DE102018116093A1 - Device for homogenizing resin formulations - Google Patents

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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F31/00—Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms
    • B01F31/20—Mixing the contents of independent containers, e.g. test tubes
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Homogenisierung von Harzformulierung, insbesondere für den 3D-Druck, sowie die Verwendung einer entsprechenden Vorrichtung (1) zur Homogenisierung von Harzformulierungen, insbesondere in Zusammenhang mit 3D-Druck.
Die Vorrichtung (1) umfasst eine Halterung (2) zur sicheren Aufnahme eines Harzformulierungsbehälters (2) mit einem Fassungsvermögen von wenigstens 500 ml, wobei die Halterung (2) derart exzentrisch mit einer Antriebswelle (4) verbunden ist, dass die Halterung (2) bei Rotation der Antriebswelle (4) in einer kreisförmigen Bewegung um die Achse (4') der Antriebswelle (4) oszilliert.
Zur Verwendung einer entsprechenden Vorrichtung (1) wird ein Harzformulierungsbehälter (20) mit der darin enthaltenen Harzformulierung in die Halterung (2) der Vorrichtung (1) eingesetzt und anschließend in einer kreisförmigen Bewegung um die Achse (4') der Antriebswelle (4) oszilliert.

Figure DE102018116093A1_0000
The invention relates to a device (1) for homogenizing resin formulations, in particular for 3D printing, and to the use of a corresponding device (1) for homogenizing resin formulations, in particular in connection with 3D printing.
The device (1) comprises a holder (2) for securely holding a resin formulation container (2) with a capacity of at least 500 ml, the holder (2) being connected eccentrically to a drive shaft (4) such that the holder (2) when the drive shaft (4) rotates in a circular movement about the axis (4 ') of the drive shaft (4).
To use a corresponding device (1), a resin formulation container (20) with the resin formulation contained therein is inserted into the holder (2) of the device (1) and then oscillates in a circular movement about the axis (4 ') of the drive shaft (4) ,
Figure DE102018116093A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Homogenisierung von Harzformulierungen, insbesondere für den 3D-Druck, sowie die Verwendung einer entsprechenden Vorrichtung zur Homogenisierung von Harzformulierungen, insbesondere in Zusammenhang mit 3D-Druck.The invention relates to a device for homogenizing resin formulations, in particular for 3D printing, and to the use of a corresponding device for homogenizing resin formulations, in particular in connection with 3D printing.

Zur Erstellung von Gegenständen auf Basis von Computermodellen sind verschiedene 3D-Druckverfahren bekannt, mit denen Material Schicht für Schicht aufgetragen und verfestigt wird, sodass am Ende des Druckvorgangs der gewünschte Gegenstand vorliegt. Ein Teil der Druckverfahren verwendet als Ausgangsmaterial flüssige Harzmischungen, die Feststoffe enthalten und die durch Belichtung selektiv gehärtet werden können. Zu diesen Druckverfahren gehören die Stereolithografie (SLA) und das Digital Light Processing (DLP), die bspw. in der Herstellung von Dentalteilen zum Einsatz kommen.Various 3D printing processes are known for creating objects based on computer models, with which material is applied and solidified layer by layer, so that the desired object is available at the end of the printing process. Some of the printing processes use liquid resin mixtures which contain solids and which can be selectively cured by exposure as the starting material. These printing processes include stereolithography (SLA) and digital light processing (DLP), which are used, for example, in the manufacture of dental parts.

Die Harzmischungen sind in unterschiedlichen Farben erhältlich und regelmäßig in 0,5 oder 1 Liter Flaschen abgefüllt. Sie werden je nach Bedarf in einen 3D-Drucker eingefüllt und von diesem zur Erstellung von Gegenständen auf Basis eines dreidimensionalen Computermodells, bspw. eines Dentalteils, auf bekannte Art und Weise verbraucht.The resin mixtures are available in different colors and are regularly filled in 0.5 or 1 liter bottles. Depending on requirements, they are filled into a 3D printer and used in a known manner to create objects based on a three-dimensional computer model, for example a dental part.

Für einen qualitativ hochwertigen 3D-Druck ist es erforderlich, dass die vom Drucker verwendete Harzmischung möglichst homogen ist. Aufgrund der in den Harzmischungen enthaltenen Feststoffe tritt aber regelmäßig Sedimentation der Feststoffe auf.High quality 3D printing requires that the resin mixture used by the printer be as homogeneous as possible. Due to the solids contained in the resin mixtures, sedimentation of the solids occurs regularly.

