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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen von dreidimensionalen Gegenständen mittels eines generativen Verfahrens. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen von Sandformen und Sandkernen mittels eines generativen Verfahrens
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Mittels generativer Fertigungsverfahren ist es möglich, verschiedenste dreidimensionale Bauteile mit komplexer Geometrie herzustellen.
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Beim generativen Fertigen werden beispielsweise dreidimensionale Werkstücke schichtweise aufgebaut. Der Aufbau erfolgt computergesteuert aus einem oder mehreren flüssigen oder festen Werkstoffen nach vorgegebenen Maßen und Formen (CAD). Beim Aufbau finden physikalische oder chemische Härtungs- oder Schmelzprozesse statt. Typische Werkstoffe für das generative Fertigen sind Kunststoffe, Kunstharze, Keramiken und Metalle. Das generative Fertigen wird auch als 3D-Drucken bzw. additives Fertigen bezeichnet. Die entsprechenden Vorrichtungen werden als 3D-Drucker bezeichnet.
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3D-Drucker werden in der Industrie und der Forschung eingesetzt. Daneben gibt es auch Anwendungen im Heim- und Unterhaltungsbereich sowie in der Kunst.
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Die voxeljet technology GmbH (https://www.voxeliet.com/de/anwendungen/sandauss/) bietet eine Dienstleistung zum Herstellen von Sandformen und Sandkerne für den Metallguss an. Dabei wird Quarzsand schichtweise aufgetragen und mit einem Binder selektiv verklebt, bis die gewünschte Form entsteht. Je nach Bedarf und Anwendung kann zwischen verschiedenen Bindern und Sanden gewählt werden, um optimale Gussergebnisse zu erzielen. Zur Herstellung von Sandformen werden gießereiübliche Bindermaterialien, wie Furan- und Phenolharze oder auch anorganische Bindematerialien verwendet. Dabei sind auch große Formate mit bis zu 4 m Länge, 2 m Breite und 1 m Höhe möglich.
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Im Taschenbuch der Gießereipraxis 2019, Seiten 153-158 werden generative Fertigungsverfahren in der Gießereipraxis beschrieben. Um aus Sand Sandformen oder Sandkerne im generativen Verfahren herstellen zu können, wird einerseits das Binder-Jetting (3D-Druck von Pulvermaterial mit Binder) als auch das Multi-Jet-Modelling (MJM) vorgeschlagen. Beide Verfahren können als Pulverbettverfahren ausgeführt sein. Das Multi-Jet-Modelling kann jedoch auch als Freiraumverfahren ausgebildet sein, bei welchem ein Gemisch aus Sand und Bindemittel in der gewünschten Form sequentiell gedruckt wird. Binder-Jetting ist ein generativer Produktionsprozess, bei dem ein flüssiges Bindemittel gezielt auf eine Pulverschicht aufgetragen wird, um sich mit dem Material zu verbinden. Abschnitte der Materialschichten werden dadurch gebunden, um einen Gegenstand zu formen. Das Aufsprühen des Binders ähnelt dem herkömmlichen Tintenstrahldruckverfahren. Zum Binden von Sand sind unterschiedliche Bindematerialien, wie z.B. Furan-Binder, Phenol-Binder, Silikatbinder oder Polymerbinder bekannt. Die Aushärtung des Bindematerials erfolgt durch Erhitzen mittels Mikrowellenstrahlung.
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Die generative Fertigung von Sandformen und Sandkernen hat sich sehr bewährt, da sie zum einen sehr kosteneffizient ist (keine Modellkosten, kurze Durchlaufzeiten, geringe Änderungskosten), die Formen beliebig komplexe Strukturen aufweisen können, ohne dass hierdurch zusätzliche Kosten erzeugt werden, die Formen und Kerne eine hohe Qualität besitzen und mit großer Größe und geringen Toleranzen gefertigt werden können. Weiterhin können aufwendige und schwere Formen und Kerne durch Bewehrungen stabilisiert werden.
