopf ein zusätzliches Klemmelement hat, das den 3D-Druckkopf in den Aufnahmekonturen der Federelemente fixiert. So kann zum Beispiel das Klemmelement oberhalb des 3D-Druckkopfes eine Kraft auf diesen ausüben, um den 3D-Druckkopf in der Halterung zu fixieren.
Vorzugsweise sind die Rastarme der voneinander beabstandeten Federbügel einander diagonal gegenüberliegend angeordnet. Dadurch kann auf einfache Weise eine stabile Lage des 3D-Druckkopfes in den Aufnahmekonturen der Federbügel sichergestellt werden. Der 3D-Druckkopf kann sich so während des Druckens innerhalb der Aufnahmekonturen nicht verschieben oder um seine eigene Achse drehen.
Der 3D-Druckkopf kann aus dem Halteelement auf einfache Weise gelöst werden, ohne eine aufwändige Demontage durchzuführen. Dabei können zum Beispiel die Rastarme der Federelemente in entgegengesetzte Richtung auseinandergedrückt werden, um die Rastkontur vom 3D-Druckkopf zu lösen. Der 3D-Druckkopf lässt sich dann auf einfache Weise aus der Aufnahmekontur entnehmen.
Es ist vorteilhaft, wenn die einseitig offenen Aufnahmekonturen der Federbügel V-förmig sind. Durch die speziell ausgebildeten Aufnahmekonturen kann so der 3D-Druckkopf in Abhängigkeit seines Durchmessers passgenau in der Aufnahmekontur aufgenommen werden, so dass eine spielfreie Lagerung des 3D-Druckkopfes in den Aufnahmekonturen der Federbügel gewährleistet bleiben kann. Bei derartigen V-förmigen Aufnahmekonturen können im Gegensatz zu anderen bekannten Aufnahmekonturen 3D-Druckköpfe in vier Punkten aufgelagert werden, um eine spielfreie Lagerung zu gewährleisten.
Die Federbügel können zwei von einer Basisplattform abragende Armabschnitte haben, wobei die Armabschnitte über einen Federbogen miteinander verbunden sind. Durch derartige Federbögen kann eine Vier-Gelenk-Aufhängung für einen 3D-Druckkopf bereitgestellt werden, die eine Bewegung des 3D-Druckkopfes entlang seiner Längsachse ermöglicht. Dies hat den Vorteil, dass bei einem Druckvorgang der 3D-Druckkopf derartig angehoben werden kann, um eine Kollision des 3D-Druckkopfes mit dem gedruckten Modell zu vermeiden. Der 3D-Druckkopf kann dabei aber jederzeit in seine Nulllage zurückversetzt werden.
Die Aufnahmekonturen sind dabei vorzugsweise an den Federbögen angeordnet. Diese Ausgestaltungen der Federbögen ermöglichen eine passgenaue Aufnahme eines 3D-Druckkopfes. Vorzugsweise lagert der 3D-Druckkopf im Bereich der Kühlrippen auf den Federbögen auf. So kann auf einfache konstruktive Weise eine spielfreie Lagerung des 3D-Druckkopfes bereitgestellt und eine Längsverschieblichkeit entlang der Längsachse des 3D-Druckkopfes ermöglicht werden.
Bei derartigen 3D-Druckkopfhalterungen kann es sinnvoll sein, dass der 3D-Druckkopf verschieblich in der Halterung lagerbar ist. Durch die Verschiebung des 3D-Druckkopfes kann so vermieden werden, dass der 3D-Druckkopf mit dem gedruckten Modell kollidiert während der 3D-Druckkopf an eine andere Position gefahren werden muss. Bereits durch kleinste Verunreinigungen an der Düse oder Verformungen am Modell kann es zu derartigen Kollisionen kommen, da die Düsenhöhe des 3D-Druckkopfes die Höhe der zuletzt gedruckten Kontur hat.