Bekannte Ansätze, die Sedimentation der Harzmischung zu verhindern oder zumindest zu verzögern, können hierbei nicht angewendet werden, da sich die Harzmischung aufgrund der dafür erforderlichen Veränderung der Formulierung dann nicht mehr in den derzeit am Markt verfügbaren Druckern verwenden ließe. Beispielsweise ist eine Veränderung der Rheologie im Hinblick auf die Ruhestruktur der Harzmischung grundsätzlich nicht möglich, da dies zu einer für den 3D-Druck ungeeigneten Veränderung auch der Fließgrenze führen würde. Auch muss die Viskosität der Harzmischung für die oben genannten Druckverfahren in einem relativ engen Bereich gehalten werden, sodass generell eine Viskositätserhöhung nicht in Betracht kommt. In den meisten Fällen ist auch eine Angleichung der Dichte von Harzmischung und Feststoff regelmäßig nicht möglich.Known approaches to prevent or at least delay the sedimentation of the resin mixture cannot be used here, since the resin mixture could then no longer be used in the printers currently available on the market due to the necessary change in the formulation. For example, a change in the rheology with regard to the resting structure of the resin mixture is fundamentally not possible, since this would also lead to a change in the yield point that is unsuitable for 3D printing. The viscosity of the resin mixture for the printing processes mentioned above must also be kept in a relatively narrow range, so that an increase in viscosity is generally not an option. In most cases, it is usually not possible to adjust the density of the resin mixture and solid.

Da die Sedimentation der Feststoffe in der Harzmischung durch eine Veränderung der Harzmischung nicht verhindert werden kann, wird ein Anwender derzeit angehalten, die Flaschen mit der Harzmischung vor dem Einfüllen in den Drucker für mehrere Minuten gut zu schütteln. Dabei ist es aber regelmäßig nicht möglich, eine reproduzierbare und in jedem Fall ausreichende Homogenisierung der Harzmischung sicherzustellen. Auch sind die für eine ausreichende Homogenisierung erforderlichen Schüttelzeiten bei Harzmischung aus dem Stand der Technik derart lang, dass deren genaue Einhaltung mehr als fraglich ist. Da die Harzmischungen nahezu zwingend lichtundurchlässig und damit undurchsichtig sein müssen, um ein verführtes Aushärten der Harzmischung durch Lichteinfall zu vermeiden, ist weiterhin eine visuelle Kontrolle, ob die Flasche bereits ausreichend geschüttelt wurde, nicht möglich.Since the sedimentation of the solids in the resin mixture cannot be prevented by changing the resin mixture, a user is currently encouraged to shake the bottles with the resin mixture well for several minutes before filling it into the printer. However, it is usually not possible to ensure reproducible and in any case sufficient homogenization of the resin mixture. The shaking times required for sufficient homogenization in the case of resin mixtures from the prior art are also so long that their exact compliance is more than questionable. Since the resin mixtures have to be almost impervious to light and therefore opaque in order to avoid seductive hardening of the resin mixture by incidence of light, it is still not possible to visually check whether the bottle has already been shaken sufficiently.

Es hat sich gezeigt, dass bei von Hand zu schüttelnden Flaschen mit Harzmischungen für den 3D-Druck regelmäßig keine gleichbleibende Qualität der Druck-Erzeugnisse sichergestellt werden kann, da die Materialeigenschaften des letztendlichen Druck-Erzeugnisses stark von dem ausreichenden Schütteln der Flaschen abhängt. Insbesondere beim Druck von Dentalteilen sind entsprechende Schwankungen in den Materialeigenschaften, die letztendlich die Qualität des Dentalteils wesentlich mitbestimmen, häufig nicht akzeptabel.It has been shown that in the case of bottles to be shaken by hand with resin mixtures for 3D printing, it is generally not possible to ensure a constant quality of the printed products, since the material properties of the final printed product strongly depend on the sufficient shaking of the bottles. In particular when printing dental parts, corresponding fluctuations in the material properties, which ultimately determine the quality of the dental part, are often not acceptable.

Um auf das manuelle Schütteln der Flaschen mit Harzmischungen verzichten zu können, hat die Firma Nextdent B.V., Soesterberg, NL den Mixer „LC-3DMixer“ vorgestellt, mit dem die Harzmischungen in den Flaschen nach dem Prinzip eines Rollenbocks homogenisiert werden können. Zum ausreichenden Durchmischen der Harzmischungen wird dabei - je nach Anwendungsfall - eine Bearbeitungszeit von zweieinhalb oder einer Stunde vorgeschrieben, sodass eine kurzfristige Homogenisierung einer Harzmischung zur unmittelbaren Verwendung nicht möglich ist.In order to avoid manual shaking of the bottles with resin mixtures, the company Nextdent B.V., Soesterberg, NL has presented the mixer "LC-3DMixer", with which the resin mixtures in the bottles can be homogenized according to the principle of a roller block. To mix the resin mixtures sufficiently, a processing time of two and a half or one hour is prescribed, depending on the application, so that a short-term homogenization of a resin mixture for immediate use is not possible.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung sowie eine Verwendung dieser Vorrichtung zu schaffen, mit denen eine reproduzierbare Homogenisierung einer Harzformulierung für den 3D-Druck in kurzer Zeit möglich ist.The object of the present invention is to create a device and a use of this device with which a reproducible homogenization of a resin formulation for 3D printing is possible in a short time.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung gemäß dem Hauptanspruch, sowie eine Verwendung dieser Vorrichtung gemäß dem nebengeordneten Anspruch 7. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by a device according to the main claim and a use of this device according to the independent claim 7. Advantageous further developments are the subject of the dependent claims.

