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FRÜHERE ANMELDUNG
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der provisorischen
US-Patentanmeldung Nr. 62/718.669 , eingereicht am 14. August 2018 unter dem Titel „3D PRINTING ASSEMBLY AND METHOD“, deren Offenbarung hierin in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme eingeschlossen ist.
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TECHNISCHES GEBIET
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Das technische Gebiet betrifft 3D-Drucken und spezieller 3D-Druckverfahren und -anordnungen.
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HINTERGRUND
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Typischerweise wird eine Mehrzahl von Artikeln gleichzeitig auf einer einzigen Trägerplatte über Artikelträger 3D-gedruckt, die gleichzeitig an gleichen, voneinander beabstandeten Stellen gedruckt werden. Nach dem Drucken der Artikel werden die Artikelträger, die mit jeweils einem oder mehreren der Artikel integral ausgebildet sind, von der Trägerplatte abgeschnitten, und die gedruckten Artikel werden mit ihren entsprechenden Artikelträgern zu einem weiteren Bearbeitungsschritt wie zum Beispiel zu einer CNC-(Computer Numerical Control)-Werkzeugmaschine gesendet. Nach dem Entfernen der gedruckten Artikel mit ihren entsprechenden Artikelträgern von der Trägerplatte wird die Oberfläche der Trägerplatte erneuert und kann dann für einen weiteren 3D-Druckvorgang benutzt werden.
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Das Entfernen der Anordnungen einschließlich der Artikelträger und der Artikel von der Trägerplatte kann jedoch schwierig sein, wie auch das Erneuern der Oberfläche der Trägerplatte. Ferner ist das Erneuern der Oberfläche der Trägerplatte zeitaufwändig und kostspielig.
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Im Hinblick auf das oben Gesagte besteht Bedarf an einem Verfahren und einer Anordnung zum Drucken einer oder mehrerer Artikel durch additive Herstellung, die einige der oben erörterten Bedenken zum Stand der Technik überwinden oder zumindest minimieren können.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG
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Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Offenbarung, die oben erwähnten Probleme anzugehen.
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Gemäß einem allgemeinen Aspekt wird ein Verfahren zum Drucken wenigstens eines Artikels durch additive Herstellung bereitgestellt, das Folgendes umfasst: Bereitstellen eines additiven Herstellungssystems und einer Trägerplatte mit wenigstens einer Blockeingriffsstelle; Ineingriffbringen wenigstens eines eine Artikeldruckfläche aufweisenden Trägerblocks mit der Trägerplatte an jeweils einer der wenigstens einen Blockeingriffsstelle; Ineingriffbringen der Trägerplatte mit dem additiven Herstellungssystem; additives Herstellen wenigstens eines Artikels auf der Artikeldruckfläche des wenigstens einen Trägerblocks im Eingriff mit der Trägerplatte; und Lösen, von der Trägerplatte, des wenigstens einen Trägerblocks mit dem wenigstens einen darauf gedruckten Artikel als eine Druckartikel- und Trägerblockanordnung.
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Gemäß einem anderen allgemeinen Aspekt wird eine additive Herstellungsunterstützungsanordnung für ein additives Herstellungssystem bereitgestellt, wobei die additive Herstellungsunterstützungsanordnung Folgendes umfasst: eine Trägerplatte, die mit dem additiven Herstellungssystem in Eingriff gebracht werden kann, wobei die Trägerplatte eine Mehrzahl Blockeingriffsstellen umfasst; und wenigstens einen Trägerblock, der selektiv und entfernbar mit der Trägerplatte an jeweils einer aus der Mehrzahl von Blockeingriffsstellen in Eingriff gebracht werden kann und eine Artikeldruckfläche für wenigstens einen Artikel zur additiven Herstellung darauf aufweist.
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Gemäß einem anderen allgemeinen Aspekt wird ein additives Herstellungskit für ein additives Herstellungssystem bereitgestellt, wobei das additive Herstellungskit Folgendes umfasst: eine Trägerplatte, die mit dem additiven Herstellungssystem in Eingriff gebracht werden kann, wobei die Trägerplatte eine Mehrzahl von Blockeingriffsstellen umfasst; und eine Mehrzahl von Trägerblöcken, wobei jeder aus der Mehrzahl von Trägerblöcken selektiv und entfernbar mit der Trägerplatte an jeweils einer aus der Mehrzahl der Blockeingriffsstellen in Eingriff gebracht werden kann, wobei jeder der Mehrzahl der Trägerblöcke eine Artikeldruckfläche für wenigstens einen darauf additiv herzustellenden Artikel aufweist.
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Gemäß einem weiteren allgemeinen Aspekt wird eine additive Herstellungsanordnung bereitgestellt, die Folgendes umfasst: ein additives Herstellungssystem, das zum Drucken eines oder mehrerer Artikel durch additive Herstellung konfiguriert ist; und eine additive Herstellungsunterstützungsanordnung gemäß der vorliegenden Offenbarung, wobei die Trägerplatte mit dem additiven Herstellungssystem ein Eingriff gebracht werden kann.
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Gemäß einem weiteren allgemeinen Aspekt wird ein Verfahren zum Drucken eines oder mehrerer Artikel durch additive Herstellung bereitgestellt, das Folgendes umfasst: Bereitstellen eines additiven Herstellungssystems mit einer Trägerplatte mit einer Mehrzahl von Blockeingriffsstellen; Bereitstellen wenigstens eines Trägerblocks, der entfernbar mit der Trägerplatte in Eingriff gebracht werden kann und eine Artikeldruckfläche aufweist; Ineingriffbringen des wenigstens einen Trägerblocks mit der Trägerplatte an jeweils einer der Blockeingriffsstellen; additives Herstellen wenigstens eines Artikels auf der Artikeldruckfläche des wenigstens einen Trägerblocks; und Entfernen des wenigstens einen Trägerblocks mit dem darauf gedruckten wenigstens einen Artikel als Druckartikel- und Trägerblockanordnung von der Trägerplatte.
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Gemäß einem anderen weiteren Aspekt wird eine additive Herstellungsanordnung bereitgestellt, die Folgendes umfasst: eine Trägerplatte, die in ein additives Herstellungssystem eingesetzt werden kann, wobei die Trägerplatte eine Mehrzahl von Blockeingriffsstellen umfasst; und wenigstens einen Trägerblock, der selektiv und entfernbar mit der Trägerplatte an einer der Mehrzahl der Blockeingriffsstellen in Eingriff gebracht werden kann und eine Artikeldruckfläche für wenigstens einen darauf additiv herzustellenden Artikel aufweist.
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Es werden nachfolgend Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.
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Gemäß einem Aspekt umfasst das additive Herstellungssystem ferner eine Basis mit einer Auflagefläche, wobei das Ineingriffbringen der Trägerplatte mit dem additiven Herstellungssystem das Montieren der Trägerplatte an der Auflagefläche der Basis und das Befestigen der Trägerplatte daran beinhaltet.
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Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst das Montieren der Trägerplatte an der Auflagefläche der Basis das entfernbare Montieren der Trägerplatte an der Auflagefläche der Basis.
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Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst das Ineingriffbringen wenigstens eines eine Artikeldruckfläche aufweisenden Trägerblocks mit der Trägerplatte Folgendes: Ineingriffbringen wenigstens eines Positionierelements des wenigstens einen Trägerblocks mit wenigstens einem Positionierelement der Trägerplatte, wobei das wenigstens eine Positionierelement des wenigstens einen Trägerblocks komplementär zu dem wenigstens einen Positionierelement der Trägerplatte geformt ist; und Befestigen des wenigstens einen Trägerblocks an der Trägerplatte durch Ineingriffbringen wenigstens eines Kopplungselements des wenigstens einen Trägerblocks mit wenigstens einem Kopplungselement der Trägerplatte.
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Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst die wenigstens eine Blockeingriffsstelle eine Mehrzahl von Blockeingriffsstellen, wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst: Bereitstellen einer Mehrzahl des wenigstens einen Trägerblocks, jeweils mit einer Artikeldruckfläche; und entfernbares Ineingriffbringen jedes aus der Mehrzahl des wenigstens einen Trägerblocks an jeweils einer aus der Mehrzahl von Blockeingriffsstellen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst das Verfahren ferner das Justieren der Artikeldruckflächen der Mehrzahl des wenigstens einen Trägerblocks auf einer im Wesentlichen identischen Druckhöhe; und wobei das additive Herstellen wenigstens eines Artikels das additive Herstellen wenigstens eines Artikels auf jeder der Artikeldruckflächen der Mehrzahl des wenigstens einen Trägerblocks umfasst.