Ausgehend hiervon wird eine Halterung für 3D-Druckköpfe mit einem Halteelement zur lösbaren Befestigung des 3D-Druckkopfes an der Halterung vorgeschlagen, wobei eine Schalteinheit zur Verschiebung des aufgesteckten 3D-Druckkopfes in Richtung seiner Längsachse mit einer Umlenkkinematik zur Umlenkung einer horizontalen Betätigungskraft auf ein horizontal verschiebbares Betätigungselement in eine quer zur horizontalen Betätigungskraft wirkende axiale Hubkraft auf den aufgesteckten 3D-Druckkopfe aufweist. Eine derartige Schalteinheit kann unabhängig oder in Kombination mit einer oben beschriebenen Halterung verwendet werden.
Durch diese Schalteinheit kann ein Mechanismus bereitgestellt werden, der eine Verschiebung des 3D-Druckkopfes ermöglicht und dabei sehr platzsparend ist. Bei Halterungen für 3D-Druckköpfe ist in der Regel nur sehr wenig Bauraum vorhanden, um alle nötigen Komponenten unterzubringen. Dies gilt insbesondere für Halterungen für zwei 3D-Druckköpfe. Denkbar ist z. B., dass alle Komponenten der Schalteinheit in nur einer Ebene angeordnet sind, so dass die Schalteinheit nur sehr wenig Bauhöhe beansprucht.
Die Umlenkkinematik kann dabei zwei Rastlagen haben. Die Rastlagen ermöglichen zwei definierte stabile Endlagen des 3D-Druckkopfes, wobei der 3D-Druckkopf in einer dieser Lagen feststeht ohne dabei in seiner Position zu verrutschen. Dies ermöglicht die Reproduzierbarkeit der Ausgangsposition des 3D-Druckkopfes in Bezug auf den Raum, so dass die Qualität des 3D-Drucks nicht durch eine veränderte Ausgangslage (Nulllage) verringert wird. Eine eindeutig definierte Druckposition kann somit gewährleistet werden.
Das Schaltelement kann mindestens eine von dem horizontal verschiebbaren Betätigungselement abragende Betätigungsnase, mindestens einen verschwenkbar an der Halterung gelagerten Kipphebel und ein mit dem Kipphebel verbundenes Federelement haben, wobei die Betätigungsnase auf den zugeordneten Kipphebel ausgerichtet ist, um den Kipphebel bei horizontaler Verschiebung des Umlenkelementes zu verschwenken und wobei das Federelement zum Halten des Kipphebels in einer der beiden Rastlagen ausgebildet ist.
Durch eine derartige Schalteinheit kann eine Umlenkkinematik bereitgestellt werden, die sehr verschleißarm arbeitet und damit sehr viele Schaltvorgänge durchgeführt werden können, ohne dass die Schalteinheit ausgetauscht werden muss. Durch das Federelement springt der Kipphebel in eine der beiden Rastlagen, so dass nach Aufbringung einer Mindestbetätigungskraft auf das horizontal verschiebbare Umlenkelement der Kipphebel nach Überschreiten dieser Mindestbetätigungskraft augenblicklich in seine jeweils andere Rastlage springt. So kann auf einfache Weise eine bistabile Kippstufe bereitgestellt werden.
Denkbar ist auch, dass das horizontal verschiebbare Umlenkelement wenigstens eine Ausnehmung hat, wobei wenigstens ein verschwenkbarer Kipphebel in die Ausnehmung eingreift. Vorzugsweise greifen zwei Kipphebel in jeweils eine Ausnehmung des axial verschieblichen Umlenkelementes, wobei ein Federelement mit den Kipphebeln verbunden ist, um die Kipphebel in der jeweiligen Rastlage zu halten.
Vorzugsweise hat die Halterung zwei Halteelemente zum Klemmen jeweils eines 3D-Druckkopfes und eine Schalteinheit, mit der beide 3D-Druckköpfe zum gleichzeitigen Anheben des einen 3D-Druckkopfes und Absenken des anderen 3D-Druckkopfes ausgebildet sind. Auf diese Weise können zwei 3D-Druckköpfe in einem Druckvorgang verwendet werden, wobei durch die Schalteinrichtung derjenige 3D-Druckkopf in eine vom Druck weiter entfernte Lage als der andere 3D-Druckkopf geschaltet werden kann, so dass dieser nicht den 3D-Druck durch Kollision beschädigt. Der angehobene 3D-Druckkopf kann beim Schalten der Schalteinrichtung aber immer in seine Ausgangslage (Nullage) zurückgesetzt werden, während der andere 3D-Druckkopf angehoben wird.