Demnach betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Homogenisierung von Harzformulierungen für den 3D-Druck umfassend eine Halterung zur Aufnahme eines Harzformulierungsbehälters mit einem Fassungsvermögen von wenigstens 500 ml, wobei die Halterung derart exzentrisch mit einer vertikalen Antriebswelle verbunden ist, dass die Halterung bei Rotation der Antriebswelle in einer kreisförmigen Bewegung um die Achse der Antriebswelle oszilliert.Accordingly, the invention relates to a device for homogenizing resin formulations for 3D printing, comprising a holder for holding a resin formulation container with a capacity of at least 500 ml, the holder being connected eccentrically to a vertical drive shaft in such a way that the holder rotates when the drive shaft rotates a circular motion oscillates around the axis of the drive shaft.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Homogenisierung einer Harzformulierung in einem Harzformulierungsbehälter, wobei der Harzformulierungsbehälter mit der darin enthaltenen Harzformulierung in die Halterung der Vorrichtung eingesetzt und anschließend in einer kreisförmigen Bewegung um die Achse der Antriebswelle oszilliert wird. Furthermore, the invention relates to a use of the device according to the invention for homogenizing a resin formulation in a resin formulation container, the resin formulation container with the resin formulation contained therein being inserted into the holder of the device and subsequently being oscillated in a circular movement about the axis of the drive shaft.

Die Erfindung hat erkannt, dass für die Homogenisierung von Harzformulierungen für den 3D-Druck in den Harzformulierungsbehältern, in denen sie auch gelagert werden, eine Durchmischung nach dem Vortexprinzip, welches von Vortexmischern zum Durchmischen von Lösungen in Reaktionsgefäßen, wie Reagenzgläsern, Eppendorfcups oder Mikrotiterplatten aus biologischen und biochemischen Laboratorien bekannt ist, vorteilhaft ist. Bei dem erstmals in US 3,061,280 beschriebenen Prinzip wird der mit der zu durchmischenden Lösung gefüllte Behälter mit hoher Geschwindigkeit in einer Kreisbahn bewegt, ohne dass dabei der Behälter selbst rotiert. Da die mit bekannten Vortexmischern verwendbaren Gefäße nur ein geringes Fassungsvermögen und somit auch bei vollständiger Befüllung nur ein geringes Gewicht aufweisen, ist vielfach lediglich eine kreisförmig oszillierende Platte vorgesehen, an welche die entsprechenden Gefäße per Hand angehalten werden.The invention has recognized that for the homogenization of resin formulations for 3D printing in the resin formulation containers in which they are also stored, mixing according to the vortex principle, which consists of vortex mixers for mixing solutions in reaction vessels, such as test tubes, Eppendorf cups or microtiter plates biological and biochemical laboratories is known is advantageous. At the first time in US 3,061,280 described principle, the container filled with the solution to be mixed is moved at high speed in a circular path without the container itself rotating. Since the vessels that can be used with known vortex mixers have only a small capacity and therefore only have a low weight even when completely filled, only a circularly oscillating plate is often provided, to which the corresponding vessels are stopped by hand.

Die für Laboratorien entwickelten Vortexmischer sind für die Homogenisierung von Harzformulierungen, die regelmäßig nur in Harzformulierungsbehältern mit 500 ml oder mehr Fassungsvermögen vorliegen, und der erforderlichen Mischdauer jedoch ungeeignet.The vortex mixers developed for laboratories are unsuitable for the homogenization of resin formulations, which are usually only available in resin formulation containers with a capacity of 500 ml or more, and the required mixing time.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist hingegen eine Halterung zur Aufnahme eines eben solchen Harzformulierungsbehälters mit 500 ml oder mehr Fassungsvermögen auf und ermöglicht so die Homogenisierung einer darin enthaltenen Harzformulierung.The device according to the invention, on the other hand, has a holder for holding such a resin formulation container with a capacity of 500 ml or more and thus enables the resin formulation contained therein to be homogenized.

