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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Sanitärarmatur. Derartige Sanitärarmaturen dienen insbesondere der bedarfsgerechten Bereitstellung einer Flüssigkeit an einem Spülbecken, Waschbecken, Badewanne und/oder Dusche.
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Sanitärarmaturen weisen regelmäßig ein Armaturengehäuse mit einem Auslauf auf. In dem Armaturengehäuse kann beispielsweise ein Mischventil oder eine Mischkartusche angeordnet werden, durch die ein Kaltwasser und ein Warmwasser zu einem Mischwasser mit einer gewünschten Mischwassertemperatur mischbar sind. Das Mischwasser kann anschließend durch den Auslauf zu einer Auslauföffnung geführt werden, durch die das Mischwasser die Sanitärarmatur verlässt. Derartige Armaturengehäuse werden regelmäßig aus Metall oder Kunststoff gegossen und anschließend weiterbearbeitet. Zudem können Armaturengehäuse durch Additive Fertigung mittels eines 3D-Druckers hergestellt werden. Hierbei werden die Armaturengehäuse durch schichtweisen Aufbau eines Werkstoffs erzeugt. Mittels Additive Fertigung sind Armaturengehäuse mit sehr komplexen Innen- und/oder Außenkonturen herstellbar. Nachteilig an der Additiven Fertigung von Armaturengehäusen ist jedoch der hohe Zeitaufwand, sodass sich die Additive Fertigung derzeit nicht zur kosten- und zeitoptimierten Massenfertigung von Armaturengehäusen eignet.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lösen und insbesondere ein Verfahren anzugeben, mit dem ein Armaturengehäuse für eine Sanitärarmatur mit geringerem Zeitaufwand herstellbar ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den abhängigen Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
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Hierzu trägt ein Verfahren zur Herstellung eines Armaturengehäuses für eine Sanitärarmatur bei, das zumindest die folgenden Schritte aufweist:
- a) Bereitstellen zumindest eines Grundkörpers in einem 3D-Drucker; und
- b) Drucken zumindest einer Struktur des Armaturengehäuses an den zumindest einen Grundkörper.
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Die Sanitärarmatur dient insbesondere der bedarfsgerechten Bereitstellung von Flüssigkeiten, wie insbesondere Wasser, an Spülbecken, Waschbecken, Duschen und/oder Badewannen. Hierzu kann der Sanitärarmatur insbesondere ein Kaltwasser mit einer Kaltwassertemperatur und ein Warmwasser mit einer Warmwassertemperatur zuführbar sein. Das Kaltwasser und Warmwasser ist durch die Sanitärarmatur insbesondere, beispielsweise mittels eines Mischventils oder einer (Thermostat-)Mischkartusche, zu einem Mischwasser mit einer gewünschten Mischwassertemperatur mischbar. Die Kaltwassertemperatur beträgt insbesondere maximal 25 °C (Celsius), bevorzugt 1 °C bis 25 °C, besonders bevorzugt 5 °C bis 20 °C und/oder die Warmwassertemperatur insbesondere maximal 90 °C, bevorzugt 25 °C bis 90 °C, besonders bevorzugt 55 °C bis 65 °C. Das Mischventil oder die (Thermostat-)Mischkartusche können in einem Armaturengehäuse der Sanitärarmatur angeordnet sein. Das Armaturengehäuse ist insbesondere an einem Träger, beispielsweise einer Arbeitsplatte, Wand, Spülbecken, Waschbecken, Badewanne oder Dusche, befestigbar. Weiterhin weist das Armaturengehäuse einen (insbesondere hervorstehenden bzw. abzweigenden) Auslauf auf, der starr oder bewegbar mit dem Armaturengehäuse verbunden sein kann. Das Armaturengehäuse und/oder der Auslauf können zumindest einen Flüssigkeitskanal für die Flüssigkeit aufweisen und/oder zumindest teilweise rohrförmig ausgebildet sein.