Die Schalteinheit kann zwei voneinander beabstandete Kipphebel haben, die jeweils mit einer zugeordneten Betätigungsnase des horizontal verschiebbaren Umlenkelementes zusammenwirken, wobei die beiden Kipphebel über ein gemeinsames Federelement miteinander verbunden sind. So kann auf einfache Weise eine bistabile Kippstufe bereitgestellt werden. Dabei hat der Rastmechanismus zwei Rastlagen, in die der Rastmechanismus aufgrund der Kopplung der Kipphebel über das horizontal verschiebbare Umlenkelement und dem Federelement nach Überschreiten einer horizontalen Mindest-Betätigungskraft automatisch in eine der Rastlagen springt. Der Rastmechanismus wird dabei durch die Federkraft in die jeweilige Rastlage gedrückt.
Die Schalteinheit kann einen Betätigungsstift haben, der von dem Kipphebel abragt und zur Anlage an einem aufgesteckten 3D-Druckkopf ausgebildet ist. Durch den Betätigungsstift kann auf einfache konstruktive Weise ein Anschlagpunkt am 3D-Druckkopf bereitgestellt werden, durch den der verschiebliche 3D-Druckkopf geschaltet werden kann. So ist es z.B. denkbar, dass der Betätigungsstift zwischen den Kühlrippen eines 3D-Druckkopfes anliegt und so eine Verschiebung bewirken kann.
Es ist nicht zwingend notwendig, dass die Schalteinheit nur in einer der oben beschriebenen Halterungen Anwendung findet. Vielmehr ist die Schalteinheit unabhängig von der Halterung einsetzbar, so dass die Schalteinheit auch in anderen Halterungen Anwendung finden kann, in denen ein Verschieben eines 3D-Druckkopfes notwendig ist. Eine Anwendung in Kombination ist aber möglich.
Das Halteelement kann ein Anschlagelement zur Begrenzung der Verschieblichkeit des 3D-Druckkopfes in Richtung seiner Längsachse, insbesondere zur Festlegung der Druckposition, haben. Durch ein derartiges Anschlagelement kann auf einfache konstruktive Weise erreicht werden, dass der 3D-Druckkopf unabhängig von Toleranzen, wie zum Beispiel Spiel oder Verschleiß, von einer Druckposition in eine Nicht-Druckposition und umgekehrt gestellt werden kann. Dieser Vorgang kann dabei reproduzierbar wiederholt werden. Die Nulllage des 3D-Druckkopfes erfährt dabei keine Veränderung.
Bei wenigstens zwei 3D-Druckköpfen, kann auch die Endlage des zweiten 3D-Druckkopfes durch das Anschlagelement festgelegt werden. Dafür ist es notwendig, dass der Schaltmechanismus, vorzugsweise über das horizontal verschiebbare Betätigungselement, mit beiden 3D-Druckköpfe gekoppelt ist. Wird ein 3D-Druckkopf in Richtung des Anschlagelementes verschoben, verschiebt sich somit auch der zweite 3D-Druckkopf in entgegengesetzter Richtung um den gleichen Betrag. Damit ist auch die Lage des zweiten 3D-Druckkopfes durch die Kopplung über den Schaltmechanismus reproduzierbar festgelegt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit den beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 - eine Halterung für 3D-Druckköpfe in einer perspektivischen Ansicht;
2 - eine Halterung für 3D-Druckköpfe in einer Seitenansicht;
3 - eine Schalteinheit für 3D-Druckköpfe in einer schematischen Darstellung.