Die Halterung, welche einen Harzformulierungsbehälter wenigstens so ausreichend sicher aufnehmen kann, dass auch beim Betrieb der Vorrichtung keine weitere Befestigung des aufgenommenen Harzformulierungsbehälters oder ein Festhalten erforderlich ist, ist exzentrisch derart mit einer vertikalen Antriebswelle verbunden, dass die Halterung bei Rotation der Antriebswelle in einer kreisförmigen Bewegung um die Achse der Antriebswelle oszilliert. Indem die Halterung und damit der darin aufgenommene Harzformulierungsbehälter „oszilliert“, kommt zum Ausdruck, dass eine Rotation der Halterung und des Harzformulierungsbehälters nicht vorgesehen ist.The holder, which can hold a resin formulation container at least sufficiently securely that no further fastening of the received resin formulation container or holding is necessary even when the device is in operation, is connected eccentrically to a vertical drive shaft such that the holder rotates in a circular manner when the drive shaft rotates Movement around the axis of the drive shaft oscillates. By “oscillating” the holder and thus the resin formulation container accommodated therein, it is expressed that rotation of the holder and the resin formulation container is not provided.

Durch die beschriebene kreisförmige Oszillation ist bereits eine gute Homogenisierung einer Harzformulierung in kurzer Zeit möglich. Um eine gewünschte Homogenisierung noch zügiger zu erreichen, ist bevorzugt, wenn ein Ultraschallgeber zur Einbringung von Vibrationen der Halterung und/oder der Antriebswelle in Richtung der Achse der Antriebswelle vorgesehen ist. Durch einen entsprechenden Ultraschallgeber kann die in dem Harzformulierungsbehälter enthaltene Harzformulierung nicht nur kreisförmig oszilliert, sondern zusätzlich auch in vertikaler Richtung mit einer Frequenz im Ultraschallbereich vibriert werden. Dadurch können insbesondere Feststoffanteile in der Harzformulierung noch besser verteilt werden.With the circular oscillation described, a good homogenization of a resin formulation is already possible in a short time. In order to achieve a desired homogenization even more quickly, it is preferred if an ultrasound transmitter is provided for introducing vibrations of the holder and / or the drive shaft in the direction of the axis of the drive shaft. The resin formulation contained in the resin formulation container can not only oscillate in a circular manner by means of an appropriate ultrasound generator, but can also be vibrated in the vertical direction at a frequency in the ultrasound range. In this way, in particular solids contents in the resin formulation can be distributed even better.

Es hat sich gezeigt, dass für eine zügige Homogenisierung die Temperatur der Harzformulierung eine nicht unwesentliche Rolle spielt. Es ist daher bevorzugt, wenn die Vorrichtung eine Temperier-Einrichtung zum Temperieren eines in die Halterung aufgenommenen Harzformulierungsbehälters aufweist. Weiter bevorzugt weist die Temperier-Einrichtung einen Temperaturfühler zur Ermittlung der Temperatur der Harzformulierung und/oder des Harzformulierungsbehälters auf. Mithilfe des Temperaturfühlers kann auf bekannte Art und Weise die Einhaltung einer Solltemperatur sichergestellt werden, indem die Temperier-Einrichtung anhand der Abweichung von Soll-Temperatur und durch den Temperaturfühler erfassten Ist-Temperatur geregelt wird. Die für die Homogenisierung bevorzugte Temperatur kann für jede Harzformulierung unterschiedlich sein. In der Regel liegt sie aber oberhalb üblicher Raumtemperaturen, sodass es ausreichend sein kann, wenn die Temperier-Einrichtung zum Erwärmen der Harzformulierung bzw. des Harzformulierungsbehälters ausgebildet ist.It has been shown that the temperature of the resin formulation plays a not insignificant role for rapid homogenization. It is therefore preferred if the device has a tempering device for tempering a resin formulation container accommodated in the holder. The temperature control device further preferably has a temperature sensor for determining the temperature of the resin formulation and / or the resin formulation container. With the aid of the temperature sensor, compliance with a target temperature can be ensured in a known manner by regulating the temperature control device on the basis of the deviation from the target temperature and the actual temperature detected by the temperature sensor. The preferred temperature for homogenization can be different for each resin formulation. As a rule, however, it is above normal room temperatures, so that it may be sufficient if the temperature control device is designed to heat the resin formulation or the resin formulation container.

Um die gewünschte sichere Aufnahme des Harzformulierungsbehälters sicherzustellen, ist es bevorzugt, wenn die Halterung becherförmig zur teilweisen Aufnahme eines Harzformulierungsbehälters ausgestaltet ist. Um die Sicherheit der Aufnahme noch weiter zu erhöhen, können Klemmelemente für eine Kraftschlussverbindung mit dem Harzformulierungsbehälter vorgesehen sein. Bei den Klemmelementen kann es sich bspw. um nach innen gerichtete elastisch verformbare Klemmen handeln.In order to ensure the desired secure reception of the resin formulation container, it is preferred if the holder is cup-shaped for partially receiving a resin formulation container. In order to further increase the security of the receptacle, clamping elements can be provided for a non-positive connection with the resin formulation container. The clamping elements can be, for example, elastically deformable clamps directed inwards.