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Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst das Justieren der Artikeldruckflächen der Mehrzahl des wenigstens einen Trägerblocks auf einer im Wesentlichen identischen Druckhöhe das Abtragen wenigstens eines aus der Mehrzahl des wenigstens einen Trägerblocks, so dass die Artikeldruckflächen der Mehrzahl des wenigstens einen Trägerblocks auf der im Wesentlichen identischen Druckhöhe verlaufen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst das Abtragen wenigstens eines aus der Mehrzahl des wenigstens einen Trägerblocks das wenigstens teilweise Abschleifen aller aus der Mehrzahl des wenigstens einen Trägerblocks.
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Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst das additive Herstellungssystem ferner eine Basis und eine Niveauregulierungsanordnung, die operativ mit der Basis verbunden ist, wobei das Verfahren ferner das Betätigen der Niveauregulierungsanordnung beinhaltet, um eine vertikale Position der Basis zu justieren.
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Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst das additive Herstellen wenigstens eines Artikels ferner das additive Herstellen eines Trägerabschnitts auf der Artikeldruckfläche des wenigstens einen Trägerblocks, wobei der Druckartikel mittels des gedruckten Trägerabschnitts auf der Artikeldruckfläche gelagert wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt besteht der gedruckte Trägerabschnitt aus einem Material mit einer Steifigkeit, die höher ist als eine Steifigkeit des Druckartikels.
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Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst das Verfahren ferner das Bereitstellen einer Bearbeitungseinheit mit einer Trägerblockaufnahme; das entfernbare Ineingriffbringen jeweils eines des wenigstens einen Trägerblocks der Druckartikel- und Trägerblockanordnung mit der Trägerblockaufnahme; und das Bearbeiten des wenigstens einen Artikels, der auf die Artikeldruckfläche des jeweils einen des wenigstens einen Trägerblocks gedruckt ist, der mit der Trägerblockaufnahme in Eingriff steht.
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Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst das Verfahren ferner das Trennen des wenigstens einen Druckartikels von dem jeweils einen des wenigstens einen Trägerblocks; und das Lösen des jeweils einen des wenigstens einen Trägerblocks von der Trägerblockaufnahme der Bearbeitungseinheit.
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Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst das Verfahren ferner das Erneuern der Artikeldruckfläche des jeweils einen des wenigstens einen Trägerblocks nach dem Trennen des wenigstens einen Druckartikels davon.
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Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst die Bearbeitungseinheit einen Markersucher, wobei das Verfahren ferner Folgendes beinhaltet: additives Herstellen wenigstens eines 3D-Markers auf der Artikeldruckfläche des jeweiligen einen des wenigstens einen Trägerblocks, wobei der wenigstens eine 3D-Marker eine vorbestimmte Form hat; Bestimmen, wenn die Druckartikel- und Trägerblockanordnung mit der Trägerblockaufnahme der Bearbeitungseinheit in Eingriff steht und vor dem Bearbeiten des wenigstens einen Druckartikels von dem jeweils einen des wenigstens einen Trägerblocks, einer Position und/oder einer Ausrichtung des wenigstens einen 3D-Markers mit dem Markersucher; und Lokalisieren des wenigstens einen auf der Artikeldruckfläche des wenigstens einen des wenigstens einen Trägerblocks gedruckten Artikels anhand der Ausrichtung und/oder der Position des wenigstens einen 3D-Markers.
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Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst das Lokalisieren des wenigstens einen auf die Artikeldruckfläche gedruckten Artikels das Bestimmen von Raumkoordinaten des wenigstens einen auf die Artikeldruckfläche gedruckten Artikels.
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Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst das Verfahren ferner das Bereitstellen einer Bearbeitungseinheit einschließlich wenigstens einer Trägerblockaufnahme; das Ineingriffbringen des wenigstens einen Trägerblocks mit dem wenigstens einen darauf gedruckten Artikel mit der wenigstens einen Trägerblockaufnahme; das sequentielle oder gleichzeitige Bearbeiten des wenigstens einen Artikels, verbunden mit dem wenigstens einen Trägerblock, der mit der wenigstens einen Trägerblockaufnahme in Eingriff steht; Trennen des wenigstens einen Artikels von dem Trägerblock; und Lösen des wenigstens einen Trägerblocks von der wenigstens einen Trägerblockaufnahme der Bearbeitungseinheit.
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Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst das Verfahren ferner das additive Herstellen wenigstens eines 3D-Markers auf der Artikeldruckfläche des wenigstens einen Trägerblocks gleichzeitig mit der additiven Herstellung des wenigstens einen Artikels auf der Artikeldruckfläche des wenigstens einen Trägerblocks, wobei der wenigstens eine 3D-Marker eine vorbestimmte Form hat; Lokalisieren, wenn der wenigstens eine Trägerblock mit der wenigstens einen Trägerblockaufnahme der Bearbeitungseinheit in Eingriff steht, des wenigstens einen 3D-Markers und Bestimmen einer Ausrichtung des wenigstens einen 3D-Markers mit der vorbestimmten Form; Bestimmen von Raumkoordinaten des wenigstens einen Artikels, der auf die Artikeldruckfläche des wenigstens einen Trägerblocks aufgedruckt ist, der mit der wenigstens einen Trägerblockaufnahme der Bearbeitungseinheit in Eingriff steht, unter Verwendung der Ausrichtung und der Position des wenigstens einen 3D-Markers; und automatisches Bearbeiten des wenigstens einen lokalisierten Artikels.
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Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst der wenigstens eine Trägerblock der additiven Herstellungsanordnung eine Mehrzahl von Trägerblöcken, wobei jeder aus der Mehrzahl von Trägerblöcken eine Artikeldruckfläche hat und selektiv und entfernbar mit der Trägerplatte an einer jeweiligen einen aus der Mehrzahl von Blockeingriffsstellen in Eingriff gebracht werden kann, wobei die Artikeldruckflächen der Mehrzahl von Trägerblöcken im Wesentlichen in einer selben Ebene verlaufen, wenn die Trägerblöcke mit der Trägerplatte in Eingriff stehen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst jede aus der Mehrzahl von Blockeingriffsstellen und des wenigstens einen Trägerblocks wenigstens ein Kopplungselement, das zum selektiven Zusammenwirken konfiguriert ist, um den wenigstens einen Trägerblock mit der Trägerplatte an jeder aus der Mehrzahl von Blockeingriffsstellen in Eingriff zu bringen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst jede aus der Mehrzahl von Blockeingriffsstellen und dem wenigstens einen Trägerblock wenigstens ein Positionierelement, das zum selektiven Zusammenwirken konfiguriert ist, um den wenigstens einen Trägerblock auf der Trägerplatte an jeder aus der Mehrzahl von Blockeingriffsstellen präzise zu positionieren.
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Gemäß einem weiteren Aspekt bilden die Positionierelemente jeder aus der Mehrzahl von Blockeingriffsstellen und dem wenigstens einen Trägerblock alle oder einen Teil der Kopplungselemente.
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Gemäß einem weiteren Aspekt kann der wenigstens eine Trägerblock selektiv und entfernbar mit wenigstens einer Trägerblockaufnahme einer Bearbeitungseinheit in Eingriff gebracht werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst der wenigstens eine Trägerblock wenigstens ein Kopplungselement, wobei das wenigstens eine Kopplungselement entfernbar mit der Trägerplatte an wenigstens einer aus der Mehrzahl von Blockeingriffsstellen und/oder der wenigstens einen Trägerblockaufnahme der Bearbeitungseinheit in Eingriff gebracht werden kann.
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Gemäß einem weiteren Aspekt kann die Artikeldruckfläche des wenigstens einen Trägerblocks erneuert werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst die additive Herstellungsanordnung ferner wenigstens eine an einer Bearbeitungseinheit montierbare Trägerblockaufnahme; wobei der wenigstens eine Trägerblock selektiv und entfernbar mit der wenigstens einen Trägerblockaufnahme in Eingriff gebracht werden kann.
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Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst der wenigstens eine Trägerblock wenigstens ein Kopplungselement, wobei das wenigstens eine Kopplungselement mit der Trägerplatte an wenigstens einer der Blockeingriffsstellen und/oder der wenigstens einen Trägerblockaufnahme der Bearbeitungseinheit in Eingriff gebracht werden kann.
