DE102019219867A1 - Print head for a 3D printer - Google Patents
Print head for a 3D printer Download PDFInfo
- Publication number
- DE102019219867A1 DE102019219867A1 DE102019219867.8A DE102019219867A DE102019219867A1 DE 102019219867 A1 DE102019219867 A1 DE 102019219867A1 DE 102019219867 A DE102019219867 A DE 102019219867A DE 102019219867 A1 DE102019219867 A1 DE 102019219867A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- nozzle
- guide sleeve
- piston
- print head
- reservoir
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D23/00—Casting processes not provided for in groups B22D1/00 - B22D21/00
- B22D23/003—Moulding by spraying metal on a surface
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D39/00—Equipment for supplying molten metal in rations
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
- B22F10/20—Direct sintering or melting
- B22F10/22—Direct deposition of molten metal
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
- B22F12/50—Means for feeding of material, e.g. heads
- B22F12/53—Nozzles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
- B29C64/205—Means for applying layers
- B29C64/209—Heads; Nozzles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/06—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
- B22F9/08—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
- B22F9/082—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid
- B22F2009/0848—Melting process before atomisation
- B22F2009/0856—Skull melting
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/06—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
- B22F9/08—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
- B22F9/082—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid
- B22F2009/0888—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid casting construction of the melt process, apparatus, intermediate reservoir, e.g. tundish, devices for temperature control
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C1/0408—Light metal alloys
- C22C1/0416—Aluminium-based alloys
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Ink Jet (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft einen Druckkopf (1) für einen 3D-Drucker, insbesondere Metalldrucker, umfassend ein Gehäuse (3), eine Vorrichtung (28) zur Zuführung eines Metalls (14), ein Reservoir (7, 27), eine Düsenvorrichtung (2) und einen Kolben (5), wobei die Düsenvorrichtung (2) eine Führungshülse (11), eine Düsenplatte (9) mit einer Austrittsöffnung (10) und eine Spannvorrichtung (4) umfasst.Erfindungsgemäß ist die Düsenvorrichtung (2) durch eine Klebeverbindung formschlüssig mit dem Reservoir (7, 27) verbunden.Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben und/oder zur Inbetriebnahme eines Druckkopfs (1).The invention relates to a print head (1) for a 3D printer, in particular a metal printer, comprising a housing (3), a device (28) for supplying a metal (14), a reservoir (7, 27), a nozzle device (2) and a piston (5), wherein the nozzle device (2) comprises a guide sleeve (11), a nozzle plate (9) with an outlet opening (10) and a clamping device (4). According to the invention, the nozzle device (2) is positively connected by an adhesive connection the reservoir (7, 27). The invention also relates to a method for operating and / or starting up a print head (1).
Description
Die Erfindung betrifft einen Druckkopf für einen 3D-Drucker, insbesondere Metalldrucker, sowie ein Verfahren zum Betreiben und/oder zur Inbetriebnahme eines Druckkopfes.The invention relates to a print head for a 3D printer, in particular a metal printer, as well as a method for operating and / or starting up a print head.
Stand der TechnikState of the art
Ein 3D-Drucker für ein thermoplastisches Material erhält eine feste Phase dieses Materials als Ausgangsmaterial, erzeugt daraus eine flüssige Phase und bringt diese flüssige Phase selektiv an den Stellen, die zu dem zu erzeugenden Objekt gehören, auf. Ein solcher 3D-Drucker umfasst einen Druckkopf, in den das Ausgangsmaterial geschmolzen wird. Weiterhin sind Mittel zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen dem Druckkopf und der Arbeitsfläche, auf der das Objekt entstehen soll, vorgesehen. Dabei können entweder nur der Druckkopf, nur die Arbeitsfläche oder aber sowohl der Druckkopf als auch die Arbeitsfläche bewegt werden.A 3D printer for a thermoplastic material receives a solid phase of this material as a starting material, creates a liquid phase from it and applies this liquid phase selectively to the points that belong to the object to be created. Such a 3D printer includes a print head into which the starting material is melted. Means are also provided for generating a relative movement between the print head and the work surface on which the object is to be created. Either only the print head, only the work surface or both the print head and the work surface can be moved.