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Aus der
EP 3,266,815 A1 geht ein strahlungshärtbares Bindematerial zum Ausbilden von Sandkernen hervor. Das Aushärten von Sandkernen wird hierbei durch sogenannte aktinische Strahlung erzeugt, wobei die Strahlung einen photochemischen Effekt bewirkt. Aktinische Strahlung ist typischer Weise elektromagnetische Strahlung im optischen oder UV-Bereich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen von dreidimensionalen Gegenständen mittels eines generativen Verfahrens zu schaffen, wobei ein pulverförmiges Material und Bindemittel sequentiell aufgetragen werden und mittels elektromagnetischer Wellen das Bindemittel ausgehärtet wird, wobei dieses Verfahren zum Herstellen großvolumiger dreidimensionaler Gegenstände oder zum gleichzeitigen Herstellen vieler Gegenstände in einem großvolumigen Prozessraum besonders geeignet ist.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist ein Verfahren zum Erzeugen von dreidimensionalen Gegenständen mittels eines generativen Verfahrens, wobei ein pulverförmiges Material und Bindemittel sequentiell aufgetragen werden und mittels elektromagnetischer Wellen das Bindemittel ausgehärtet wird, so dass das mit dem Bindemittel gebundene pulverförmige Material den dreidimensionalen Gegenstand bildet.
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Dieses Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass als elektromagnetische Wellen RF-Strahlung verwendet wird.
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Da RF-Strahlung eine lange Wellenlänge besitzt, kann das Bindemittel in einem großen Volumen gleichmäßig durch die Strahlung aktiviert werden. Bei einer Frequenz von 300 MHz beträgt die Wellenlänge ca. 1m. Bei der zumindest in Deutschland üblichen Frequenz für Industrieanwendungen von 27,12 MHz beträgt die Wellenlänge ca. 11 m. Bilden sich im Formwerkzeug stehende Wellen, dann kann eine Wellenlänge vorgesehen werden, deren Halbwelle deutlich länger als die Abmessungen des herzustellenden dreidimensionalen Gegenstandes ist. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass ein Wellenknoten einer stehenden Welle sich außerhalb eines Prozessraumes angeordnet ist, in dem der dreidimensionale Gegenstand erzeugt wird. Hierdurch wird ein gleichmäßiges Aushärten des dreidimensionalen Gegenstandes erzielt. Es werden sowohl lokale Überhitzungen, bei welchen Bindemittel zerstört werden könnte, als auch Bereiche vermieden, in welchen das Bindemittel nicht ausreichend angeregt wird. Bei Verwendung von Mikrowellenstrahlung besteht hingegen das Problem, dass aufgrund der kurzen Wellenlänge bei stehenden Wellen bestimmte Bereiche kaum angeregt werden, so dass das Bindemittel nicht gehärtet und das pulverförmige Material nicht gebunden wird. Um dreidimensionale Gegenstände mit einer Größe von bis zu 3 m mit hoher Qualität herstellen zu können, empfiehlt es sich RF-Strahlung mit einer Frequenz von nicht mehr al 50 MHz und insbesondere nicht mehr als 40 MHz zu verwenden.
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Die Verwendung von RF-Strahlung bewirkt ferner die vollständige Durchdringung von dem pulverförmigen Material und dem Bindemittel, so dass ein dreidimensionaler Gegenstand auf einmal ausgehärtet werden kann. Erfolgt die Anregung des Bindemittels mittels Infrarotlicht, dann kann dieses lediglich im Oberflächenbereich des pulverförmigen Materials eindringen. Bei Verwendung von Infrarotlicht ist es notwendig, dass nach jedem Auftrag einer dünnen Schicht aus pulverförmigen Material und Bindemittel dieses mit Infrarotlicht bestrahlt wird. Dies ist bei Verwendung von RF-Strahlung nicht notwendig, wodurch das Verfahren wesentlich schneller ausgeführt werden kann.