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Zur Herstellung des Armaturengehäuses wird in Schritt a) zunächst zumindest ein Grundkörper in einem 3D-Drucker bereitgestellt. In Schritt a) können auch eine Mehrzahl von Grundkörpern in dem 3D-Drucker bereitgestellt werden. Unter „Bereitstellen“ ist hier insbesondere eine Anordnung des zumindest einen Grundkörpers in einem Druckraum und/oder auf einer Druckfläche des 3D-Druckers zu verstehen. Ein 3D-Drucker ist eine Vorrichtung zur Additiven Fertigung bzw. zum 3D-Druck von Werkstücken. Bei dem zumindest einen Grundkörper handelt es sich insbesondere um zumindest einen vorgefertigten Abschnitt oder Bereich eines Armaturengehäuses, dessen Gestalt durch konventionelle Fertigungsverfahren in hoher Geschwindigkeit und Genauigkeit fertigbar ist. Der zumindest eine Grundkörper dient somit als vorgefertigter Rohling des Armaturengehäuses für die weitere Bearbeitung mit dem 3D-Drucker. Weiterhin kann der zumindest eine Grundkörper zumindest teilweise aus Kunststoff, Kunstharz, Keramik und/oder Metall, wie zum Beispiel Messing oder Stahl, bestehen. Der Grundkörper ist insbesondere ein Teilbereich der Armatur, der im montierten Zustand für den Benutzer sichtbar ist, also insbesondere kein Unterputzbauteil. Der Grundkörper kann bei der fertiggestellten Armatur auch einen Teil der äußeren Oberfläche der Armatur bilden.
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In Schritt b) wird mithilfe des 3D-Druckers zumindest eine Struktur des Armaturengehäuses an den zumindest einen Grundkörper gedruckt. Bei der zumindest einen Struktur des Armaturengehäuses kann es sich insbesondere um sämtliche Bereiche des Armaturengehäuses handeln, die nicht bereits durch den zumindest einen Grundkörper gebildet werden. Mit anderen Worten können durch das Drucken der zumindest einen Struktur alle fehlenden (individuellen) Funktionen und/oder Geometrien des Armaturengehäuses auf dem zumindest einen Grundkörper aufgebaut werden. Weiterhin handelt es sich bei der zumindest einen Struktur insbesondere um einen Bereich des Armaturengehäuses mit einer komplexen Geometrie. Beispielsweise kann es sich bei der zumindest einen Struktur um den Auslauf des Armaturengehäuses handeln.
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Das Drucken erfolgt insbesondere durch einen schichtweisen Aufbau der zumindest einen Struktur, wobei der schichtweise Aufbau zumindest teilweise auf und/oder an dem zumindest einen Grundkörper erfolgt. Mit „Drucken“ ist hier insbesondere ein Andrucken und/oder Aufdrucken auf den Grundkörper gemeint. Hierdurch kann die zumindest eine Struktur beispielsweise stoffschlüssig mit dem zumindest einen Grundkörper verbunden sein.