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Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst die Mehrzahl von Trägerblöcken des additiven Herstellungskits Trägerblöcke mit verschiedenen Formen und/oder verschiedenen Abmessungen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst das additive Herstellungskit ferner wenigstens eine Trägerblockaufnahme, die mit einer Bearbeitungseinheit in Eingriff gebracht werden kann, wobei wenigstens einer aus der Mehrzahl von Trägerblöcken selektiv und entfernbar mit der wenigstens einen Trägerblockaufnahme in Eingriff gebracht werden kann.
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Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst jede aus der Mehrzahl von Blockeingriffsstellen und jeder aus der Mehrzahl von Trägerblöcken wenigstens ein Kopplungselement, das zum selektiven Zusammenwirken konfiguriert ist, um jeden aus der Mehrzahl von Trägerblöcken entfernbar mit der Trägerplatte an jeweils einer aus der Mehrzahl von Blockeingriffsstellen in Eingriff zu bringen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt umfassen jede aus der Mehrzahl von Blockeingriffsstellen und jeder aus der Mehrzahl von Trägerblöcken wenigstens ein Positionierelement, das zum selektiven Zusammenwirken konfiguriert ist, um jeden aus der Mehrzahl von Trägerblöcken auf der Trägerplatte an jeweils einer aus der Mehrzahl von Blockeingriffsstellen präzise zu positionieren.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische Darstellung einer additiven Herstellungsanordnung gemäß einer Ausführungsform;
- 2 ist eine Querschnittsansicht eines additiven Herstellungssystems und einer additiven Herstellungsunterstützungsanordnung gemäß einer Ausführungsform, wobei die additive Herstellungsunterstützungsanordnung eine Trägerplatte und eine Mehrzahl von damit in Eingriff stehenden Trägerblöcken umfasst;
- 3 ist eine Perspektivansicht der Trägerplatte von 2 von oben;
- 4 ist eine Schnittansicht der Trägerplatte von 3 entlang Querschnittslinien A-A von 3, wobei Kopplungselemente und Positionierelemente damit in Eingriff stehen;
- 5 ist ein Grundriss von einem der Trägerblöcke von 2 von unten;
- 6 ist eine Schnittansicht des Trägerblocks von 5 entlang der Querschnittslinien B-B von 5;
- 7 ist eine Perspektivansicht der additiven Herstellungsunterstützungsanordnung von 2 von oben;
- 8 ist eine Perspektivansicht einer additiven Herstellungsunterstützungsanordnung gemäß einer anderen Ausführungsform von oben;
- 9 ist ein Grundriss der additiven Herstellungsunterstützungsanordnung von 8, wobei die Kopplungselemente und die Positionierelemente in punktierten Linien dargestellt sind;
- 10 und 11 sind jeweils Perspektivansichten von einem der Trägerblöcke von 2 von vorne und hinten, wobei ein Artikel und ein 3D-Marker additiv darauf hergestellt sind;
- 12 ist eine Querschnittsansicht einer Bearbeitungseinheit einer Ausführungsform der additiven Herstellungsanordnung zusammen mit einem der Trägerblöcke von 2; und
- 13 bis 15 sind Diagramme, die ein Verfahren zum Drucken von einem oder mehreren Artikeln durch additive Herstellung gemäß einer Ausführungsform zusammenfassen.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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In der nachfolgenden Beschreibung beziehen sich die gleichen Bezugsziffern auf ähnliche Elemente. Ferner enthalten, der Einfachheit und Deutlichkeit halber, nämlich um die Figuren nicht unnötig mit mehreren Bezugsziffern zu belasten, nicht alle Figuren Bezugszeichen für alle Komponenten und Merkmale und Bezugszeichen für einige Komponenten und Merkmale befinden sich möglicherweise nur in einer Figur, und Komponenten und Merkmale der vorliegenden Offenbarung, die in anderen Figuren illustriert sind, lassen sich daraus leicht herleiten. Die Ausführungsformen, geometrischen Konfigurationen, erwähnten Materialien und/oder in den Figuren gezeigten Abmessungen sind optional und werden lediglich beispielhaft angegeben.
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Darüber hinaus ist zu verstehen, dass Positionsbeschreibungen wie „oben“, „unten“, „vor“, „hinter“, „links“, „rechts“ und dergleichen, wenn nichts anderes angegeben ist, nur im Kontext der Figuren zu verstehen und nicht als beschränkend anzusehen sind. Darüber hinaus sollen die Figuren bestimmte Charakteristiken der additiven Herstellungsanordnung illustrieren und sind nicht unbedingt maßstabsgetreu.
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Um eine klarere Beschreibung zur Verfügung zu stellen, wurden einige der hierin enthaltenen quantitativen Ausdrücke mit dem Begriff „etwa“ qualifiziert. Es ist zu verstehen, dass sich, unabhängig davon, ob der Begriff „etwa“ explizit benutzt wird oder nicht, jede hierin angegebene Größe auf einen tatsächlich angegebenen Wert wie auch auf die Näherung an einen solchen gegebenen Wert beziehen soll, die auf der Basis des Wissens des Durchschnittsfachmanns vernünftigerweise abgeleitet werden kann, inklusive Näherungen aufgrund von experimentellen und/oder messtechnischen Bedingungen für einen solchen Wert.
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Es ist zu verstehen, dass die hierin benutzte Phraseologie und Terminologie nicht als beschränkend anzusehen ist und nur für beschreibende Zwecke dient.
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In der obigen Beschreibung ist eine Ausführungsform ein Beispiel oder eine Implementierung. Das verschiedene Vorkommen von „eine Ausführungsform“ oder „einige Ausführungsformen“ beziehen sich nicht unbedingt alle auf dieselben Ausführungsformen.
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Es werden zwar möglicherweise verschiedene Merkmale im Zusammenhang mit einer einzelnen Ausführungsform beschrieben, aber die Merkmale können auch separat oder in einer beliebigen geeigneten Kombination vorgesehen sein. Umgekehrt kann die Offenbarung, auch wenn sie hierin zum Zwecke der Klarheit möglicherweise im Kontakt separater Ausführungsformen beschrieben werden kann, aber auch in einer einzigen Ausführungsform implementiert werden.
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Die Grundsätze und Anwendungen der Lehren der vorliegenden Offenbarung werden mit Bezug auf die begleitende Beschreibung, die Figuren und Beispiele besser verständlich.
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Es ist zu verstehen, dass dort, wo die Beschreibung angibt, dass eine Komponente, ein Merkmal, eine Struktur oder eine Charakteristik enthalten sein „mag“, „möge“, „kann“ oder „könnte“, diese(s) bestimmte Komponente, Merkmal, Struktur oder Charakteristik nicht unbedingt enthalten zu sein braucht.
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Verfahren der vorliegenden Offenbarung können durch manuelles, automatisches, oder manuelles und automatisch kombiniertes Durchführen oder Vollenden ausgewählter Schritte oder Aufgaben implementiert werden.
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Der Begriff „Verfahren“ kann sich auf Arten und Weisen, Mittel, Techniken und auf Methoden zum Durchführen einer gegebenen Aufgabe beziehen, einschließlich, aber nicht beschränkt, auf diejenigen Weisen, Mittel, Techniken und Methoden, die entweder Praktikern in dem Gebiet, auf das sich die Offenbarung bezieht, bekannt sind oder die von diesen leicht aus bekannten Weisen, Mitteln, Techniken und Methoden entwickelt werden können.
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Additive Herstellungsanordnung
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Indem nun auf die Zeichnungen und insbesondere auf 1 Bezug genommen wird, zeigt diese eine additive Herstellungsanordnung 100, die ein additives Herstellungssystem 110, das zum Drucken von einem oder mehreren Artikeln durch additive Herstellung konfiguriert ist, und eine Bearbeitungseinheit 150 umfasst, die zum Bearbeiten der ein oder mehreren additiven hergestellten Artikel konfiguriert ist.
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Die additive Herstellungsanordnung 100 umfasst ferner eine additive Herstellungsunterstützungsanordnung 140. Wie in 2 gezeigt, umfasst die additive Herstellungsunterstützungsanordnung 140 eine Trägerplatte 112, die in das additive Herstellungssystem 110 eingesetzt werden kann, und einen oder mehrere Trägerblöcke 130, die entfernbar an dem additiven Herstellungssystem 110 und der Bearbeitungseinheit 150 montiert werden kann/ können. Wie nachfolgend ausgeführt, können in der gezeigten Ausführungsform die Trägerblöcke 130 der additiven Herstellungsunterstützungsanordnung 140 selektiv und entfernbar mit der Trägerplatte 112 in Eingriff gebracht werden.
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Additives Herstellungssystem und Trägerplatte der additiven Herstellungsunterstützungsanordnung
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Das additive Herstellungssystem 110 kann eine Einzelschicht-Lasersintermaschine oder eine beliebige andere additive Herstellungsmaschine umfassen.