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Das Aushärten mittels RF-Strahlung kann abschnittsweise erfolgen oder ein dreidimensionaler Gegenstand kann auch auf einmal (one shot) ausgehärtet werden.
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Die gleichmäßige und vollständige Durchdringung des herzustellenden Gegenstandes bewirkt einerseits eine hohe Qualität als auch andererseits eine schnelle Herstellung des Gegenstandes, womit die Produktionskosten gegenüber herkömmlichen Verfahren erheblich gesenkt werden können.
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Das additive Erzeugen des dreidimensionalen Gegenstandes erfolgt vorzugsweise zwischen zwei Kondensatorplatten, welche mit einem RF-Generator verbunden sind. Hierdurch kann die RF-Strahlung an den noch nicht ausgehärteten dreidimensionalen Gegenstand angelegt werden, ohne dass dieser bewegt werden muss. Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch grundsätzlich auch möglich, den generativ erzeugten dreidimensionalen Gegenstand vor dem Aushärten desselben in dem Bereich zwischen zwei Kondensatorplatten zu bewegen, mit welchem der dreidimensionale Gegenstand mit RF-Strahlung beaufschlagt wird. Erfolgt die generative Fertigung des dreidimensionalen Gegenstandes mit dem Pulverbettverfahren, bei welchem Schichten des pulverförmigen Materials übereinandergeschichtet werden und lediglich die auszuhärtenden Bereiche bzw. Abschnitte mit Bindemittel versehen werden, dann wird vorzugsweise der gesamte Schichtaufbau in dem Bereich zwischen den beiden Kondensatorplatten bewegt. Nach dem Aushärten wird dann das pulverförmige Material, das nicht mit Bindemittel versehen ist, vom dreidimensionalen Gegenstand entfernt. Vor dem Aushärten dient es zur Stützung des noch nicht ausgehärteten dreidimensionalen Gegenstandes.
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Das pulverförmige Material wird vorzugsweise in Schichten aufgetragen, wie es vom Pulverbettverfahren bekannt ist. Grundsätzlich ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, ein zähflüssiges Gemisch aus pulverförmigem Material und Bindemittel im Freiraumverfahren zu drucken.
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Die Schichten werden vorzugsweise mit einer Dicke von nicht mehr als 1 mm und insbesondere nicht mehr als 500 µm und insbesondere nicht mehr als 300 µm aufgetragen. Je dünner die Schichten ausgebildet sind, desto feiner kann die Kontur des dreidimensionalen Gegenstandes ausgebildet sein. Je dünner die einzelnen Schichten sind, desto mehr Schichten sind notwendig, um einen Gegenstand mit vorbestimmter Dicke auszubilden. Deshalb dauert die Herstellung des dreidimensionalen Gegenstandes mit dünneren Schichten länger als mit dickeren Schichten. Bei dem schichtweisen Auftragen des pulverförmigen Materials wird das Bindemittel lediglich in vorbestimmten Bereichen auf die Schichten aufgespritzt, welche den dreidimensionalen Gegenstand ausbilden sollen.
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Mit dem Verfahren kann als dreidimensionaler Gegenstand ein Sandkern oder eine Sandform für den Metallguss hergestellt werden, indem als pulverförmiges Material Sand mittels des Bindemittels zum dreidimensionalen Gegenstand verbunden wird.
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Geeignete Bindemittel können Bindemittel auf Furan-Basis, Phenol-Basis, Silikat-Basis oder aus einem Polymer sein.
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Die elektromagnetische RF-Strahlung weist vorzugsweise eine Frequenz von zumindest 30 KHz bzw. zumindest 0,1 MHz, insbesondere zumindest 1 MHz bzw. zumindest 2 MHz vorzugsweise zumindest 10 MHz auf.