Der Druckkopf hat einen ersten Betriebszustand, in dem flüssiges Material aus ihm austritt, und einen zweiten Betriebszustand, in dem kein flüssiges Material aus ihm austritt. Der zweite Betriebszustand wird beispielsweise dann eingenommen, wenn eine andere Position auf der Arbeitsfläche angefahren werden und auf dem Weg dorthin kein Material deponiert werden soll. Zwischen den beiden Betriebszuständen des Druckkopfes kann beispielsweise umgeschaltet werden, indem der Vortrieb des festen Ausgangsmaterials ein- bzw. ausgeschaltet wird.The printhead has a first operating state in which liquid material emerges from it and a second operating state in which no liquid material emerges from it. The second operating state is assumed, for example, when a different position on the work surface is approached and no material is to be deposited on the way there. It is possible, for example, to switch between the two operating states of the print head by switching the propulsion of the solid starting material on or off.
Gegenüber thermoplastischen Kunststoffen haben Metalle einen wesentlich höheren Schmelzpunkt und zugleich im flüssigen Zustand eine wesentlich geringere Viskosität.Compared to thermoplastics, metals have a significantly higher melting point and, at the same time, a significantly lower viscosity in the liquid state.
Offenlegungsschrift
Sie zeichnet sich dadurch aus, dass das Reservoir einen Schmelzbereich und einen Verdrängerraum für eine flüssige Phase des Metalls aufweist, wobei der Schmelzbereich an einer inerten Atmosphäre angrenzt und mit dem Verdrängerraum derart verbunden ist, dass durch die Verschiebung des Kolbens die flüssige Phase des Metalls zum Durchtritt durch die Austrittsöffnung anregbar ist.It is characterized in that the reservoir has a melting area and a displacement space for a liquid phase of the metal, the melting area adjoining an inert atmosphere and being connected to the displacement space in such a way that the displacement of the piston causes the liquid phase of the metal to Passage through the outlet opening can be excited.
Ferner ist die Austrittsöffnung für den Ausstoß von Tropfen der flüssigen Phase des Metalls ausgebildet, wobei die Austrittsöffnung die Form einer Düse aufweist und fest mit dem Schmelztiegel verbunden sein kann, oder einen wechselbaren Einsatz aufweist, der den Einsatz von unterschiedlichen Düsengeometrien erlaubt.Furthermore, the outlet opening is designed for the ejection of drops of the liquid phase of the metal, wherein the outlet opening has the shape of a nozzle and can be permanently connected to the crucible, or has an exchangeable insert that allows the use of different nozzle geometries.
Auf die Befestigung des Einsatzes, bzw. die Verbindung am Druckkopf wird nicht näher eingegangen.The attachment of the insert or the connection to the printhead is not discussed in detail.
Durch einen üblicherweise kleinen Düsenquerschnitt, werden in der Schmelze je nach Frequenz und gewünschter Tröpfchengröße sehr hohe Geschwindigkeiten erreicht. Diese können aufgrund abrasiver Eigenschaften zu einem Verschleiß der Düse führen. Weiterhin verbinden sich das reaktive flüssige Metall oder deren Legierungsbestandteile mit dem restlichen Sauerstoff in einer ansonsten inerten Atmosphäre der unter der Düse befindlichen Druckkammer. Diese Oxide lagern sich vorzugsweise in der Düse, bevorzugt im Spritzloch, oder in der von der Schmelze zeitweise bedeckten Oberfläche der Düse ab.Due to a usually small nozzle cross-section, very high speeds are achieved in the melt, depending on the frequency and the desired droplet size. Due to their abrasive properties, these can lead to wear on the nozzle. Furthermore, the reactive liquid metal or its alloy components combine with the remaining oxygen in an otherwise inert atmosphere of the pressure chamber located under the nozzle. These oxides are preferably deposited in the nozzle, preferably in the spray hole, or in the surface of the nozzle that is temporarily covered by the melt.