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Wie in 2 dargestellt, umfasst das additive Herstellungssystem 110 eine Basis 111 mit einer Träger-(oder obere)Fläche 113. In der gezeigten Ausführungsform ist die Basis 111 im Wesentlichen rechteckig und die Trägerfläche 113 verläuft in einer im Wesentlichen horizontalen Ebene. In der gezeigten Ausführungsform verläuft die Trägerfläche 113 der Basis 111 in einer ersten Höhe h1.
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In der gezeigten Ausführungsform umfasst das additive Herstellungssystem 110 ferner Seitenwände, wobei die Basis 111 so an den Seitenwänden 115 montiert ist, dass sie zusammen ein Gehäuse 117 definieren, das unter anderem zum Aufnehmen der additiven Herstellungsunterstützungsanordnung 140 konfiguriert ist, um Artikel durch additive Herstellung zu drucken. Das additive Herstellungssystem 110 umfasst ferner eine Niveauregulierungsanordnung 118 (die zum Beispiel elektrisch mit einem Elektromotor (nicht dargestellt) gekoppelt ist), konfiguriert zum Zusammenwirken (oder operativen Verbinden) mit den Seitenwänden 115 und der Basis 111, um eine vertikale Position - oder Höhe - der Trägerfläche 113 der Basis 111 zu steuern und zu justieren.
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In der gezeigten Ausführungsform ist die Trägerplatte 112 der additiven Herstellungsunterstützungsanordnung 140 entfernbar an der Trägerfläche 113 der Basis 111 des additiven Herstellungssystems 110 montiert. In der gezeigten Ausführungsform ist die Trägerplatte 112 zumindest teilweise aus einem wärmeleitfähigen Material gefertigt.
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In der gezeigten Ausführungsform, wie in 3 dargestellt, verlaufen Befestigungsmittelaufnahmeöffnungen 119 (zum Beispiel durchgehende Gewindelöcher 119, die zum Zusammenwirken mit Schrauben oder beliebigen anderen geeigneten mechanischen Befestigungsmitteln konfiguriert sind) durch die Trägerplatte 112. Die Befestigungsmittelaufnahmeöffnungen 119 sind so konfiguriert, dass sie entsprechenden Befestigungsmittelaufnahmeöffnungen (nicht dargestellt) zugewandt sind, die in der Trägerfläche 113 der Basis 111 des additiven Herstellungssystems 110 ausgebildet sind, und mechanische Befestigungsmittel aufnehmen, um die Trägerplatte 112, zum Beispiel entfernbar, mit der Trägerfläche 113 der Basis 111 des additiven Herstellungssystems 110 in einer stationären Konfiguration in Eingriff zu bringen. Es wären beliebige andere geeignete mechanische Befestigungsmittel denkbar, um die Trägerplatte 112, zum Beispiel auf entfernbare Weise, mit der Basis 111 in Eingriff zu bringen.
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In der gezeigten Ausführungsform kann die Trägerplatte auf die Trägerfläche 113 der Basis 111 aufgelegt und entfernbar daran befestigt werden. Man wird somit verstehen, dass je nach Form, Abmessung und anderen Charakteristiken der zu druckenden oder additiv herzustellenden Artikel Trägerplatten verschiedener Formen und Abmessungen an der Trägerfläche 113 der Basis 111 befestigt werden können. Es wäre auch ein additives Herstellungssystem 110 denkbar, das zum Aufnehmen einer Mehrzahl von Trägerplatten geformt und dimensioniert werden könnte.
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In der gezeigten Ausführungsform, wie zum Beispiel in 3 dargestellt, sind in Längsrichtung ausgerichtete Kopplungsaussparungen 82 in einer Unterseite 80 der Trägerplatte 112 entlang deren parallelen Längsrändern ausgebildet, um die Montage der Trägerplatte 112 an der Basis 111 des additiven Herstellungssystems 110 zu unterstützen. Zum Beispiel können die in Längsrichtung ausgerichteten Kopplungsaussparungen 82 selektiv mit Kopplungsabschnitten (nicht dargestellt) gekoppelt werden, die eine komplementäre Form haben und die zum Beispiel von der Trägerfläche 113 der Basis 111 vorstehen.
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Die Trägerplatte 112 umfasst ferner eine Mehrzahl von darin ausgebildeten Blockeingriffsstellen 114.
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Es ist zu verstehen, dass der Ausdruck „Blockeingriffsstelle“ eine Position oder einen Ort auf der Trägerplatte 112, und spezieller davon (obere) Blockeingriffsfläche 116, bezeichnet, die besetzt oder zum Besetzen verfügbar oder mit einem Unterscheidungsmerkmal markiert ist.
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Wie in 3 dargestellt, umfasst die Blockeingriffsfläche 116 des Trägerblocks 112 die oben erwähnten Blockeingriffsstellen 114. In der gezeigten Ausführungsform hat die Trägerplatte 112 eine im Wesentlichen rechteckige Form und ist, wie oben erwähnt, so konfiguriert, dass sie fest und präzise an der Trägerfläche 113 der Basis 111 befestigt werden kann. Wenn die Trägerplatte 112 an der Basis 111 des additiven Herstellungssystems 110 befestigt ist, dann verläuft die Blockeingriffsfläche 116 der Trägerplatte 112 in einer im Wesentlichen horizontalen Ebene (d.h. in einer Ebene im Wesentlichen parallel zur Trägerfläche 113 der Basis 111 in der gezeigten Ausführungsform).
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In der ersten Ausführungsform der Trägerplatte 112, wie in 3 gezeigt, umfasst die Trägerplatte 112 neun Blockeingriffsstellen 114. Man wird verstehen, dass Form, Konfiguration, Ort und Anzahl der Blockeingriffsstellen 114 von der gezeigten Ausführungsform abweichen können.
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In der gezeigten Ausführungsform haben die Blockeingriffsstellen 114 der Trägerplatte 112 eine ähnliche Konfiguration, so dass die nachfolgende Beschreibung von einer der Blockeingriffsstellen 114 auf beliebige davon zutrifft.
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Wie in den 3 und 4 dargestellt, umfasst die Blockeingriffsstelle 114 eine Mehrzahl Kopplungselemente 120. In der gezeigten Ausführungsform umfasst jedes der Kopplungselemente 120 einen Körper 121, der in eine in der Trägerplatte 112 ausgebildete Öffnung 122 eingreift und von der Blockeingriffsfläche 116 her zugänglich ist, und einen Kopplungskopf 123, der von der Blockeingriffsfläche 116 der Trägerplatte 112 vorsteht. In der gezeigten Ausführungsform weist der Kopplungskopf 123 ein Gewinde auf. In der gezeigten Ausführungsform umfasst jede der Blockeingriffsstellen 114 vier Kopplungselemente 120, die in einer im Wesentlichen quadratischen Anordnung konfiguriert sind. Man wird verstehen, dass Form, Konfiguration, Ort und Anzahl der Kopplungselemente 120 von der gezeigten Ausführungsform abweichen können. Zum Beispiel könnten die Kopplungselemente 120 nur einen Kopplungskopf aufweisen, der von der Blockeingriffsfläche 116 der Trägerplatte 112 vorsteht, wobei der Kopplungskopf an der Blockeingriffsfläche 116 der Trägerplatte 112 befestigt, zum Beispiel geklebt oder genietet, werden könnte. Die Kopplungselemente 120 könnten auch nur eine Öffnung umfassen, die in der Trägerplatte 112 ausgebildet und von ihrer Blockaufnahmefläche 116 her zugänglich ist.
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Die Blockeingriffsstelle 114 umfasst ferner eine Mehrzahl Positionierelemente 126. In der gezeigten Ausführungsform umfasst jedes der Positionierelemente 126 einen Positionierkopf 127, der von der Blockeingriffsfläche 116 der Trägerplatte 112 vorsteht, und einen Positionierkörper 121, der in eine Öffnung 124 eingreift, die in der Trägerplatte 112 ausgebildet ist, um das Positionierelement 126 an der Trägerplatte 112 zu befestigen. In der gezeigten Ausführungsform umfasst die Blockeingriffsstelle 114 zwei Positionierelemente 126. Man wird verstehen, dass Form, Konfiguration, Orte und Anzahl der Positionierelemente 126 von der gezeigten Ausführungsform abweichen können.