Um die Vorrichtung mit verschiedenen Formen und Ausgestaltungen von Harzformulierungsbehältern verwenden zu können, ist bevorzugt, wenn die Halterung auswechselbar ausgestaltet ist. Es ist dann möglich, unterschiedliche Halterungen für unterschiedliche Harzformulierungsbehälter bereitzustellen und bei Bedarf zu verwenden.In order to be able to use the device with different shapes and configurations of resin formulation containers, it is preferred if the holder is designed to be exchangeable. It is then possible to provide different holders for different resin formulation containers and to use them if necessary.

Die Vorrichtung kann eine speicherprogrammierbare Steuerungseinheit zur Steuerung der Rotation der Antriebswelle, dem Ultraschallgeber und/oder der Temperier-Einrichtung aufweisen. Die Steuerungseinheit ist dann so programmierbar, dass die Betriebsparameter der Vorrichtung an die zu homogenisierende Harzformulierung angepasst sind. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Steuerungseinheit eine Erfassungseinheit, vorzugsweise ein RFID-Lesegerät oder ein optisches Lesegerät, wie einen Barcode-Scanner, zum Erfassen einer Kennung eines in die Aufnahme eingesetzten oder nach Erfassung einzusetzenden Harzformulierungsbehälters aufweist und dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit der erfassten Kennung ein geeignetes Homogenisierungsprogramm aus dem Speicher zu laden und auszuführen. Wird eine entsprechende Kennung des Harzformulierungsbehälters erfasst, können daraufhin die geeigneten Betriebsparameter zur Homogenisierung der darin enthaltenen Harzformulierung aus dem Speicher geladen werden, womit eine evtl. erforderliche manuelle Programmierung entfallen kann.The device can have a programmable logic control unit for controlling the rotation of the drive shaft, the ultrasound transmitter and / or the temperature control device. The control unit is then programmable in such a way that the operating parameters of the device are assigned to the homogenizing resin formulation are adapted. It is particularly preferred if the control unit has a detection unit, preferably an RFID reading device or an optical reading device, such as a barcode scanner, for detecting an identifier of a resin formulation container inserted in the receptacle or to be inserted after detection, and is designed to do so depending on the load a suitable homogenization program from the memory and execute it. If a corresponding identifier of the resin formulation container is detected, the suitable operating parameters for homogenizing the resin formulation contained therein can then be loaded from the memory, so that any manual programming that may be required can be omitted.

Zur grundsätzlichen Erläuterung der erfindungsgemäßen Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen.For a basic explanation of the use of the device according to the invention, reference is made to the above statements.

Verfügt die Vorrichtung über Ultraschallgeber und/oder eine Temperier-Einheit ist es grundsätzlich möglich, diese gleichzeitig mit der Rotation der Antriebswelle zu aktivieren. Es ist aber auch möglich, diese gemäß einem vorgegebenen Homogenisierungsprogramm nacheinander und/oder nur teilweise gleichzeitig zu betreiben. So ist bspw. denkbar, eine Harzformulierung erst auf eine gewünschte Soll-Temperatur zu erwärmen und/oder evtl. vorhandene Sedimente durch Aktivierung des Ultraschallgebers aufzulockern, bevor die Antriebswelle rotiert wird. Das Homogenisierungsprogramm kann bspw. über eine erfasste Kennung eines Homogenisierungsbehälters ausgewählt und ausgeführt werden.If the device has an ultrasonic transmitter and / or a temperature control unit, it is fundamentally possible to activate it simultaneously with the rotation of the drive shaft. However, it is also possible to operate them one after the other and / or only partially at the same time according to a predetermined homogenization program. For example, it is conceivable to first heat a resin formulation to a desired target temperature and / or to loosen any sediments that may be present by activating the ultrasound transmitter before the drive shaft is rotated. The homogenization program can be selected and executed, for example, by means of a detected identifier of a homogenization container.

Es ist bevorzugt, wenn die Rotation der Antriebsachse mit einer Rotationsgeschwindigkeit von 500 bis 4000 U/min, vorzugsweise von 1000 bis 3500 U/min beträgt und/oder auf eine Zeitdauer von maximal 10 Minuten, vorzugsweise von maximal 5 Minuten begrenzt ist. Weiter bevorzugt ist es, wenn die Temperier-Einrichtung die Harzformulierung und/oder den Harzformulierungsbehälter auf eine vorgegebene Solltemperatur, vorzugsweise auf 25 °C oder 35 °C, erwärmt.It is preferred if the rotation of the drive axle is at a rotation speed of 500 to 4000 rpm, preferably 1000 to 3500 rpm and / or is limited to a maximum duration of 10 minutes, preferably maximum 5 minutes. It is further preferred if the temperature control device heats the resin formulation and / or the resin formulation container to a predetermined target temperature, preferably to 25 ° C. or 35 ° C.