Die Offenlegungsschrift
Ferner kann es sich ergeben, dass Schmelze bei mehrmaligem Erwärmen in den Schmelzbereich und dem nachfolgenden Abkühlen zwischen Tiegel und Kolben, bzw. Tiegel und Führungshülse und ggf. sogar in den elastisch verspannten Federtopf eindringt. Dies würde sich nachteilig auf die Funktion des Druckkopfs auswirken.Furthermore, it can occur that, when heated several times, the melt penetrates into the melting area and the subsequent cooling between the crucible and piston, or crucible and guide sleeve and possibly even into the elastically tensioned spring cup. This would have a detrimental effect on the function of the printhead.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druckkopf für einen 3D-Drucker mit einer Düsenvorrichtung bereitzustellen, die prozesssicher und auswechselbar ist, wobei die Verbindung der Düsenvorrichtung am Druckkopf auch Temperaturen von >1000°C standhalten soll.The invention is based on the object of providing a print head for a 3D printer with a nozzle device that is process-reliable and replaceable, the connection of the nozzle device to the print head also having to withstand temperatures of> 1000 ° C.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die Aufgabe wird durch den erfindungsgemäßen Druckkopf für einen 3D-Drucker mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 und dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben und/oder zur Inbetriebnahme des Druckkopfs erfüllt.The object is achieved by the print head according to the invention for a 3D printer with the features according to
Der erfindungsgemäße Druckkopf für einen 3D-Drucker, insbesondere Metalldrucker, umfasst ein Gehäuse, eine Vorrichtung zur Zuführung eines Metalls, ein Reservoir, eine Düsenvorrichtung und einen Kolben, wobei die Düsenvorrichtung eine Führungshülse, eine Düsenplatte mit einer Austrittsöffnung und eine Spannvorrichtung umfasst, wobei die Düsenvorrichtung durch eine Klebeverbindung formschlüssig mit dem Reservoir verbunden ist.The print head according to the invention for a 3D printer, in particular a metal printer, comprises a housing, a device for feeding a metal, a reservoir, a nozzle device and a piston, the nozzle device comprising a guide sleeve, a nozzle plate with an outlet opening and a clamping device, the Nozzle device is positively connected to the reservoir by an adhesive connection.
In einer Weiterbildung weist die Düsenvorrichtung Ausnehmungen zur Aufnahme eines Klebstoffs, insbesondere Keramikklebstoffs auf.In a further development, the nozzle device has recesses for receiving an adhesive, in particular ceramic adhesive.
Die Düsenvorrichtung umfasst eine Führungshülse, eine Düse und eine Spannmutter, bzw. Düsenspannmutter zur Befestigung der Düse an der Führungshülse, wobei die Führungshülse zur Führung eines Kolbens ausführt ist und innerhalb der Düsenvorrichtung ein Kompressionsraum ausgebildet ist. Da im Kompressionsraum oberhalb der Düse auch gleichzeitig der Kolben in der Führungshülse geführt ist, muss die zylindrische Wandung aus einem verschleißfesten Material gebildet sein, welches auch für genaue Passungen geeignet ist. Das Reservoir, bzw. der Tiegel wird aus Kosten- und Herstellungsgründen aus speziellem weniger verschleißfestem grobem Material hergestellt. Die Erfindung sorgt in vorteilhafter Weise dafür, dass diese zwei Teile bleibend dicht gefügt werden.The nozzle device comprises a guide sleeve, a nozzle and a clamping nut or nozzle clamping nut for fastening the nozzle to the guide sleeve, the guide sleeve being designed to guide a piston and a compression space being formed within the nozzle device. Since the piston is also simultaneously guided in the guide sleeve in the compression space above the nozzle, the cylindrical wall must be made of a wear-resistant material that is also suitable for precise fits. The reservoir or the crucible is made of a special, less wear-resistant, coarse material for reasons of cost and production. The invention advantageously ensures that these two parts are joined permanently tightly.
Dadurch wird in vorteilhafter Weise eine Leckage verhindert. Zudem können durch die Klebeverbindung Formfehler aus beispielsweise Durchmessertoleranzen, Ebenheitsfehler, Fehlstellen wie Poren im Tiegelmaterial, usw. ausgeglichen werden.This advantageously prevents leakage. In addition, the adhesive connection can be used to compensate for shape errors from, for example, diameter tolerances, flatness errors, defects such as pores in the crucible material, etc.