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Die elektromagnetische RF-Strahlung weist vorzugsweise eine Frequenz von maximal 300 MHz auf.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Erzeugen von dreidimensionalen Gegenständen mittels eines generativen Verfahrens, umfassend
- - eine Auftrageinrichtung zum sequentiellen Auftragen von pulverförmigen Material,
- - eine Auftrageinrichtung zum Auftragen von Bindemittel,
- - einen RF-Generator zum Erzeugen von RF-Strahlung, und
- - zwei Kondensatorplatten zum Anlegen der RF-Strahlung an das aufgetragene Gemisch aus dem pulverförmigen Material und dem Bindemittel.
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Die Vorrichtung kann einen Prozessraum aufweisen, welcher zwischen den Kondensatorplatten ausgebildet ist, wobei eine elektrisch leitende Kammerwandung vorgesehen ist, welche den Prozessraum beim Anlegen der RF-Strahlung abschirmt. Hierdurch wird im Prozessraum definierte RF-Strahlung bereit gestellt und die Umgebung wird nicht durch die elektromagnetische Strahlung belastet.
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Die Auftrageinrichtung zum Auftragen von Bindemittel kann entweder eine Sprühdüse sein, oder eine Düse zum Auftragen eines Gemisches aus pulverförmigen Material und Bindemittel sein. Mit einer Düse zum Auftragen eines solchen Gemisches kann das Gemisch im Freiraumverfahren aufgetragen werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft näher anhand der Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:
- 1 eine Binder-Jetting-Vorrichtung mit geöffnetem Prozessraum in einer perspektivischen Schnittansicht, wobei Frontelemente weggeschnitten sind, so dass wesentliche Teile der Vorrichtung sichtbar sind, und
- 2 die Vorrichtung aus 1 in einer Schnittansicht, wobei der Prozessraum geschlossen ist und zur Vereinfachung der Darstellung eine Sprühdüse und deren Positioniereinrichtung sowie eine Auftrageinrichtung weggelassen sind.
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Im Folgenden wird eine Vorrichtung 1 zum generativen Fertigen eines dreidimensionalen Gegenstandes beispielhaft erläutert (1 und 2).
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Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist eine sogenannte Binder-Jetting-Vorrichtung 1 mit Pulverbettzuführung zum Herstellen von Sandformen und Sandkernen. Die Binder-Jetting-Vorrichtung 1 umfasst einen Prozessraum 2, der durch Kammerwandungen 3 nach außen hin abgeschlossen ist. Zumindest eine und vorzugsweise alle Kammerwandungen sind nach oben oder unten verschieblich oder schwenkbar, so dass der Prozessraum 2 einerseits durch die Kammerwandungen 3 begrenzt werden kann (2) und andererseits die Kammerwandungen entfernt werden können, so dass der Prozessraum 2 zumindest von einer Seite frei zugänglich ist (1). Die Kammerwandungen 3 sind elektrisch leitend ausgebildet. Der Prozessraum 2 dient als Bauraum für das dreidimensionale Bauteil 4 (2).
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In dem Prozessraum 2 ist ein nach oben offener Behälter 5 angeordnet. Dieser Behälter 5 ist aus vier vertikal angeordneten Seitenwandungen 6 ausgebildet, in welchen eine horizontale Bauplattform 7 zur Aufnahme des zu fertigenden Bauteils 7 angeordnet ist. In 1 sind aufgrund der Schnittdarstellung nur drei Seitenwandungen 6 sichtbar.
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Die Bauplattform 7 weist eine Kolben-/Zylindereinheit als Höhenverstelleinrichtung 8 auf, mittels der die Bauplattform 7 in vertikaler Richtung einstellbar ist.
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Weiterhin umfasst die Vorrichtung 1 einen Vorratsbehälter 9. Der Vorratsbehälter 9 ist zur Aufnahme eines verfestigbaren pulverförmigen Ausgangsmaterials ausgebildet, das bspw. Sand ist.