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In der in den 8 und 9 gezeigten zweiten Ausführungsform der additiven Herstellungsunterstützungsanordnung 340 umfasst die Trägerplatte 312 Befestigungsmittelaufnahmeöffnungen 319 und zehn Reihen von Blockeingriffsstellen 314, wobei einige der Reihen drei Blockeingriffsstellen 314 umfassen, einige andere Reihen vier Blockeingriffsstellen 314 umfassen. Zum Beispiel und ohne, dass dies eine Beschränkung darstellt, umfasst jede Blockeingriffsstelle 314 zwei Kopplungselemente und zwei Positionierelemente 326 zum Abstützen von Blöcken 330, die entfernbar an der oberen Fläche 316 der Trägerplatte 312 montiert werden sollen.
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Es ist zu verstehen, dass Form, Konfiguration, Anzahl und Orte der Blockeingriffsstellen 114, 314 der Kopplungselemente 120, 320, der Positionierelemente 126, 326 und der Befestigungsmittelaufnahmeöffnungen 119, 319 von den gezeigten Ausführungsformen abweichen können.
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Es wäre auch eine Trägerplatte denkbar, in der die Positionierelemente und die Kopplungselemente durch dieselben Elemente gebildet werden. Mit anderen Worten könnten die Kopplungselemente so ausgelegt sein, dass sie das Ineingriffbringen des Trägerblocks mit der Trägerplatte erleichtern.
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Bearbeitungseinheit
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Die Bearbeitungseinheit 150 ist zum Bearbeiten von Artikeln konfiguriert, die durch additive Herstellung (zum Beispiel mit dem additiven Herstellungssystem 110) gedruckt oder additiv hergestellt werden. In einigen Ausführungsformen umfasst die Bearbeitungseinheit 150 eine CNC-(Computer Numerical Control)-Werkzeugmaschine.
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Wie in 12 dargestellt, umfasst die Bearbeitungseinheit 150 wenigstens eine Trägerblockaufnahme 152. In der gezeigten Ausführungsform umfasst die Trägerblockaufnahme 152 wenigstens einen Kupplungskopf 154. In der gezeigten Ausführungsform umfasst die Bearbeitungseinheit 150 ferner wenigstens einen Trägerblockpositionierer 155, dessen Benutzung nachfolgend beschrieben wird.
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Die Bearbeitungseinheit 150 umfasst ferner einen Markersucher 156 und einen Bearbeitungskopf 158, der im Verhältnis zur Trägerblockaufnahme 152 verschiebbar ist.
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Trägerblöcke der additiven Herstellungsunterstützungsanordnung
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In der in den 2 und 7 dargestellten ersten Ausführungsform der additiven Herstellungsunterstützungsanordnung 140 haben alle Trägerblöcke 130 eine ähnliche Form, so dass die nachfolgende Beschreibung von einem der Trägerblöcke 130 auf beliebige davon zutrifft.
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Zum Beispiel und ohne, dass dies eine Beschränkung darstellt, hat, wie in den 6, 7, 10 und 11 dargestellt, der Trägerblock 130 eine im Wesentlichen zylindrische Form und umfasst eine im Wesentlichen kreisförmige obere Artikeldruckfläche 132 und eine im Wesentlichen kreisförmige gegenüberliegende untere Kontaktfläche 134. Zum Beispiel verlaufen die obere Artikeldruckfläche 132 und die untere Kontaktfläche 134 in im Wesentlichen parallelen Ebenen. Wenn der Trägerblock 130 über die Trägerplatte 112 am additiven Herstellungssystem 110 montiert ist, wie in 2 dargestellt, oder an der Bearbeitungseinheit 150 montiert ist, wie in 12 dargestellt, dann verlaufen die Artikeldruckfläche 132 und die Kontaktfläche 134 beide in einer im Wesentlichen horizontalen Ebene.
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Der Trägerblock 130 kann mit der Trägerplatte 112 an einer der Blockeingriffsstellen 114 in Eingriff gebracht werden. Wie in 5 dargestellt, umfasst der Trägerblock 130 Positionierelemente 135, die zum Zusammenwirken mit den Positionierelementen 126 der Trägerplatte 112 konfiguriert sind, um den Trägerblock 130 präzise an der Blockeingriffsfläche 116 der Trägerplatte 112 anzuordnen oder zu positionieren. In der gezeigten Ausführungsform umfassen die Positionierelemente 135 im Wesentlichen zylindrische Löcher, die von der Kontaktfläche 134 des Trägerblocks 130 her zugänglich sind. Die Positionierelemente 135 sind zum Aufnehmen der Positionierköpfe 127 der Positionierelemente 126 der Trägerplatte 112 dimensioniert. Man wird verstehen, dass Form, Konfiguration und Ort der Positionierelemente 135, 126 des Trägerblocks 130 und der Trägerplatte 112 von der gezeigten Ausführungsform abweichen können. In einer Ausführungsform haben die Positionierelemente 135 eine zu den Positionierköpfen 127 der Positionierelemente 126 komplementäre Form.
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Wie in 5 dargestellt, umfasst der Trägerblock 130 ferner Kopplungselemente 136. In der gezeigten Ausführungsform umfassen die Kopplungselemente 136 Gewindelöcher 138, die von der Kontaktfläche 134 des Trägerblocks 130 her zugänglich sind. Die Kopplungselemente 136 sind zum Zusammenwirken mit den Gewindekopplungsköpfen 123 der Kopplungselemente 120 der Trägerplatte 112 geformt und dimensioniert. Die Kopplungselemente 136 sind somit zum Eingreifen in den Trägerblock 130 an einer jeweiligen Blockeingriffsstelle 114 der Trägerplatte 112 konfiguriert. In der gezeigten Ausführungsform werden das Positionieren des Trägerblocks 130 auf der Trägereingriffsfläche 116 der Trägerplatte 112 und das Koppeln des Trägerblocks 130 mit der Trägerplatte 112 jeweils durch Steck/Aufnahme-Positionierelemente 135, 126 und durch Steck/Aufnahme-Kopplungselemente 136, 120 gewährleistet, die jeweils in dem Trägerblock 130 und an der Trägerplatte 112 angeordnet sind. Man wird jedoch verstehen, dass Form, Konfiguration und Ort der Positionierelemente 135, 126 und der Kopplungselemente 136, 120 des Trägerblocks 130 und der Trägerplatte 112 von der gezeigten Ausführungsform abweichen können. Man wird ferner verstehen, dass die Positionierelemente 135 und die Kopplungselemente 136 des Trägerblocks 130 durch dieselben Elemente gebildet werden könnten. Mit anderen Worten könnten die Kopplungselemente 136 und/oder die Positionierelemente 135 so konfiguriert sein, dass sie das Anordnen des Trägerblocks 130 mit der Trägerplatte 112 erleichtern und sichern.
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Der Trägerblock 130 kann auch mit der Bearbeitungseinheit 150 in Eingriff gebracht werden, wie in 12 dargestellt ist. Die Positionierelemente 135 des Trägerblocks 130 sind ferner zum Zusammenwirken mit den Trägerblockpositionierern 155 der Bearbeitungseinheit 150 konfiguriert, um den Trägerblock 130 präzise in der Bearbeitungseinheit 150 zu positionieren. In der gezeigten Ausführungsform sind die gleichen Positionierelemente 135 wie die, die zum Zusammenwirken mit den Positionierelementen 126 der Trägerplatte 112 konfiguriert sind (um den Positionierkopf 127 der Positionierelemente 126 in der gezeigten Ausführungsform wenigstens teilweise aufzunehmen), zum Zusammenwirken mit den Trägerblockpositionierern 155 der Bearbeitungseinheit 150 konfiguriert (d.h. zum Aufnehmen eines Teils davon, in der gezeigten Ausführungsform). Es sind jedoch alternativ auch andere Positionierelemente 135 des Trägerblocks 130 zum Positionieren des Trägerblocks 130 an der Trägerplatte 112 und in der Bearbeitungseinheit 150 denkbar.
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Wie in 12 dargestellt, sind die Kopplungselemente 136 des Trägerblocks 130 auch zum Zusammenwirken mit den Trägerblockaufnahmen 152 der Bearbeitungseinheit 150 konfiguriert, um den Trägerblock 130 präzise in der Bearbeitungseinheit 150 zu sichern. In der gezeigten Ausführungsform sind die gleichen Kopplungselemente 136 wie die, die zum Zusammenwirken mit den Kopplungselementen 120 der Trägerplatte 112 (d.h. zum wenigstens teilweisen Aufnehmen des Kopplungskopfes 123 der Kopplungselemente 120) konfiguriert sind, zum Zusammenwirken mit den Trägerblockaufnahmen 152 der Bearbeitungseinheit 150 (d.h. zum Aufnehmen eines Teils davon, in der gezeigten Ausführungsform) konfiguriert. Es sind jedoch alternativ auch andere Kopplungselemente 136 des Trägerblocks 130 zum Koppeln des Trägerblocks 130 mit der Trägerplatte 112 und der Bearbeitungseinheit 150 denkbar.