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Der schichtweise Aufbau erfolgt insbesondere computergesteuert und/oder aus einem oder mehreren flüssigen oder festen Werkstoffen. Weiterhin können beim schichtweisen Aufbau physikalische oder chemische Härtungs- oder Schmelzprozesse stattfinden. Als Materialien sind beispielsweise Kunststoffe, Kunstharze, Keramiken und/oder Metalle, wie zum Beispiel Messing oder Stahl, verwendbar. Insbesondere kann das gleiche Material verwendet werden, aus dem der zumindest eine Grundkörper besteht. Die Materialien können zudem pulverförmig sein. Beim Drucken der zumindest einen Struktur können unterschiedliche 3D-Druckverfahren zur Anwendung kommen, wie zum Beispiel Laser-Sintern, Laser-Strahlschmelzen oder Elektronen-Strahlschmelzen. Bei einer Verwendung einer Mehrzahl von Grundkörpern können diese beispielsweise durch das Drucken der zumindest einen Struktur miteinander verbunden werden. Durch das Drucken der zumindest einen Struktur an den zumindest einen Grundkörper muss das Armaturengehäuse somit nicht vollständig mittels des 3D-Druckers bzw. durch Additive Fertigung hergestellt werden, sondern nur diejenigen Bereiche des Armaturenkörpers, die sich aufgrund ihrer komplexen Geometrie für eine konventionelle Fertigung nicht eignen. Hierdurch reduziert sich der Zeitaufwand für die Herstellung des Armaturengehäuses. Weiterhin sind nach Schritt b) insbesondere sämtliche (wesentlichen) Strukturen bzw. (wesentlichen) Geometrien des Armaturengehäuses vorhanden, sodass gegebenenfalls nur noch geringfügige Nacharbeiten erforderlich sind. Zudem ist insbesondere keine nachträgliche Befestigung der gedruckten zumindest einen Struktur an weiteren Teilen des Armaturengehäuses oder Befestigungselementen des Armaturengehäuses erforderlich, weil diese bereits beim Drucken an den zumindest einen Grundkörper mit dem zumindest einen Grundkörper verbunden wird. Hierdurch reduziert sich der Zeitaufwand für die Herstellung des Armaturengehäuses weiter.
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Der zumindest eine Grundkörper kann vor Schritt a) zumindest teilweise durch Zerspanen hergestellt werden. Beim Zerspanen handelt es sich um ein Fertigungsverfahren, bei dem überschüssiges Material auf mechanischem Weg in Form von Spänen abgetrennt wird. Das Zerspanen kann insbesondere Drehen, Bohren, Fräsen und/oder Schleifen umfassen.
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Bei dem zumindest einen Grundkörper kann es sich um einen Sockel, Mousseur, Wandauslauf, Waschtischauslauf, Waschtischboden, Wandrosette, Hebelrosette oder Wandaufnahme des Armaturengehäuses handeln.
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In Schritt a) kann der zumindest eine Grundkörper durch zumindest ein Befestigungselement fixiert werden. Bei dem zumindest einem Befestigungselement kann es sich insbesondere um eine Spannvorrichtung handeln, mittels der der zumindest eine Grundkörper in einem Druckraum, auf einem Boden und/oder auf einer Druckfläche des 3D-Druckers befestigbar ist. Insbesondere kann der zumindest eine Grundkörper in das zumindest eine Befestigungselement einsteckbar sein.
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In dem 3D-Drucker kann zumindest ein Aufnahmekörper für zumindest eine Stützstruktur für die zumindest eine Struktur des Armaturengehäuses angeordnet sein. Der zumindest eine Aufnahmekörper kann insbesondere nach Art einer Aufnahmeplatte für die zumindest eine Stützstruktur ausgebildet sein. Weiterhin dient der zumindest eine Aufnahmekörper insbesondere einem Höhenausgleich für das zumindest eine Befestigungselement, sodass der zumindest eine Aufnahmekörper mit einer Oberseite des zumindest einen Befestigungselements auf dem Boden bzw. der Druckfläche des 3D-Druckers (im Wesentlichen) eine ebene Fläche bildet. Die zumindest eine Stützstruktur dient insbesondere dem Stützen von auskragenden oder Lücken überspannenden Bereichen der zumindest einen Struktur. Die zumindest eine Stützstruktur wird insbesondere nach Schritt b) von dem Armaturengehäuse entfernt.
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In Schritt b) können sämtliche Strukturen des Armaturengehäuses an den zumindest einen Grundkörper gedruckt werden.