Der Keramikkleber hat vorzugsweise einen ähnlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten wie das Reservoir, bzw. der Tiegel und die Führungshülse, wodurch in vorteilhafter Weise erreicht wird, dass die Düsenvorrichtung quasi spaltfrei über den gesamten Aufheizbereich ausgelegt ist. Zudem sorgt der erfindungsgemäße Aufbau der Düsenvorrichtung für eine bessere Absicherung gegenüber ungewünschten Verdrehungen von Führungshülse zu Tiegel beim Lösen und Anziehen der Düsenspannmutter.The ceramic adhesive preferably has a thermal expansion coefficient similar to that of the reservoir or the crucible and the guide sleeve, which advantageously means that the nozzle device is designed virtually gap-free over the entire heating area. In addition, the structure of the nozzle device according to the invention provides better protection against undesired twisting of the guide sleeve to the crucible when the nozzle clamping nut is loosened and tightened.
Da die erfindungsgemäße Ausführung auch weniger Teile benötigt, können in vorteilhafter Weise Kosten bei der Herstellung eingespart werden.Since the embodiment according to the invention also requires fewer parts, costs can be saved in the production in an advantageous manner.
Die Düsenvorrichtung weist in vorteilhafter Weise mehrere Bauteile wie die Führungshülse, die Düsenplatte und die Spannvorrichtung auf, wodurch die unterschiedlichen Funktionen der Düsenvorrichtung bauteilig getrennt sind und die Herstellung der Düsenvorrichtung, bzw. der einzelnen Bauteile der Düsenvorrichtung günstig gehalten werden kann. Ferner können die einzelnen Bauteile je nach Anwendungsfall des 3D-Druckers getauscht werden. Beispielsweise ist es von Vorteil die Führungshülse auszutauschen, wenn eine geänderte Kolbengeometrie des Kolbens zum Einsatz kommt. In vorteilhafter Weise lässt sich bei Bedarf von unterschiedlichen Düsengeometrien, bzw. unterschiedlicher Geometrien der Austrittsöffnung, die Düsenplatte in einfacher Weise austauschen. Je nach benötigter elastischer Vorspannung der Bauteile zueinander ist es von Vorteil die Spannvorrichtung anzupassen oder entsprechend auszutauschen.The nozzle device advantageously has several components such as the guide sleeve, the nozzle plate and the clamping device, whereby the different functions of the nozzle device are separated and the manufacture of the nozzle device or the individual components of the nozzle device can be kept favorable. Furthermore, the individual components can be exchanged depending on the application of the 3D printer. For example, it is advantageous to exchange the guide sleeve when a changed piston geometry of the piston is used. If necessary, the nozzle plate of different nozzle geometries or different geometries of the outlet opening can advantageously be exchanged in a simple manner. Depending on the elastic preload required between the components, it is advantageous to adapt the clamping device or to exchange it accordingly.
Die Düsenvorrichtung umfasst zudem eine Spannvorrichtung, wobei die Düsenplatte und die Führungshülse über die Spannvorrichtung miteinander elastisch verspannt sind, wobei die Düsenvorrichtung Zentrierelemente zur Ausrichtung der Düsenplatte in der Spannvorrichtung umfasst.The nozzle device also comprises a clamping device, the nozzle plate and the guide sleeve being elastically clamped to one another via the clamping device, the nozzle device comprising centering elements for aligning the nozzle plate in the clamping device.
In einer Weiterbildung sind die Zentrierelemente zwischen der Düsenplatte und der Führungshülse angeordnet.In a further development, the centering elements are arranged between the nozzle plate and the guide sleeve.
In einer Weiterbildung sind die Zentrierelemente zumindest zweiteilig ausgebildet, bzw. Sie umfassen zumindest zwei Teile.In a further development, the centering elements are designed in at least two parts, or they comprise at least two parts.
In einer Weiterbildung ist die Spannvorrichtung aus einer Düsenspannmutter gebildet.In a further development, the clamping device is formed from a nozzle clamping nut.