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In der in den 8 und 9 dargestellten zweiten Ausführungsform der additiven Herstellungsunterstützungsanordnung 340 haben die Trägerblöcke 330 eine ähnliche Form, so dass die nachfolgende Beschreibung von einem der Trägerblöcke 330 auf beliebige davon zutrifft.
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In der zweiten gezeigten Ausführungsform bildet der Trägerblock 330 im Wesentlichen ein Parallelogramm und umfasst eine im Wesentlichen rechteckige obere Artikeldruckfläche 332 und eine im Wesentlichen rechteckige gegenüberliegende Kontaktfläche 334. Wenn der Trägerblock 330 über die Trägerplatte 312 an dem additiven Herstellungssystem 110 montiert wird oder an der Bearbeitungseinheit 150 (nicht dargestellt) montiert wird, dann verlaufen sowohl die Artikeldruckfläche 332 als auch die Kontaktfläche 334 des Trägerblocks 330 in einer im Wesentlichen horizontalen Ebene.
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Ähnlich wie die erste Ausführungsform der Trägerblöcke 130, umfasst der Trägerblock 330 Positionierelemente 335 und Kopplungselemente 336, die zum jeweiligen Zusammenwirken mit Positionierelementen 326 und Kopplungselementen 320 der Trägerplatte 312 konfiguriert sind, zum Anordnen (oder Positionieren) und Sichern des Trägerblocks 330 an der Oberfläche 316 der Trägerplatte 312.
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Man wird verstehen, dass Form, Anzahl und Konfiguration der Trägerblöcke 130, 330 und deren relative Anordnung im Verhältnis zur Trägerplatte 112, 312 und zur Bearbeitungseinheit 150 von der gezeigten ersten und zweiten Ausführungsform abweichen können.
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Die vorliegende Offenbarung betrifft auch ein additives Herstellungskit, das eine Trägerplatte 112, 312 umfasst, die in ein additives Herstellungssystem 110 eingesetzt werden kann, wobei die Trägerplatte 112, 312 eine Mehrzahl von Blockeingriffsstellen 114, 314 und mehrere Trägerblöcke 130, 330 umfasst, die selektiv und entfernbar mit der Trägerplatte 112, 312 an jeweiligen Blockeingriffsstellen 114, 314 in Eingriff gebracht werden können. Zum Beispiel umfassen die Trägerblöcke Trägerblöcke mit verschiedenen Formen und/oder Abmessungen, damit die Trägerblöcke 130, 330 an verschiedene additiv herzustellende Artikel angepasst werden. Das Kit könnte ferner eine Trägerblockaufnahme 152 und/oder einen Aufnahmeblockpositionierer 155 umfassen, der mit einer Bearbeitungseinheit 150 in Eingriff gebracht werden kann, damit die Trägerblöcke 130, 330 selektiv, leicht und entfernbar mit der Bearbeitungseinheit 150 in Eingriff gebracht werden können.
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Verfahren zum Drucken von Artikeln durch additive Herstellung
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Die vorliegende Offenbarung betrifft auch ein Verfahren 200 zum Drucken von einem oder mehreren Artikeln durch additive Herstellung.
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Zum Beispiel könnte das Verfahren 200 mittels einer additiven Herstellungsanordnung 100 gemäß der vorliegenden Offenbarung realisiert werden.
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Wie in den 13 bis 15 dargestellt, umfasst das Verfahren 200 zunächst einen Schritt 202 des Bereitstellens eines additiven Herstellungssystems 110 und einer Trägerplatte 112, 312 einer additiven Herstellungsunterstützungsanordnung 140, 340.
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Das Verfahren 200 umfasst dann einen Schritt 204 des Bereitstellens wenigstens eines Trägerblocks 130, 330 der additiven Herstellungsunterstützungsanordnung 140, 340, wobei der Trägerblock 130, 330 entfernbar mit der Trägerplatte 112, 312 in Eingriff gebracht werden kann und eine Artikeldruckfläche 132, 332 aufweist.
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Das Verfahren 200 umfasst dann einen Schritt 206 des Ineingriffbringens des Trägerblocks 130, 330 mit der Trägerplatte 112, 312 an jeweiligen Blockeingriffsstellen 114, 314, die an der ersten Trägerplatte 112, 312 ausgebildet sind (in der gezeigten Ausführungsform an einer Blockeingriffsfläche 116, 316 vorgesehen).
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In der gezeigten Ausführungsform umfasst der Schritt 206 zunächst das Ineingriffbringen von Positionierelementen 126, 326 der Trägerplatte 112, 312 mit Positionierelementen 135, 335 des Trägerblocks 130, 330, um den Trägerblock 130, 330 präzise an der Blockeingriffsfläche 116, 316 der Trägerplatte 112, 312 anzuordnen oder zu positionieren.
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Der Schritt 206 umfasst ferner das entfernbare Ineingriffbringen von Kopplungselementen 120, 320 der Trägerplatte 112 (zum Beispiel Koppeln von deren Gewindeköpfen 123) mit Kopplungselementen 136, 336 des Trägerblocks 130, 330 (zum Beispiel mit Gewindelöchern 138, die in einer Kontaktfläche 134, 334 des Trägerblocks 130, 330 ausgebildet sind).
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Man wird verstehen, dass in der Ausführungsform, in der die Kopplungselemente 120 der Trägerplatte 112 und die Kopplungselemente 136 des Trägerblocks 130 die Anordnung des Trägerblocks 130 mit der Trägerplatte 112 sowohl erleichtern als auch sichern, das Ineingriffbringen und Sichern des Trägerblocks 130 mit/an der Trägerplatte 112 gleichzeitig durch das Ineingriffbringen der Kopplungselemente 120 der Trägerplatte 112 mit den Kopplungselementen 136 des Trägerblocks 130 erfolgen.
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Man wird somit verstehen, dass das Ineingriffbringen, Positionieren und Sichern des Trägerblocks 130 mit/an der Trägerplatte 112 an der Blockeingriffsstelle 114 durch das Anordnen des Trägerblocks 130 an der Blockeingriffsstelle 114 über die Positionierelemente 126, 135 der Trägerplatte 112 und des Trägerblocks 130 erleichtert werden.
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In den gezeigten Ausführungsformen sind die Trägerplatten 112, 312 so dimensioniert, dass eine Mehrzahl von Trägerblöcken 130, 330 damit in Eingriff gebracht werden kann. Wie in 2 dargestellt werden, wenn die Trägerblöcke 130 mit der Trägerplatte 112 in Eingriff gebracht werden, die Trägerblöcke 130 vertikal miteinander ausgerichtet. Mit anderen Worten sind die verschiedenen Trägerblöcke 130 so angeordnet, dass sich ihre Artikeldruckflächen 132 in einer im Wesentlichen gleichen zweiten Höhe h2 befinden.
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Das Verfahren 200 umfasst ferner einen Schritt 207 des Ineingriffbringens der Trägerplatte 112, 312 mit dem additiven Herstellungssystem 110.
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Man wird verstehen, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf Trägerblöcke 130 mit Artikeldruckflächen 132 begrenzt ist, die in einer im Wesentlichen gleichen Höhe verlaufen, wenn die Trägerblöcke 130 mit der Trägerplatte 112 in Eingriff stehen. Das Verfahren 200 könnte auch, wie in 13 dargestellt, einen Schritt 207' des Ineingriffbringens der Trägerplatte 112, 312 mit dem additiven Herstellungssystem 110 und das Einstellen oder Justieren der Artikeldruckflächen 132 der verschiedenen Trägerblöcke 130 auf eine im Wesentlichen identische Druck- oder zweite Höhe h2 umfassen. Das Einstellen oder Justieren der Artikeldruckflächen 132 der verschiedenen Trägerblöcke 130 könnte zum Beispiel das Abtragen der Artikeldruckfläche 132 aller oder einiger der Trägerblöcke 130 umfassen. Zum Beispiel umfasst das Einstellen oder Justieren der Artikeldruckflächen 132 der unterschiedlichen Trägerblöcke 130 das Bereitstellen einer Schleifeinrichtung und das Schleifen der Trägerblöcke 130 mit einer Artikeldruckfläche 132, die sich über der gewünschten zweiten Höhe h2 erstreckt. Die Schleifvorrichtung kann entweder zum gleichzeitigen Schleifen (zum Beispiel durch ein Sandstrahlverfahren oder mit einem beliebigen geeigneten Verfahren) der Artikeldruckflächen 132 aller Trägerblöcke 130 mit einer über der gewünschten zweiten Höhe h2 verlaufenden Artikeldruckfläche 132 oder zum individuellen Schleifen (zum Beispiel durch ein Sandstrahlverfahren oder mit ein beliebiges geeignetes Verfahren) der Artikeldruckfläche 132 des Trägerblocks 130 konfiguriert sein, wenn erforderlich.