1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Halterung 1, wobei jeweils ein 3D-Druckkopf 2a, 2b in einem Halteelement 3a, 3b in einseitig offene Aufnahmekonturen 4 voneinander beabstandeter Federbügel 5a, 5b eingesteckt werden können. Es wird deutlich, dass die Federbügel 5a, 5b in Richtung des jeweils anderen Federbügels 5a, 5b elastisch federnd und in Querrichtung hierzu steif sind. Der Federbügel 5a hat einen Rastarm 6, der dem Rastarm 6 des anderen Federbügels 5b diagonal gegenüberliegt und wobei die Rastarme 6 der Federbügel 5a, 5b eine Rastkontur 7 am freien Ende des Rastarms 6 haben. Die Rastkontur 7 ist dabei als von dem Rastarm 6 abgebogener Steg ausgebildet. Erkennbar ist, dass durch die diagonal gegenüberliegenden Rastarme 6 mit ihrer Rastkontur 7 den 3D-Druckkopf 2a, 2b über eine Auflagefläche 8 in den einseitig offenen Aufnahmekonturen 4 der Federbügel 5a, 5b fixieren. Ferner wird deutlich, dass ein an dem 3D-Druckkopf 2a, 2b zusätzlich angeordnetes Klemmelement 9 den 3D-Druckkopf 2a, 2b in die einseitig offenen Aufnahmekontur 4 der Federbügel 5a, 5b drückt und somit eine spielfreie Lagerung des 3D-Druckkopfes 2a, 2b in der Halterung 1 gewährleistet.
Erkennbar ist weiterhin, dass die Federbügel 5a, 5b jeweils ein Befestigungsabschnitt 10 und sich zwei an den Befestigungsabschnitt 10 anschließende Armabschnitte 11 haben, wobei die Armabschnitte 11 eines Federbügels 5a, 5b über einen Federbogen 12 miteinander verbunden sind. Es wird deutlich, dass die einseitig offenen Aufnahmekonturen 4 an den Federbögen 12 angeordnet sind und je nach Durchmesser der Kühlrippen 13 des 3D-Druckkopfes 2a, 2b entsprechend V-förmig ausgebildet sind.
Erkennbar ist auch ein horizontal verschiebliches Betätigungselement 15 einer Schalteinheit 14, wobei das horizontal verschiebliche Betätigungselement 15 über eine Rastnase 16 einen an dem horizontal verschiebbaren Betätigungselement 15 gelagerten Kipphebel 17 verschwenkt, so dass an einem Betätigungsstift 18 am Kipphebel 17 quer zum horizontal verschieblichen Betätigungselement 15 eine axiale Bewegung erzeugt wird. Steht der Betätigungsstift 18 in Eingriff mit dem 3D-Druckkopf 2a, 2b, so wird der 3D-Druckkopf 2a, 2b entlang seiner Längsachse L verschieblich geführt.
Weiterhin wird deutlich, dass jeweils ein Halteelement 3a, 3b ein Anschlagelement 19 hat, wobei das Anschlagelement 19 die Längsverschieblichkeit des 3D-Druckkopfes 2a, 2b entlang seiner Längsachse L begrenzt. Auf diese Weise kann der 3D-Druckkopf 2a, 2b unabhängig von Toleranzen in eine Druckposition gestellt werden, wobei eine definierte Lage gewährleistet ist. Durch die Kopplung des 3D-Druckköpfe 2a über die Schalteinheit 14 ist dabei auch die Lage des anderen 3D-Druckkopfes 2b festgelegt. Wird einer der beiden 3D-Druckköpfe 2a, 2b entlang seiner Längsachse L gegen das Anschlagelement 19 verschoben, so wird der andere 3D-Druckkopf 2a, 2b entlang seiner Längsachse um den gleichen Betrag in die Gegenrichtung verschoben. Somit kann durch das Anschlagelement 19 die Druckposition (Nulllage) beider 3D-Drückköpfe 2a, 2b festgelegt werden. Zu erkennen ist, dass jedes Halteelement 3a, 3b zur lösbaren Befestigung eines 3D-Druckkopfes 2a, 2b an der Halterung 1 ein einzelnes Anschlagelement 19 hat. Diese Anzahl ist ausreichend, da eine Verschiebung eines 3D-Druckkopfes 2a in Richtung des Anschlagelementes 19 gleichzeitig auch den anderen 3D-Druckkopf 2b in seiner Lage im Raum festlegt, da dieser um den gleichen Betrag in entgegengesetzter Richtung entlang der Längsachse L verschoben wird und dafür keinen Anschlag benötigt.