Dadurch wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass die Düsenplatte einfacher aufgebaut werden kann, da beispielsweise kein zusätzlicher Zentrierungsbund mehr benötigt wird.As a result, it is achieved in an advantageous manner that the nozzle plate can be constructed more simply because, for example, no additional centering collar is required.
Zudem wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass kein Spalt, welcher Restgas bei der Inbetriebnahme enthält, mehr ausgebildet wird.In addition, it is achieved in an advantageous manner that a gap which contains residual gas during start-up is no longer formed.
Des Weiteren wird in vorteilhafter Weise eine Vereinfachung des Düsenwechsels erreicht, wobei eine Zentrierung der Düsenplatte erreicht wird, indem die Zentrierelemente nach außen aus dem Schmelzen Bereich in den Bereich der Düsenspannmutter gelegt werden.Furthermore, a simplification of the nozzle change is achieved in an advantageous manner, the nozzle plate being centered by placing the centering elements outwards from the melting area into the area of the nozzle clamping nut.
Dadurch wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass bei der Demontage der Düsenplatte nicht mehr der Innendurchmesser der Führungshülse komplett aufgearbeitet werden muss. Vor allem jedoch entfällt ein im Kolbenraum angeordneter Bereich eines Totraums, in welchen sich das Initial Gas halten und dadurch eine Inbetriebnahme erschweren kann.This advantageously means that when the nozzle plate is dismantled, the inside diameter of the guide sleeve no longer has to be completely reworked. Above all, however, an area arranged in the piston chamber is omitted Dead space in which the initial gas can hold and thus make commissioning difficult.
Ein weiterer Vorteil ist es, dass die Düsenspannmutter demontiert werden kann auch wenn die Düsenplatte nach dem Betrieb durch das fest gewordene Metall, bzw. Aluminium im Verdrängerraum an der Führungshülse und Düsenplatte fest haftet. Der Außendurchmesser der Düsenplatte ist bevorzugt kleiner als der Innendurchmesser der Bajonett Elemente der Düsenspannmutter.Another advantage is that the nozzle clamping nut can be dismantled even if the nozzle plate adheres firmly to the guide sleeve and nozzle plate after operation due to the solidified metal or aluminum in the displacement space. The outer diameter of the nozzle plate is preferably smaller than the inner diameter of the bayonet elements of the nozzle clamping nut.
Die Führungshülse nimmt die Düsenplatte auf, wobei diese über die Spannvorrichtung elastisch miteinander verspannt sind. Die Führungshülse ist zudem in dem Reservoir angeordnet.The guide sleeve receives the nozzle plate, these being elastically clamped to one another via the clamping device. The guide sleeve is also arranged in the reservoir.
Zudem ist in einer weiteren Ausführung die Düsenspannmutter aus einem Befestigungsmittel zur Befestigung der Düsenspannmutter an der Führungshülse und zumindest einem elastischen Segment zur axialen elastischen Verspannung der Führungshülse mit der Düsenplatte gebildet.In addition, in a further embodiment, the nozzle clamping nut is formed from a fastening means for fastening the nozzle clamping nut to the guide sleeve and at least one elastic segment for the axial elastic bracing of the guide sleeve with the nozzle plate.
Durch das Befestigungsmittel kann die Düsenmutter in vorteilhafter Weise an der Führungshülse aufgenommen werden und die axiale elastische Vorspannung kann durch das zumindest eine elastische Segment der Düsenspannmutter in vorteilhafter Weise erreicht werden.The nozzle nut can advantageously be accommodated on the guide sleeve by the fastening means and the axial elastic preload can advantageously be achieved by the at least one elastic segment of the nozzle clamping nut.