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Der Vorratsbehälter 9 ist mit einem elastischen Rohr 10 mit einer Auftrageinrichtung 11 verbunden. Die Auftrageinrichtung 11 dient zum Aufbringen des Ausgangsmaterials auf die Bauplattform 7. Die Auftrageinrichtung ist eine Beschichtungseinrichtung, mit welcher Schichten vorbestimmter Dicke auf die Bauplattform 7 aufeinanderfolgend aufgetragen werden können. Die Auftrageinrichtung 11 weist eine schlitzförmige Düse 12 auf, mit welcher über die gesamte Breite der Bauplattform 7 das pulverförmige Material aus dem Vorratsbehälter 9 in einer dünnen Schicht aufgetragen werden kann. Hierzu ist die Auftrageinrichtung 11 auf Schienen 13 verschieblich gelagert, so dass die Auftrageinrichtung 11 den gesamten Bereich über der Bauplattform 7 abfangen kann und auch ein Stück außerhalb des Bereichs der Kammerwandungen 3 angeordnet werden kann (1). Die Schienen 13 (aufgrund des Teilschnittes ist in 1 nur eine der Schienen 13 gezeigt) sind auch außerhalb des Bereiches der Kammerwandungen 3 angeordnet, so dass sie beim Absenken der Kammerwandungen 3 diesen nicht im Weg stehen.
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Eine Arbeitsebene 14 ist die Ebene, in welcher sich jeweils die Oberfläche der obersten Schicht des zu verfestigenden pulverförmigen Materials befindet. Die Höhenverstelleinrichtung 8 wird vorzugsweise derart angesteuert, dass die Arbeitsebene 14 immer auf dem gleichen Niveau oder innerhalb eines vorbestimmten Niveaubereichs liegt.
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Zudem ist eine Sprühdüse 15 im Bereich oberhalb der Arbeitsebene 14 angeordnet, welche in einer Ebene parallel zur Arbeitsebene mit einer Positioniereinrichtung 16 frei verfahrbar ist. Die Positioniereinrichtung 16 weist einen Schlitten 17 auf, an dem die Sprühdüse 15 angeordnet ist. Der Schlitten 17 ist auf einer Schiene 18 verschieblich gelagert. Die Schiene 18 ist wiederum an zwei Schienen 19 in einer Ebene parallel zur Arbeitsebene 14 in Richtung quer zu ihrer Längsrichtung beweglich angeordnet, so dass einerseits die Sprühdüse 15 den gesamten Bereich über der Bauplattform 7 abdecken kann und andererseits die gesamte Positioniereinrichtung 16 aus dem Prozessraum 2 heraus gefahren werden kann.
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Die Sprühdüse 15 ist mit ihrer Düsenöffnung vertikal nach unten ausgerichtet und mit einer Bindemittelleitung 20 mit einer Pumpe 21 und einem Bindemittelvorratsbehälter 22 verbunden. Die Sprühdüse 15 ist derart ausgebildet, dass sie einen feinen Strahl an Bindemittel vertikal nach unten abgibt. Grundsätzlich ist es auch möglich, dass mehrere Sprühdüsen vorgesehen sein können. Diese mehreren Sprühdüsen können alle identisch ausgebildet sein oder auch so ausgebildet sein, dass sie das Bindemittel in unterschiedlich großen Sprühkegeln abgeben.
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Bei mehreren Sprühdüsen können bestimmte Sprühdüsen nur bestimmten Teilbereichen oberhalb der Arbeitsebene 14 zugeordnet sein. Die Sprühdüsen können jeweils auf frei schwingenden Roboterarmen oder auf einem Schienensystem mit mehreren Schienen angeordnet sein, so dass mehrere Sprühdüsen unabhängig voneinander positionierbar sind.
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Die Bauplattform 7 ist aus einem elektrisch leitenden Material ausgebildet und über die Höhenverstelleinrichtung 8 geerdet. Die Seitenwandungen 6 des Behälters 5 sind aus einem elektrisch nicht leitendem Material ausgebildet.