Die Erfindung wird nun anhand einer vorteilhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beispielhaft beschrieben. Es zeigt:

  • 1: eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
The invention will now be described by way of example with reference to an advantageous embodiment with reference to the accompanying drawing. It shows:
  • 1 : a schematic representation of an embodiment of a device according to the invention.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Homogenisierung von Harzformulierungen für den 3D-Druck gezeigt.In 1 An embodiment of a device according to the invention for homogenizing resin formulations for 3D printing is shown.

Die Vorrichtung umfasst eine becherförmige Halterung 2, in die ein Harzformulierungsbehälter 20, in diesem Fall eine 1-Liter-Flasche, eingesetzt werden kann. Um den Harzformulierungsbehälter 20 in der Halterung 2 zu sichern, sind Teile der Außenwand der Halterung 2 als nach innen gerichtete Klemmen 3 ausgebildet, die elastisch nachgebend den Harzformulierungsbehälter 20 kraftschlüssig in der Halterung 20 sichern.The device comprises a cup-shaped holder 2 into which a resin formulation container 20 , in this case a 1 liter bottle, can be used. Around the resin formulation container 20 in the holder 2 to secure, are parts of the outer wall of the bracket 2 as inward clamps 3 formed the elastically yielding the resin formulation container 20 non-positive in the holder 20 to back up.

Die Halterung 2 ist exzentrisch mit der vertikal ausgerichteten Antriebswelle 4 verbunden. Dazu weist die eigentliche Welle 5, welche auch die Achse 4' der Antriebswelle bildet, an dem der Halterung 2 zugewandten Ende einen Ausleger 6 auf, an dem die Halterung 2 über einen zentralen Stift 7 über ein Lager 8 befestigt ist. Wird die Antriebswelle 4 mithilfe der Antriebseinheit 9 in Rotation versetzt, beschreibt der Stift 7 und damit die Halterung 2 eine kreisförmige Bewegung, wobei die Halterung 2 aufgrund des Lagers 8 grundsätzlich selbst nicht in Rotation versetzt wird. Um sicherzustellen, dass die Halterung 2 selbst tatsächlich nicht in Rotation versetzt wird, wird ein daran angeordneter Führungsstift 10 in einer länglichen Führung 11 im Gehäuse 12 der Vorrichtung 1 geführt. The bracket 2 is eccentric with the vertically aligned drive shaft 4 connected. The actual wave points to this 5 which is also the axis 4 ' the drive shaft forms on which the bracket 2 end facing a boom 6 on which the bracket 2 via a central pin 7 about a camp 8th is attached. Will the drive shaft 4 using the drive unit 9 set in rotation, describes the pen 7 and thus the bracket 2 a circular movement, the bracket 2 due to the camp 8th is basically not itself set in rotation. To make sure the bracket 2 itself is not actually rotated, becomes a guide pin disposed thereon 10 in an elongated lead 11 in the housing 12 the device 1 guided.

In den zentralen Stift 7 ist ein Ultraschallgeber 13 integriert, mit dem die Halterung 2 in vertikale Vibration versetzt werden kann.In the central pin 7 is an ultrasound generator 13 integrated with which the bracket 2 can be put into vertical vibration.

Am Boden der Halterung 2 ist eine Wärmeplatte als Temperier-Einheit 14 für den Harzformulierungsbehälter 20 und damit der darin enthaltenen Harzformulierung angeordnet, die weiterhin einen Temperaturfühler 15 zur Erfassung der Temperatur des Harzformulierungsbehälters 20 umfasst.At the bottom of the bracket 2 is a hot plate as a temperature control unit 14 for the resin formulation container 20 and thus arranged the resin formulation contained therein, which also has a temperature sensor 15 for detecting the temperature of the resin formulation container 20 includes.

Die Antriebseinheit 9, der Ultraschallgeber 13 und die Temperier-Einheit 14 sind über nicht dargestellte Steuerleitungen mit der speicherprogrammierbaren Steuerungseinheit 16 verbunden und werden von dieser gesteuert. Die Steuerungseinheit 16 weist ein RFID-Lesemodul 17 und einen Speicher 18 auf. Im Speicher 18 sind verschiedene Homogenisierungsprogramme abgelegt.The drive unit 9 , the ultrasound generator 13 and the temperature control unit 14 are via control lines, not shown, with the programmable logic controller 16 connected and controlled by this. The control unit 16 has an RFID reader module 17 and a memory 18 on. In the storage room 18 various homogenization programs are stored.