2 zeigt eine Halterung 1 für zwei 3D-Druckköpfe 2a, 2b in einer Seitenansicht. Zur besseren Übersichtlichkeit sind die in Draufsicht nebeneinanderliegenden 3D-Druckköpfe 2a, 2b in den jeweiligen Halteelementen 3a, 3b auch in der Seitenansicht nebeneinander dargestellt. Die Haltelemente 3a, 3b sind dabei analog aufgebaut. Es wird deutlich, dass die 3D-Druckköpfe 2a, 2b an den Auflagepunkten A in den einseitig offenen Aufnahmekonturen 4 (nicht dargestellt) der Federbügel 5a, 5b auflagern. So wird auf einfache konstruktive Weise eine 4-Punktlagerung an den Auflagepunkten A bereitgestellt, indem die 3D-Druckköpfe 2a, 2b jeweils in zwei Punkten in der einseitig offenen Aufnahmekontur 4 an jeweils einem der Federbügel 5a, 5b festgelegt werden. Jeweils ein Klemmelement 9 befindet sich im Bereich der Kühlrippen 13 eines 3D-Druckkopfes 2a, 2b, wobei eine Feder des Klemmelementes 9 den jeweiligen 3D-Druckkopf 2a, 2b an dem Auflagepunkt B in die einseitig offene Ausnehmung 4 (nicht dargestellt) drückt und den 3D-Druckkopf 2a, 2b damit fixiert. Eine derartige 4-Punktlagerung ist nicht abhängig von dem gewählten Ausführungsbeispiel. Denkbar sind auch andere Ausführungsformen mit einer 4-Punktlagerung.
Erkennbar ist weiterhin, dass durch Betätigung der Schalteinheit 14, der Betätigungsstift 18 zwischen den Kühlrippen 13 des 3D-Druckkopfes 2a, 2b am Auflagepunkt C eine axiale Hubkraft auf diese ausübt, die eine Verschiebung des 3D-Druckkopfes 2a, 2b entlang seiner Längsachse L zur Folge hat. Die 3D-Druckköpfe 2a, 2b werden dabei in eine voneinander entgegengesetzte Richtung verschoben, sodass einer der 3D-Druckköpfe 2b näher an einem zu druckendem Modell positioniert werden kann, wobei der andere 3D-Druckkopf 2a weiter vom zu druckendem Modell entfernt ist, sodass eine Kollision mit dem zu druckendem Modell vermieden werden kann. Die nebeneinander angeordneten 3D-Druckköpfe 2a, 2b liegen dabei um den Betrag dz auseinander. Es kann bereits ein Betrag dz im Millimeter-Bereich ausreichen, um derartige Kollisionen zu vermeiden.
Die Halterung 1 hat an jedem der Halteelemente 3a, 3b ein Anschlagelement 19, wobei das Anschlagelement 19 die Längsverschieblichkeit des 3D-Druckkopfes 2a, 2b entlang seiner Längsachse L in Druckposition begrenzt. Abgebildet ist, dass eine Verschiebung des einen 3D-Druckkopfes 2a auch den anderen 3D-Druckkopf 2b in seiner Lage im Raum festlegt, da dieser um den gleichen Betrag dz in entgegengesetzter Richtung seiner Längsachse L verschoben wird.
Es wird deutlich, dass die 3D-Druckköpfe 2a, 2b in der Halterung 1 gleichzeitig in entgegengesetzte Richtungen verschoben werden können. So kann zum Beispiel beim Druckvorgang der aktive 3D-Druckkopf 2a gewechselt werden, indem einer der 3D-Druckköpfe 2b in Richtung des zu druckenden Modells entlang der Längsachse L vorgeschoben werden kann, wobei zugleich der andere 3D-Druckkopf 2a entlang seiner Längsachse L zurückgelagert wird. Auf diese Weise kann eine Kollision des angehobenen 3D-Druckkopfes 2a mit dem Modell vermieden werden.
Eine Verschiebung der 3D-Druckköpfe 2a, 2b entlang derer Längsachsen L wird durch die Auflagerung in den einseitig offenen Aufnahmekonturen 4 (nicht dargestellt) der Federbögen 12 der Federbügel 5a, 5b ermöglicht. Es wird deutlich, dass die Federbögen 12 gemeinsam mit den Federbügeln 5a, 5b in Richtung der Längsachse L verschoben werden können, in Querrichtung hierzu aber steif sind (Blattefeder-Prinzip).