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Das Verfahren 200 könnte auch das Bereitstellen eines additiven Herstellungssystems 110, das eine Niveauregulierungsanordnung 118 umfasst, die selektiv mit der Basis 111 gekoppelt werden kann, und das Betätigen der Niveauregulierungsanordnung 118 umfassen, um eine vertikale Position der Basis 111 zu justieren. Man wird ferner verstehen, dass die Trägerplatte 112 zum alternativen Aufnehmen von einzelnen oder mehreren Trägerblöcken 130 konfiguriert ist, je nach Abmessungen und Form des einen oder der mehreren durch additive Herstellung zu druckenden Artikel(s). Mit anderen Worten könnten einige der Blockeingriffsstellen 114 der Trägerplatte 112 für die folgenden Schritte des Verfahrens 200 frei bleiben.
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Man wird verstehen, dass in der gezeigten Ausführungsform das Koppeln der Trägerblöcke 130 mit der Trägerplatte 112 vor dem Sichern der Trägerplatte 112 an der Trägerfläche 113 der Basis 111 des additiven Herstellungssystems 110 (d.h. vor dem Ineingriffbringen der Trägerplatte 112 mit dem additiven Herstellungssystem 110) realisiert wird.
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Es ist auch zu verstehen, dass die additive Herstellungsanordnung 100 alternativ zum Drucken von Artikeln direkt auf der Trägerfläche 113 der Basis 111 oder zum Drucken von Artikeln auf der Artikeldruckfläche 132 des Trägerblocks 130 benutzt werden kann. Zum Wechseln der Konfiguration der additiven Herstellungsanordnung 100 auf eine andere könnte die Niveauregulierungsanordnung 118 betätigt werden, um die vertikale Position der Trägerfläche 113 der Basis 111 entweder auf die zweite Höhe h2 zum Drucken von Artikeln direkt auf der Basis 111 einzustellen oder zu justieren, oder auf die erste Höhe h1 einzustellen, so dass die Artikeldruckfläche 132 des Trägerblocks 130 in der zweiten Höhe h2 verläuft, um Artikel auf der Artikeldruckfläche 132 des Trägerblocks 130 zu drucken. Mit anderen Worten ist das additive Herstellungssystem 110 in der gezeigten Ausführungsform zur Verwendung mit oder ohne Trägerblöcke 130 konfiguriert.
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Das Verfahren 200 umfasst dann einen Schritt 208 des Druckens von wenigstens einem Artikel 160 auf der Artikeldruckfläche 132 des Trägerblocks 130 durch additive Herstellung.
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In der Ausführungsform, in der eine Mehrzahl von Trägerblöcken 130 mit der Trägerplatte 112 in Eingriff gebracht werden, gewährleistet der Schritt 207 des Einstellens der Artikeldruckflächen 132 der verschiedenen Trägerblöcke 130 auf im Wesentlichen die gleiche zweite Höhe h2, dass alle Trägerblöcke 130 vor dem Schritt 208 des Druckens von Artikeln 160 durch additive Herstellung auf den Artikeldruckflächen 132 der Trägerblöcke 130 in einem ähnlichen Nullpunkt konfiguriert sind.
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Es ist somit zu verstehen, dass Form, Abmessungen und/oder Anzahl der Trägerblöcke 130, 330 im Eingriff mit der Trägerplatte 112, 312 von dem einen oder den mehreren zu druckenden Artikel(n) abhängig sind. Mit anderen Worten werden Form, Abmessungen und/oder Anzahl der Trägerblöcke 130, 330 in Abhängigkeit von Abmessungen, Form und Anzahl des/der zu druckenden einem oder mehreren Artikel(s) bestimmt.
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In einigen Ausführungsformen könnte der Artikel 160 direkt auf der Artikeldruckfläche 132 des Trägerblocks 130 gedruckt werden. In einigen anderen Ausführungsformen, wie in den 10 und 11 dargestellt, könnte der Artikel 160 auf der Artikeldruckfläche 132 des Trägerblocks 130 über einen gedruckten Trägerabschnitt 164 gedruckt werden. Mit anderen Worten kann ein Trägerabschnitt 164 auf die Artikeldruckfläche 132 des Trägerblocks 130 gedruckt werden, wobei der Artikel 160 an der Artikeldruckfläche 132 des Trägerblocks 130 über den Trägerabschnitt 164 gesichert wird. Wie nachfolgend erwähnt, kann der Trägerabschnitt 164 aus einem Material mit Eigenschaften (zum Beispiel Festigkeits- oder Steifigkeitseigenschaften) gedruckt werden, die sich von den Eigenschaften des Druckartikels 160 unterscheiden.
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Das Verfahren 200 umfasst dann einen Schritt 210 des Entfernens des/der Trägerblocks/Trägerblöcke 130 mit darauf gedrucktem/n Artikel(n) 160 als eine Druckartikel- und Trägerblockanordnung 170 von der Trägerplatte 112. In der Ausführungsform, in der ein Trägerabschnitt 164 gedruckt wird, umfasst die Druckartikel- und Trägerblockanordnung 170 auch den Trägerabschnitt 164.
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In der gezeigten Ausführungsform umfasst Schritt 210 das Lösen der Kopplungselemente 120 und der Positionierelemente 126 der Trägerplatte 130 von den Kopplungselementen 136 und den Positionierelementen 135 des Trägerblocks 130 (zum Beispiel Entfernen der Kopplungsköpfe 123 und Positionierköpfe 127 von den in der Kontaktfläche 134 des Trägerblocks 130 gebildeten Löchern).
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Das Verfahren 200 umfasst ferner einen Schritt des Bereitstellens einer Bearbeitungseinheit 150 einschließlich wenigstens einer Trägerblockaufnahme 152. Die Bearbeitungseinheit 150 könnte ferner wenigstens einen Trägerblockpositionierer 155 umfassen.
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Wie in 14 dargestellt, umfasst das Verfahren 200 dann einen Schritt 214 des Ineingriffbringens von wenigstens einem der Trägerblöcke 130 mit darauf gedrucktem/n Artikel(n) 160 mit der Trägerblockaufnahme 152 und dem Trägerblockpositionierer 155 der Bearbeitungseinheit 150. Mit anderen Worten umfasst das Verfahren 200 das Ineingriffbringen der Druckartikel- und Trägerblockanordnung 170 mit der Bearbeitungseinheit 150, wobei das Zusammenwirken der Positionierelemente 135 des Trägerblocks 130 mit dem Trägerblockpositionierer 155 das Ineingriffbringen der Druckartikel- und Trägerblockanordnung 170 mit der Bearbeitungseinheit 150 erleichtert.
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In der gezeigten Ausführungsform umfasst Schritt 214 das Ineingriffbringen der Positionierelemente 135 des Trägerblocks 130 und der Trägerblockpositionierer 155 der Bearbeitungseinheit 150 miteinander und das Ineingriffbringen der Kopplungsgewindeköpfe 154 der Bearbeitungseinheit 150 mit den in der Kontaktfläche 134 des Trägerblocks 130 gebildeten Gewindelöchern 138.
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Das Verfahren 200 umfasst ferner einen Schritt 216 des Bearbeitens des additiv hergestellten Artikels 160, der auf den Trägerblock 130 angebracht ist, entweder direkt auf die Additivdruckfläche 132 oder über den Trägerabschnitt 164, im Eingriff mit der Trägerblockaufnahme 152 der Bearbeitungseinheit 150.
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In der gezeigten Ausführungsform ist der Bearbeitungskopf 158 der Bearbeitungseinheit 150 so konfiguriert, dass er im Verhältnis zum Trägerblock 130 verschiebbar ist, um den Artikel 160 zu bearbeiten.