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Der Bauraum 2 ist nach oben hin durch eine elektrisch leitende Deckenwandung 23 begrenzt, welche mit einem Wellenleiter 24 mit einem RF-Generator 25 zum Erzeugen von RF-Strahlung verbunden ist. RF-Strahlung weist eine Frequenz von zumindest 30 KHz und maximal 300 MHz auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der RF-Generator zum Abgeben einer Frequenz von 27,12 MHz ausgebildet. Die konkret zu verwendende Frequenz richtet sich nach den lokalen gesetzlichen Vorschriften, welche in der Regel nur bestimmte RF-Frequenzen für den zivilen Einsatz in Produktionsverfahren erlauben.
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Nachfolgend wird die Funktionsweise der oben erläuterten Binder-Jetting-Vorrichtung 1 beschrieben.
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Auf die Bauplattform 7 wird mittels der Auftrageinrichtung 11 eine dünne Schicht Sand aufgetragen. Der Sand, insbesondere Quarzsand, wird hierzu aus dem Vorratsbehälter 9 über das Rohr 10 abgezogen und mittels der Düse 12 gleichmäßig auf der Bauplattform 7 verteilt. Die Schichten werden vorzugsweise mit einer Dicke von nicht mehr als 1 mm und insbesondere nicht mehr als 500 µm aufgetragen. Sie können jedoch auch noch feiner, wie zum Beispiel mit einer maximalen Dicke von 300 µm aufgetragen werden.
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Die Bereiche der Schichten, welche aushärten sollen, werden mittels der Sprühdüse 15 mit einem Bindemittel besprüht. Zum Binden von Sand, insbesondere Quarzsand, können unterschiedliche Bindemittel, wie zum Beispiel Bindemittel auf Furan-Basis, Phenol-Basis, Silikat-Bindemittel oder Polymere verwendet werden. Das Bindemittel wird hierzu mittels der Pumpe 21 aus dem Bindemittelvorratsbehälter 22 zur Sprühdüse 15 gefördert.
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Das Auftragen einer Sandschicht und bereichsweise Besprühen der Sandschicht mit Bindemittel wird so oft wiederholt, bis ein Schichtaufbau 26 (2) mit gewünschter Höhe erhalten wird, in dem das herzustellende dreidimensionale Bauteil 4 ausgebildet ist, indem die entsprechenden Sandkörpern mit Bindemittel benetzt sind. Hierbei können dreidimensionale Bauteile 4 mit beliebiger Kontur und beliebigen Hinterschnitten in einem Arbeitsprozess hergestellt werden, was bei nicht-generativen Fertigungsverfahren kaum möglich ist.
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Ist der Schichtaufbau 26 vollständig ausgebildet, dann werden die Auftrageinrichtung 11 und die Sprühdüse 15 aus dem Bereich des Prozessraums 2 entfernt und die Kammerwandungen 3 abgesenkt, welche den Prozessraum 2 an allen Seitenflächen umschließen. Die Kammerwandungen 3 sind vorzugsweise aus einem elektrisch leitenden Material ausgebildet und stehen weder mit der Deckenwandung 23 noch mit der Bauplattform 7 in Kontakt. Die Seitenwandungen 6 des Behälters 5 sind aus einem nicht-elektrisch leitenden Material ausgebildet.