3 zeigt eine Schalteinheit 14 für 3D-Druckköpfe 2a, 2b in einer schematischen Darstellung. Zur besseren Übersichtlichkeit ist die Schalteinheit 14 dabei untereinander in ihren zwei unterschiedlichen Rastlagen dargestellt. Es handelt sich dabei aber weiterhin um eine einzelne Schalteinheit 14 in zwei unterschiedlichen Zuständen.
Deutlich wird, dass die Schalteinheit 14 eine bistabile Kipplage hat. Die Schalteinheit 14 hat ein horizontal verschiebbares Betätigungselement 15 und zwei Kipphebel 17, wobei die Kipphebel 17 über das horizontal verschiebbare Betätigungselement 15 und eine Feder 20 miteinander gekoppelt sind. An den Kipphebeln 17 ist jeweils ein Betätigungsstift 18 angeordnet, wobei durch eine horizontale Verschiebung des Betätigungselementes 15 um den Betrag dx eine quer dazu axiale Verschiebung des Betätigungsstiftes 18 um den Betrag dz erreicht wird. Wird eine horizontale Betätigungskraft F₁ , F₂ auf das horizontal verschiebbare Betätigungselement 15 ausgeübt, verschiebt sich dieser um den Betrag dx, der eine Kippbewegung der Kipphebel 17 zur Folge hat, wobei durch die Kippbewegung der Kipphebel 17 die daran angeordneten Betätigungsstifte 18 in axialer Richtung verschoben werden. Es wird deutlich, dass die horizontale Betätigungskraft F₁ , F₂ in eine axiale Hubkraft H₁ , H₂ umgewandelt wird, die eine Verschiebung eines mit dem Betätigungsstift 18 in Wirkverbindung stehenden 3D-Druckkopf 2a, 2b (nicht dargestellt) bewirkt. Wird dabei eine gewisse Mindest-Betätigungskraft F₁ , F₂ überschritten, springt der Rastmechanismus und damit die Schalteinheit 14 durch die Kopplung der Kipphebel 17 über das horizontal verschiebbare Betätigungselement 15 und der Feder 20 in die andere Rastlage. Die Rastlagen sind zum Beispiel durch ein Anschlagelement 19 festgelegt, indem die Bewegung eines 3D-Druckkopfes 2a, 2b durch das Anschlagelement 19 gestoppt wird (nicht dargestellt).
Die 1 bis 3 verstehen sich als mögliche Ausführungsbeispiele. Andere Formen der erfindungsgemäßen Lehre sind weiterhin denkbar. Des Weiteren sind die Ausgestaltungen der Ausführungsbeispiele nicht untrennbar miteinander verknüpft, sodass z.B. die Ausführung der Erfindung nicht abhängig von den speziell beschriebenen Ausgestaltungen der Ausführungsbeispiele ist. Beispielsweise kann die Halterung lediglich ein einzelnes Halteelement zur Lagerung eines 3D-Druckkopfes haben.
Bezugszeichenliste

1: Halterung
2a, 2b: 3D-Druckkopf
3a, 3b: Halteelement
4: Aufnahmekontur
5a, 5b: Federbügel
6: Rastarm
7: Rastkontur
8: Auflagefläche
9: Klemmelement
10: Befestigungsabschnitt
11: Armabschnitt
12: Federbogen
13: Kühlrippen
14: Schalteinheit
15: horizontal verschiebbares Betätigungselement
16: Rastnase
17: Kipphebel
18: Betätigungsstift
19: Anschlagelement
20: Feder
A, B, C: Auflagepunkte
L: Längsachse
F₁, F₂: Betätigugnskraft
H₁, H₂: Hubkraft

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102010027071 A1 [0003]

Claims

Halterung (1) für 3D-Druckköpfe (2a, 2b) mit einem Halteelement (3a, 3b) zur lösbaren Befestigung des 3D-Druckkopfes (2a, 2b) an der Halterung (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (3a, 3b) wenigstens zwei voneinander beabstandete Federbügel (5a, 5b) hat, die in Richtung des jeweils anderen Federbügels (5a, 5b) elastisch federnd und in Querrichtung hierzu steif sind, wobei die Federbügel (5a, 5b) jeweils einseitig offene Aufnahmekonturen (4) zum Aufstecken des 3D-Druckkopfes (2a, 2b) auf die Federbügel (5a, 5b) haben.