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Man wird verstehen, dass in der Ausführungsform, in der der Artikel 160 über den Trägerabschnitt 164 auf den Trägerblock 130 gedruckt wird, der Trägerabschnitt 164 steif genug ist, um den Artikel 160 zu tragen, wenn er vom Bearbeitungskopf 158 der Bearbeitungseinheit 150 bearbeitet wird. Mit anderen Worten ist der gedruckte Trägerabschnitt 164 in der gezeigten Ausführungsform aus einem Material mit einer Festigkeit oder Steifigkeit gefertigt, die höher ist als eine Steifigkeit des Druckartikels 160.
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Darüber hinaus ist zu verstehen, dass, da die Druckartikel- und Trägerblockanordnung 170 an der Bearbeitungseinheit 150 gesichert ist, das Verfahren 200 keinen Vorabschritt des Trennens, zum Beispiel durch Schneiden, des Druckartikels 160 vom Trägerblock 130, auf dem der Artikel 160 gedruckt wurde, umfasst.
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Man wird verstehen, dass es das Verfahren 200 ermöglicht, ein Druckstück in einzelne Artikel 160 zu unterteilen und dann jeden einzelnen Artikel 160 separat auf den Artikeldruckflächen 132 von unterschiedlichen Trägerblöcken 130 zu bearbeiten. Mit noch anderen Worten erlaubt das Verfahren 200 das Bearbeiten von sperrigen Druckstücken durch Unterteilen der sperrigen Druckstücke in individuelle Artikel, die auf unterschiedlichen Trägerblöcken 130 gedruckt werden. Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird somit dank der additiven Herstellungsanordnung 100 das Bearbeiten der sperrigen Druckstücke erleichtert.
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In einigen Ausführungsformen umfasst die Bearbeitungseinheit 150 mehrere Trägerblockaufnahmen 152, die zum Aufnehmen einer Mehrzahl von Trägerblöcken 130 konfiguriert sind. Wenn eine Mehrzahl von Artikeln 160 über die Trägerblöcke 130 und die Trägerblockaufnahmen 152 mit der Bearbeitungseinheit 150 in Eingriff gebracht werden können, kann dann die Bearbeitung der verschiedenen Druckartikel 160 entweder sequentiell oder simultan erfolgen.
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Es ist zu verstehen, dass die Verarbeitung des Druckartikels 160 nicht unbedingt auf einen Bearbeitungsschritt begrenzt ist. Der Trägerblock 130 könnte somit ferner so ausgelegt sein, dass die Druckartikel- und Trägerblockanordnung 170 andere Nachverarbeitungsbehandlungen erhält, wie zum Beispiel Zugentlastung, Plasmasprühen, ..., ohne dass dies eine Beschränkung darstellt.
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Das Verfahren 200 umfasst dann einen Schritt 218 des Trennens des bearbeiteten Artikels 160 vom Trägerblock 130. In einigen Ausführungsformen umfasst der Schritt 218 das Bereitstellen und Benutzen einer EDM-(Electrical Discharge Machining, elektroerosive Bearbeitung)-Drahtschneideinheit.
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Das Verfahren 200 umfasst ferner einen Schritt 220 des Lösens des Trägerblocks 130 von der Trägerblockaufnahme 152 der Bearbeitungseinheit 150.
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Das Verfahren 200 umfasst dann einen Schritt des Bearbeitens - oder Erneuerns - der Artikeldruckfläche 132 des Trägerblocks 130, so dass der Trägerblock 130 dann wieder für einen weiteren durch additive Herstellung zu druckenden Artikel benutzt werden kann. Mit anderen Worten erlaubt das Verfahren 200 die Wiederverwendung des Trägerblocks 130 zum weiteren Drucken anderer Artikel durch additive Herstellung.
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In einigen Ausführungsformen, wie in 15 dargestellt, könnte das Verfahren 200 ferner, sequentiell oder simultan mit Schritt 208 der additiven Herstellung des Artikels 160 auf der Artikeldruckfläche 132 des Trägerblocks 130, einen Schritt 222 des additiven Herstellens wenigstens eines 3D-Markers 162 auf der Artikeldruckfläche 132 des Trägerblocks 130 umfassen.
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In der gezeigten Ausführungsform hat der 3D-Marker 162 eine vorbestimmte Form. Wie in den 10 und 11 dargestellt, hat der 3D-Marker 162 in der gezeigten Ausführungsform eine im Wesentlichen zylindrische Form. Man wird verstehen, dass die Form des 3D-Markers 162 und seine Position auf der Artikeldruckfläche 132 des Trägerblocks 130 relativ zum Druckartikel 160 (oder ggf. relativ zum Träger 164) von der gezeigten Ausführungsform abweichen kann.
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Das Verfahren 200 könnte ferner einen Schritt 224 des Bereitstellens einer Bearbeitungseinheit 150 mit einem Markersucher 156 umfassen.
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In einigen Ausführungsformen könnte das Verfahren 200 ferner vor Schritt 216 des Bearbeitens des Artikels 160 nach dem Ineingriffbringen des Trägerblocks 130 mit der Trägerblockaufnahme 152 der Bearbeitungseinheit 150 einen Schritt 226 des Lokalisierens des 3D-Markers 162 und des Bestimmens einer Ausrichtung des 3D-Markers 162 mit der vorbestimmten Form beinhalten.
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In der gezeigten Ausführungsform ist der Markersucher 156 der Bearbeitungseinheit 150 zum Lokalisieren des 3D-Markers 162 auf der Artikeldruckfläche 132 des Trägerblocks 130 und zum Bestimmen der Ausrichtung des 3D-Markers 162 darauf konfiguriert.
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Das Verfahren 200 könnte ferner einen Schritt 228 des Lokalisierens des Druckartikels 160, zum Beispiel durch Bestimmen von Raumkoordinaten (zum Beispiel in einem vorbestimmten orthogonalen x-, y-, z-Raumsystem) des Artikels 160, der auf die Artikeldruckfläche 132 des Trägerblocks 130 gedruckt ist, der mit der Trägerblockaufnahme 152 der Bearbeitungseinheit 150 in Eingriff steht, anhand der Ausrichtung und der Position des 3D-Markers 162 umfassen.
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Schritt 216 des Bearbeitens des Artikels 160 könnte dann ferner einen Schritt 230 des automatischen Bearbeitens des Artikels 160 auf der Basis der bestimmten Raumkoordinaten des Artikels 160 umfassen.
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In der gezeigten Ausführungsform ist der Markersucher 156 zum Zusammenwirken mit dem mobilen Bearbeitungskopf 158 konfiguriert, um den Artikel 160 auf der Basis der Position des 3D-Markers 162 auf dem Trägerblock 130 und/oder der Bestimmung der Ausrichtung des 3D-Markers 162 automatisch zu bearbeiten.
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Es ist zu verstehen, dass in der obigen Beschreibung das Verfahren 200 der Einfachheit halber für das Drucken eines einzelnen Artikels 160 mit einem entsprechenden einzelnen 3D-Marker 162 beschrieben wurde, die beide auf der Artikeldruckfläche 132 eines einzelnen Trägerblocks 130 gedruckt wurden. Ein einzelner 3D-Marker 162 könnte auch zum räumlichen Bestimmen einer Mehrzahl von Artikeln 160 benutzt werden, die auf den Trägerblock 130 gedruckt würde.
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Man wird verstehen, dass das hier beschriebene Verfahren in der vorgeschriebenen Reihenfolge oder in einer beliebigen geeigneten Reihenfolge durchgeführt werden kann.
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Es wurden hier mehrere verschiedene Ausführungsformen und Beispiele beschrieben und illustriert. Die oben beschriebenen Ausführungsformen der Offenbarung sollen lediglich beispielhaft sein. Die Durchschnittsfachperson würde die Merkmale der einzelnen Ausführungsformen sowie die möglichen Kombinationen und Variationen der Komponenten erkennen. Die Durchschnittsfachperson würde ferner verstehen, dass beliebige der Ausführungsformen in einer beliebigen Kombination mit den hier offenbarten anderen Ausführungsformen bereitgestellt werden könnten. Man wird verstehen, dass die Offenbarung in anderen spezifischen Formen ausgestaltet werden kann, ohne von ihren zentralen Merkmalen abzuweichen. Die vorliegenden Beispiele und Ausführungsformen sind daher in jeder Hinsicht als illustrativ und nicht beschränkend anzusehen und die Offenbarung ist nicht auf die hier gegebenen Details beschränkt. Demgemäß können einem, auch wenn die spezifischen Ausführungsformen illustriert und beschrieben wurden, zahlreiche Modifikationen in den Sinn kommen. Der Umfang der Offenbarung soll daher ausschließlich durch den Umfang der anhängenden Ansprüche beschränkt sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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