Die Steuerungseinheit 16 ist dazu ausgelegt, bei Einsetzen eines Harzformulierungsbehälters 20 in die Halterung 2 einen am Harzformulierungsbehälter 20 angeordneten RFID-Chip 21 auszulesen. Auf dem RFID-Chip 21 ist eine Kennung hinterlegt, welche die in dem Harzformulierungsbehälter 20 enthaltene Harzformulierung kennzeichnet. Die Steuerungseinheit 16 prüft dann, ob im Speicher 18 ein für die ausgelesene Kennung geeignetes Homogenisierungsprogramm hinterlegt ist und steuert daraufhin die Antriebseinheit 9, der Ultraschallgeber 13 und die Temperier-Einheit 14 entsprechend dem geladenen Homogenisierungsprogramm, welches eine ausreichende Homogenisierung der im Harzformulierungsbehälter 20 enthaltenen Harzformulierung gewährleistet.The control unit 16 is designed to be used when inserting a resin formulation container 20 into the holder 2 one on the resin formulation container 20 arranged RFID chip 21 read. On the RFID chip 21 an identifier is stored which the in the resin formulation container 20 contains contained resin formulation. The control unit 16 then checks whether in memory 18 a homogenization program suitable for the read-out identifier is stored and then controls the drive unit 9 , the ultrasound generator 13 and the temperature control unit 14 according to the loaded homogenization program, which is a adequate homogenization of those in the resin formulation container 20 guaranteed resin formulation contained.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist vorgegeben, dass der Harzformulierungsbehälter 20 zunächst auf 25 °C erwärmt werden soll, bevor anschließend die Antriebseinheit 9 die Antriebswelle mit 2500 U/min bei gleichzeitiger Aktivierung des Ultraschallwandlers 13 für 5 Minuten betrieben wird.In the illustrated embodiment, it is specified that the resin formulation container 20 should first be heated to 25 ° C, before the drive unit 9 the drive shaft with 2500 rpm with simultaneous activation of the ultrasonic transducer 13 is operated for 5 minutes.

Dazu wird zunächst geprüft, welche Temperatur des Harzformulierungsbehälters 20 durch den Temperaturfühler 15 erfasst wird. Liegt diese Temperatur unter den gewünschten 25 °C, wird die Temperier-Einheit 14 aktiviert, bis die Soll-Temperatur erreicht ist.To do this, the temperature of the resin formulation container is first checked 20 through the temperature sensor 15 is recorded. If this temperature is below the desired 25 ° C, the temperature control unit 14 activated until the target temperature is reached.

Sobald die Soll-Temperatur erreicht ist, wird die Temperier-Einheit 14 deaktiviert und die Antriebseinheit 9 mit der Soll-Umdrehungszahl sowie der Ultraschallwandler 13 aktiviert. Gleichzeitig beginnt intern in der Steuerungseinheit 16 ein Timer über fünf Minuten. Nach Ablauf des Timers werden Antriebseinheit 9 und Ultraschallwandler 13 deaktiviert. Der Harzformulierungsbehälter 20 enthält zu diesem Zeitpunkt vollständig homogenisierte Harzformulierung.As soon as the target temperature is reached, the temperature control unit 14 deactivated and the drive unit 9 with the target number of revolutions as well as the ultrasonic transducer 13 activated. At the same time begins internally in the control unit 16 a timer over five minutes. After the timer expires, the drive unit 9 and ultrasonic transducers 13 disabled. The resin formulation container 20 at this time contains completely homogenized resin formulation.

Der Harzformulierungsbehälter 20 kann dann entnommen und die darin enthaltene Harzformulierung auf gewohnte Weise einem 3D-Drucker (nicht dargestellt), bspw. zur Herstellung eines Dentalteils, zugeführt werden.The resin formulation container 20 can then be removed and the resin formulation contained therein can be fed in the usual way to a 3D printer (not shown), for example for producing a dental part.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

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Claims (11)