Halterung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federbügel (5a, 5b) jeweils mindestens eine Rastkontur (7) zur Verrastung des aufgesteckten 3D-Druckkopfes (2a, 2b) an den Federbügeln (5a, 5b) haben.
Halterung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Federbügel (5a, 5b) einen vom Federbügel (5a, 5b) abragenden Rastarm (6) mit einer Rastkontur (7) zur Verrastung des aufgesteckten 3D-Druckkopfes (2a, 2b) an dem Federbügel (5a, 5b) haben.
Halterung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastarme (6) der beiden voneinander beabstandeten Federbügel (5a, 5b) diagonal einander gegenüberliegend angeordnet sind.
Halterung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einseitig offenen Aufnahmekonturen (4) der Federbügel (5a, 5b) V-förmig sind.
Halterung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federbügel (5a, 5b) zwei von einem Befestigungsabschnitt (10) abragende Armabschnitte (11) haben, wobei die Armabschnitte (11) über einen Federbogen (12) miteinander verbunden sind.
Halterung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die einseitig offene Aufnahmekontur (4) am Federbogen (12) angeordnet ist.
Halterung (1) für 3D-Druckköpfe (2a, 2b) mit einem Halteelement (3a, 3b) zur lösbaren Befestigung des 3D-Druckkopfes (2a, 2b) an der Halterung (1), dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Schalteinheit (14) zur Verschiebung des aufgesteckten 3D-Druckkopfes (2a, 2b) in Richtung seiner Längsachse (L) mit einer Umlenkkinematik zur Umlenkung einer horizontalen Betätigungskraft auf ein horizontales verschiebbares Betätigungselement (15) in eine quer zur horizontalen Betätigungskraft wirkende axiale Hubkraft auf den aufgesteckten 3D-Druckkopf (2a, 2b) aufweist.
Halterung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkkinematik zwei Rastlagen hat.
Halterung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinheit (14) das horizontal verschiebbare Betätigungselement (15) mit mindestens einer davon abragenden Betätigungsnase (16), mindestens einen schwenkbar an der Halterung (1) gelagerten Kipphebel (17) und ein mit dem Kipphebel (17) verbundenes Federelement hat, wobei die Betätigungsnase (16) auf den zugeordneten Kipphebel (17) ausgerichtet ist, um den Kipphebel (17) bei axialer Verschiebung des Umlenkelementes zu verschwenken und wobei das Federelement zum Halten des Kipphebels (17) in einer der beiden Rastlagen ausgebildet ist.
Halterung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (1) zwei Halteelemente (3a, 3b) zum Klemmen jeweils eines 3D-Druckkopfes (2a, 2b) hat und die Schalteinheit (14) mit den beiden 3D-Druckköpfen (2a, 2b) zum gleichzeitigen Anheben des einen 3D-Druckkopfes (2a, 2b) und Absenken des anderen 3D-Druckkopfes (2a, 2b) ausgebildet ist.
Halterung (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinheit (14) zwei voneinander beabstandete Kipphebel (17) hat, die jeweils mit einer zugeordneten Betätigungsnase (16) des axial verschiebbaren Umlenkelementes zusammenwirken, wobei die beiden Kipphebel (17) über ein gemeinsames Federelement miteinander verbunden sind.
Halterung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass von dem Kipphebel (17) ein Betätigungsstift (18) abragt, der zur Anlage an einem aufgesteckten 3D-Druckkopf (2a, 2b) ausgebildet ist.
Halterung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (3a, 3b) wenigstens ein Anschlagelement (19) zur Begrenzung der Verschieblichkeit des 3D-Druckkopfes (2a, 2b) in Richtung seiner Längsachse (L) hat.
3D-Drucker mit einer Halterung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mit mindestens einem in die Halterung (1) aufgesteckten 3D-Druckkopf (2a, 2b), wobei der 3D-Druckkopf (2a, 2b) voneinander beabstandete Auflageflächen (8) hat und die Federbügel (5a, 5b) zur diametral gegenüberliegenden Auflage auf jeweils eine Auflagefläche (8) angepasst sind, um den 3D-Druckkopf (2a, 2b) zwischen den Federbügeln (5a, 5b) einzuspannen.