In einer bevorzugten Ausführung bildet das Befestigungsmittel der Düsenspannmutter eine Bajonette-Verbindung mit der Führungshülse, wobei das Befestigungsmittel der Düsenspannmutter aus zumindest einem zur Mittelachse der Düsenspannmutter ragenden Vorsprung gebildet ist und die Führungshülse eine vorzugsweise außenumfangsseitig angeordnete Nut zur Aufnahme des Vorsprungs der Düsenspannmutter und zumindest eine Ausnehmung zur Durchführung des zumindest einen Vorsprungs der Düsenspannmutter aufweist. Das Befestigungsmittel klemmt sowohl das separate Federelement als auch das zumindest eine elastische Segment zwischen der Düsenspannmutter und der Führungshülse. Da ein Gewinde auf der keramischen Führungshülse nicht optimal ist, ist der Bajonette-Verschluss vorzuziehen, da dieser in vorteilhafter Weise als ein keramisches Bauteil gut herzustellen ist.In a preferred embodiment, the fastening means of the nozzle clamping nut forms a bayonet connection with the guide sleeve, the fastening means of the nozzle clamping nut being formed from at least one projection protruding towards the central axis of the nozzle clamping nut and the guide sleeve having a preferably outer circumferential groove for receiving the projection of the nozzle clamping nut and at least one Has recess for the implementation of the at least one projection of the nozzle clamping nut. The fastening means clamps both the separate spring element and the at least one elastic segment between the nozzle clamping nut and the guide sleeve. Since a thread on the ceramic guide sleeve is not optimal, the bayonet lock is to be preferred, since it can advantageously be manufactured well as a ceramic component.
In einer bevorzugten Weiterbildung sind die den Verdrängerraum ausbildenden Bauteile aus einem keramischen Werkstoff gebildet und die Spannvorrichtung ist aus einem metallischen Werkstoff gebildet. Die den Verdrängerraum ausbildenden Bauteile sind der Kolben, insbesondere die Druckseite des Kolbens, die durch den Stempel des Kolbens gebildet ist, Die Innenseite der Führungshülse und die Düsenplatte.In a preferred development, the components forming the displacement space are formed from a ceramic material and the clamping device is formed from a metallic material. The components forming the displacement space are the piston, in particular the pressure side of the piston, which is formed by the piston of the piston, the inside of the guide sleeve and the nozzle plate.
Die Spannvorrichtung sollte aufgrund des bis zu einer Temperatur von ca. 1000°C Temperaturbeständig sein. Da es schwierig ist an den Verbindungstellen der Bauteile identischen Ausdehnungskoeffizienten der Bauteile zu erhalten, muss eine Kompensation vorgehalten werden. Diese Kompensation wird in vorteilhafter Weise durch die axiale elastische Vorspannung erreicht, die durch das metallische Material der Spannvorrichtung möglich ist. Keramiken weisen sehr begrenzte Elastizitäten auf und weisen vielfach deutliche Unterschiede bzgl. ihrer Ausdehnungskoeffizienten auf. Vorteilhaft sind daher Metalle, welche ausreichend Spannungen auch bei höherer Temperatur um bis zu ca. 1000° ertragen können.The clamping device should be temperature resistant up to a temperature of approx. 1000 ° C due to this. Since it is difficult to obtain identical expansion coefficients of the components at the connection points of the components, compensation must be provided. This compensation is achieved in an advantageous manner by the axial elastic preload, which is made possible by the metallic material of the clamping device. Ceramics have very limited elasticities and often have significant differences with regard to their coefficients of expansion. Metals are therefore advantageous which can withstand sufficient stresses even at higher temperatures of up to approx. 1000 °.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben sind.Further advantageous embodiments of the invention can be found in the description of the drawings, in which the exemplary embodiments of the invention shown in the figures are described in more detail.
Es zeigen:
-
1 Ein Beispiel eines Druckkopfes nach Stand der Technik und -
2 eine detaillierte Darstellung eines erfindungsgemäßen Druckkopfes mit einer Düsenvorrichtung.
-
1 An example of a prior art printhead and FIG -
2 a detailed representation of a print head according to the invention with a nozzle device.
Das Reservoir
Die Grenze des Inertgases
Ferner ist das Gehäuse
Der Kolben
Der Kühlflansch
Ferner weist der Kühlflansch
Die an dem Kühlflansch
Die Vorrichtung
Das Metall
Die Keramik des Stempels
Bei Aktuierung des piezoelektrischen Aktors
Die Führungshülse
Die den Verdrängerraum
Die Düsenvorrichtung
Der Keramikklebstoff ist so niederviskos, dass dieser auch in kleine Spalten
Der in die Poren des Tiegels
Durch einen quasi ähnlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der zu verbindenden Bauteile und des Klebers, entstehen praktisch keine Spalte beim Erwärmen bzw. beim Abkühlen der Schmelze. Unebenheiten, Fehlstellen und Durchmessertoleranzen der Teile zueinander werden dadurch kompensiert.Due to the almost similar thermal expansion coefficient of the components to be connected and the adhesive, there are practically no gaps when the melt is heated or cooled. This compensates for unevenness, imperfections and diameter tolerances between the parts.