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Das Bereitstellen des zumindest einen Grundkörpers in dem 3D-Drucker in Schritt a) oder eine Entnahme des zumindest einen Grundkörpers mit der zumindest einen Struktur nach Schritt b) kann mithilfe eines Roboters erfolgen. Bei dem Roboter handelt es sich insbesondere um eine (programmierbare) Vorrichtung zur Handhabung des zumindest einen Grundkörpers bzw. des hergestellten Armaturengehäuses. Durch die Verwendung des Roboters für die Bereitstellung des zumindest einen Grundkörpers in dem 3D-Drucker und/oder zur Entnahme des zumindest einen Grundkörpers mit der zumindest einen Struktur aus dem 3D-Drucker kann das Verfahren zur Herstellung des Armaturengehäuses weiter automatisiert und damit weitere Zeit gespart werden.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung zeigen, diese jedoch nicht darauf beschränkt ist. Dabei sind gleiche Bauteile in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Es zeigen beispielhaft und schematisch:
- 1: ein Grundkörper in einem 3D-Drucker; und
- 2: der Grundkörper nach dem Drucken einer Struktur mit dem 3D-Drucker.
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Die 1 zeigt einen Grundkörper 2, der in einem Schritt a) mithilfe eines Roboters 9 in einem Druckraum 10 eines 3D-Druckers 3 angeordnet wurde. Der Grundkörper 2 ist auf einem Boden 11 des Druckraums 10 mit einem Befestigungselement 6 befestigt, in das der Grundkörper 2 einsteckbar ist. Das Befestigungselement 6 ist nach Art einer Spannvorrichtung ausgebildet, sodass der Grundkörper 2 mit geringem Aufwand in dem Befestigungselement 6 befestigbar und von dem Befestigungselement 6 wieder lösbar ist. Weiterhin ist in dem Druckraum 10 ein Aufnahmekörper 7 für in der 2 gezeigte Stützstrukturen 8 angeordnet. Der Aufnahmekörper 7 ist hier nach Art einer Aufnahmeplatte ausgebildet. Abweichend von der Darstellung in den 1 und 2 kann der Aufnahmekörper 7 eine gleiche Höhe wie das Befestigungselement 6 aufweisen. Zudem kann der Aufnahmekörper 7 (im Wesentlichen) den gesamten Boden 11 des Druckraums 10 um das Befestigungselement 6 herum abdecken, sodass der Aufnahmekörper 7 mit dem Befestigungselement 6 eine ebene Fläche bildet.
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Die 2 zeigt den Grundkörper 2, nachdem in einem Schritt b) mittels eines in dem Druckraum 10 horizontal und vertikal beweglichen Druckkopfs 12 des 3D-Druckers 3 eine Struktur 4 an den Grundkörper 2 gedruckt wurde. Bei der Struktur 4 handelt es sich hier um einen Auslauf 5 eines Armaturengehäuses 1 für eine Sanitärarmatur. Das Armaturengehäuse 1 wurde daher in Schritt b) durch Drucken der Struktur 4 an den Grundkörper 2 ausgebildet. Weiterhin wurden in Schritt b) Stützstrukturen 8 gedruckt, die sich von dem Aufnahmekörper 7 bis zu der Struktur 4 erstrecken und diese stützen. Das Armaturengehäuse 1 wurde hier stehend gedruckt, was das Drucken einer Vielzahl von Armaturengehäusen 1 nebeneinander in demselben 3D-Drucker ermöglicht. Gleichwohl ist ein Drucken der Armaturengehäuse 1 auch in anderen Positionen, beispielsweise liegend, möglich. Das Armaturengehäuse 1 ist nach Schritt b) durch den Roboter 9 aus dem 3D-Drucker 3 entnehmbar und einer Folgebearbeitung zuführbar.
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Durch die vorliegende Erfindung ist ein Armaturengehäuse für eine Sanitärarmatur mit komplexen Strukturen mit geringerem Zeitaufwand herstellbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Armaturengehäuse
- 2
- Grundkörper
- 3
- 3D-Drucker
- 4
- Struktur
- 5
- Auslauf
- 6
- Befestigungselement
- 7
- Aufnahmekörper
- 8
- Stützstruktur
- 9
- Roboter
- 10
- Druckraum
- 11
- Boden
- 12
- Druckkopf