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Mit dem RF-Generator 25 wird RF-Strahlung im Bereich zwischen der Bauplattform 7 und der Deckenwandung 23 mittels dem Wellenleiter 24 angelegt. Die Bauplattform 7 und die Deckenwandung 23 dienen als Kondensatorplatten. Die elektrisch-leitenden Kammerwandungen 3 schirmen das elektrische Feld nach außen ab. Da die Seitenwandungen 6 des Behälters 5 nicht elektrisch-leitend ausgebildet sind, beeinträchtigen sie das elektromagnetische Feld innerhalb des aus der Bauplattform 7 und der Deckenwandung 23 bestehenden Kondensators nicht.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Deckenwandung 23 ortsfest, d.h., nicht beweglich, angeordnet. Im Rahmen der Erfindung kann es auch zweckmäßig sein, die Deckenwandung in der Höhe verstellbar auszubilden, so dass nach dem Auftragen der Sandschichten und Entfernen der Auftrageinrichtung 11 und der Sprühdüse 15 aus dem Prozessraum 2 die Deckenwandung 23 ein Stück abgesenkt wird, um so das Volumen des Kondensators, bestehend aus der Bauplattform 7 und der Deckenwandung 23, möglichst gering zu halten. Falls die Deckenwandung 23 absenkbar ausgebildet ist, dann ist der Wellenleiter 24 entweder mit einem teleskopierbaren Abschnitt zu versehen, welcher in Vertikalrichtung eine veränderliche Länge aufweist oder es wird ein flexibles Koaxialkabel als Wellenleiter 24 verwendet. Bei hoher elektrischer Leistung ist es jedoch zweckmäßig, einen statischen Koaxialleiter als Wellenleiter 24 vorzusehen.
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Bei diesem Verfahren wird das dreidimensionale Bauteil 4 im gesamten Schichtaufbau 26 auf einmal ausgehärtet.
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Nachdem das dreidimensionale Bauteil 4 ausgehärtet ist, kann es aus dem Behälter 5 entnommen werden, wobei der nicht gebundene Sand einfach vom dreidimensionalen Bauteil 4 getrennt werden kann.
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Das oben erläuterte Ausführungsbeispiel dient zum Herstellen von Sandkernen und Sandformen. Mit diesem Verfahren können auch andere pulverförmige Materialien mit Bindemittel zu dreidimensionalen Bauteilen ausgebildet werden.
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Bei dem oben erläuterten Verfahren werden die Schichten des pulverförmigen Materials aufeinanderfolgend bzw. sequentiell entsprechend dem Pulverbettverfahren zum Schichtaufbau 26 aufgeschichtet. Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, dass ein zähflüssiges Gemisch aus pulverförmigen Materialien und Bindemittel mittels geeigneter Druckdüsen gemäß dem Freiraumverfahren gedruckt werden.
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Die Verwendung von RF-Strahlung bewirkt einerseits ein vollständiges und gleichmäßiges Aushärten des gesamten dreidimensionalen Bauteils 4 als auch andererseits ein sehr schnelles Aushärten, da dies in einem einzigen Verfahrensschritt oder in einigen wenigen Verfahrensschritten erfolgen kann.
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Bei dem oben erläuterten Ausführungsbeispiel wird eine Auftrageinrichtung 11 mit einer Düse 12 zum Auftragen des Sandes verwendet. Im Rahmen der Erfindung können auch andere Auftrageinrichtungen, wie z.B. eine Rakel verwendet werden, mit welcher das pulverförmige Material zu einer dünnen Schicht verstrichen und ggfs. verdichtet wird. Bei einer solchen Auftrageinrichtung ist ein nach oben offener Vorratsbehälter für das pulverförmige Material neben dem Behälter 5 angeordnet, aus dem das pulverförmige Material abgezogen wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Binder-Jetting-Vorrichtung
- 2
- Prozessraum
- 3
- Kammerwandung
- 4
- dreidimensionales Bauteil
- 5
- Behälter
- 6
- Seitenwandung
- 7
- Bauplattform
- 8
- Höhenverstelleinrichtung
- 9
- Vorratsbehälter
- 10
- Rohr
- 11
- Auftrageinrichtung
- 12
- Düse
- 13
- Schiene
- 14
- Arbeitsebene
- 15
- Sprühdüse
- 16
- Positioniereinrichtung
- 17
- Schlitten
- 18
- Schiene
- 19
- Schiene
- 20
- Bindemittelleitung
- 21
- Pumpe
- 22
- Bindemittelvorratsbehälter
- 23
- Deckenwandung
- 24
- Wellenleiter
- 25
- RF-Generator
- 26
- Schichtaufbau
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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