Die Führungshülse
Die Düsenspannmutter
Die Düsenplatte
Das Befestigungsmittel
Die Düsenvorrichtung für den Druckkopf eines 3D-Druckers, insbesondere Metalldruckers umfasst Zentrierelemente
Die Zentrierelemente
Die Position der Düsenplatte
Ferner ist der Außendurchmesser der Düsenplatte
In einer weiteren nicht dargestellten alternativen Ausführung, können die zwei hier lose dargestellten Zentrierelementen
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 102016224047 A1 [0005]DE 102016224047 A1 [0005]
- DE 102017221178 A1 [0010]DE 102017221178 A1 [0010]
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019219867.8A DE102019219867A1 (en) | 2019-12-17 | 2019-12-17 | Print head for a 3D printer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019219867.8A DE102019219867A1 (en) | 2019-12-17 | 2019-12-17 | Print head for a 3D printer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102019219867A1 true DE102019219867A1 (en) | 2021-06-17 |
Family
ID=76084785
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102019219867.8A Pending DE102019219867A1 (en) | 2019-12-17 | 2019-12-17 | Print head for a 3D printer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102019219867A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023280445A1 (en) * | 2021-07-05 | 2023-01-12 | Grob-Werke Gmbh & Co. Kg | Device for additively manufacturing a component |
-
2019
- 2019-12-17 DE DE102019219867.8A patent/DE102019219867A1/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023280445A1 (en) * | 2021-07-05 | 2023-01-12 | Grob-Werke Gmbh & Co. Kg | Device for additively manufacturing a component |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102016224047A1 (en) | Printhead for 3D printing of metals | |
DE102017204509A1 (en) | Printhead for 3D printing of metals | |
DE3742090C2 (en) | Valve device in a pressure device | |
DE102017221949A1 (en) | Printhead for a 3D printer and method for starting up a printhead of a 3D printer | |
EP3717152B1 (en) | Printhead for a 3d printer | |
DE102017222162A1 (en) | Apparatus for the additive production of three-dimensional workpieces and method for operating a device for the additive production of three-dimensional workpieces | |
WO2020120317A1 (en) | Print head for 3d printing of metals, device for additively manufacturing three-dimensional workpieces, comprising a print head and method for operating a device | |
EP0650817A1 (en) | Apparatus for generating a clamping pressure in particular for injection moulding machines | |
EP3488951B1 (en) | Print head for a 3d printer | |
EP4076797B1 (en) | Print head for 3d printing of metals | |
DE102016001401A1 (en) | Method and device for producing connecting regions on fiber-matrix composite components | |
DE102019219867A1 (en) | Print head for a 3D printer | |
DE102015218375A1 (en) | Printhead for 3D printing of metals | |
EP2303539A2 (en) | Injection molding nozzle for an injection molding tool | |
DE102007059432A1 (en) | Piston injection unit for an injection molding machine | |
EP3717151B1 (en) | 3d printing head | |
DE102019219859A1 (en) | Nozzle device for a print head of a 3D printer | |
DE102017221185A1 (en) | Printhead for a 3D printer | |
DE102019219854A1 (en) | Print head for 3D printing of metals | |
DE102018200227A1 (en) | Piston-punch assembly with flow gap for a 3D print head for metals | |
DE102018221735A1 (en) | Print head for 3D printing of metals, device for additive manufacturing of three-dimensional workpieces, comprising a print head and method for operating a device | |
DE102018216714A1 (en) | Print head for 3D printing of metals | |
DE102019219836A1 (en) | Print head for 3D printing of metals | |
DE102017221170A1 (en) | Plunger for a printhead and a printhead for a 3D printer | |
DE102017222494A1 (en) | Printhead for additive manufacturing of three-dimensional workpieces and method for operating a printhead |