Vorrichtung (1) zur Homogenisierung von Harzformulierungen für den 3D-Druck umfassend eine Halterung (2) zur sicheren Aufnahme eines Harzformulierungsbehälters (20) mit einem Fassungsvermögen von wenigstens 500 ml, wobei die Halterung (2) derart exzentrisch mit einer Antriebswelle (4) verbunden ist, dass die Halterung (2) bei Rotation der Antriebswelle (4) in einer kreisförmigen Bewegung um die Achse (4') der Antriebswelle (4) oszilliert.Device (1) for homogenizing resin formulations for 3D printing, comprising a holder (2) for securely holding a resin formulation container (20) with a capacity of at least 500 ml, the holder (2) being connected eccentrically to a drive shaft (4) is that the holder (2) oscillates in a circular movement around the axis (4 ') of the drive shaft (4) when the drive shaft (4) rotates. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ultraschallgeber (13) zur Einbringung von Vibrationen der Halterung (2) und/oder der Antriebswelle (4) in Richtung der Achse (4') der Antriebswelle (4) vorgesehen ist.Device after Claim 1 , characterized in that an ultrasonic transmitter (13) is provided for introducing vibrations of the holder (2) and / or the drive shaft (4) in the direction of the axis (4 ') of the drive shaft (4). Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperier-Einrichtung (14) zum Temperieren, vorzugsweise zum Erwärmen, eines in die Halterung (2) aufgenommenen Harzformulierungsbehälters (20) vorgesehen ist, wobei die Temperier-Einrichtung (14) vorzugsweise einen Temperaturfühler (15) zur Ermittlung der Temperatur der Harzformulierung und/oder des Harzformulierungsbehälters (20) aufweist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that a tempering device (14) is provided for tempering, preferably for heating, a resin formulation container (20) accommodated in the holder (2), the tempering device (14) preferably having one Has temperature sensor (15) for determining the temperature of the resin formulation and / or the resin formulation container (20). Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (2) becherförmig zur teilweisen Aufnahme eines Harzformulierungsbehälters (20) ausgestaltet ist und vorzugsweise Klemmelemente (3) für eine Kraftschlussverbindung mit dem Harzformulierungsbehälter (20) aufweist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the holder (2) is cup-shaped for partially receiving a resin formulation container (20) and preferably has clamping elements (3) for a non-positive connection with the resin formulation container (20). Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (2) auswechselbar ausgestaltet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the holder (2) is designed to be exchangeable. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine speicherprogrammierbare Steuerungseinheit (16) zur Steuerung der Rotation der Antriebswelle (4), dem Ultraschallgeber (13) und/oder der Temperier-Einrichtung (14) vorgesehen ist, die vorzugsweise eine Erfassungseinheit (17), vorzugsweise ein RFID-Lesegerät, zum Erfassen einer Kennung eines in die Aufnahme eingesetzten oder nach Erfassung einzusetzenden Harzformulierungsbehälters (20) aufweist und dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit der erfassten Kennung ein geeignetes Homogenisierungsprogramm aus dem Speicher (18) zu laden und auszuführen.Device according to one of the preceding claims, characterized in that a programmable control unit (16) is provided for controlling the rotation of the drive shaft (4), the ultrasound transmitter (13) and / or the temperature control device (14), which preferably has a detection unit ( 17), preferably an RFID reading device, for detecting an identifier of a resin formulation container (20) inserted into the receptacle or to be inserted after detection and is designed to load and execute a suitable homogenization program from the memory (18) depending on the detected identifier , Verwendung einer Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche zur Homogenisierung einer Harzformulierung in einem Harzformulierungsbehälter (20), wobei der Harzformulierungsbehälter (20) mit der darin enthaltenen Harzformulierung in die Halterung (2) der Vorrichtung (1) eingesetzt und anschließend in einer kreisförmigen Bewegung um die Achse (4') der Antriebswelle (4) oszilliert wird.Use of a device (1) according to one of the preceding claims for homogenizing a resin formulation in a resin formulation container (20), wherein the resin formulation container (20) with the resin formulation contained therein is inserted into the holder (2) of the device (1) and then in a circular manner Movement about the axis (4 ') of the drive shaft (4) is oscillated. Verwendung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig und/oder in einem vorgegebenen Homogenisierungsprogramm mit der Rotation der Antriebswelle (4) der Ultraschallgeber (13) und/oder die Temperier-Einrichtung (14) aktiviert wird.Use after Claim 7 , characterized in that the ultrasonic transmitter (13) and / or the temperature control device (14) is activated simultaneously and / or in a predetermined homogenization program with the rotation of the drive shaft (4). Verwendung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass vor Rotation der Antriebswelle (4) eine Kennung des Harzformulierungsbehälters (20) erfasst und von der Steuerungseinheit (16) in Abhängigkeit der erfassten Kennung ein geeignetes Homogenisierungsprogramm aus dem Speicher (18) zu laden und auszuführen.Use after Claim 7 and 8th , characterized in that before the drive shaft (4) rotates, an identifier of the resin formulation container (20) is detected and the control unit (16) loads and executes a suitable homogenization program from the memory (18) as a function of the detected identifier. Verwendung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotation der Antriebsachse (4) mit einer Rotationsgeschwindigkeit von 500 bis 4000 U/min, vorzugsweise von 1000 bis 3500 U/min und/oder auf eine Zeitdauer von maximal 10 Minuten, vorzugsweise von maximal 5 Minuten begrenzt ist.Use according to one of the Claims 7 to 9 , characterized in that the rotation of the drive axle (4) is limited to a rotation speed of 500 to 4000 rpm, preferably from 1000 to 3500 rpm and / or to a maximum duration of 10 minutes, preferably a maximum of 5 minutes. Verwendung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperier-Einrichtung (14) die Harzformulierung und/oder den Harzformulierungsbehälter (20) auf eine vorgegebene Solltemperatur, vorzugsweise auf 25 °C oder 35 °C, erwärmt.Use according to one of the Claims 7 to 10 , characterized in that the temperature control device (14) heats the resin formulation and / or the resin formulation container (20) to a predetermined target temperature, preferably to 25 ° C or 35 ° C.
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