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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen einer 3D-Struktur, bei welchem eine 3D-Struktur in einem 3D-Drucker schichtweise aufgebaut wird.
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Bekannt ist es, zur Herstellung einzelner oder serienmäßiger Bauteile, Werkstücke oder Formen einen sogenannten 3D-Druck bzw. ein sogenanntes 3D-Druckverfahren einzusetzen. Bei derartigen Druckverfahren werden dreidimensionale Bauteile oder Werkstücke schichtweise aufgebaut hergestellt.
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Der Aufbau erfolgt computergesteuert aus einem oder mehreren flüssigen oder festen Werkstoffen nach vorgegebenen Maßen und Formen. Vorgaben für die zu druckenden Bauteile oder Werkstücke können beispielsweise von sogenannten rechnerunterstützten Konstruktionssystemen (CAD engl. computer-aided design) bereitgestellt werden.
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Beim Druck der 3D-Strukturen bzw. 3D-Bauteilen finden physikalische oder chemische Härtungsprozesse oder ein Schmelzprozess in einem partikelförmigen Baumaterial, welches auch als Formstoff bezeichnet wird, statt. Als Werkstoffe für derartige 3D-Druckverfahren werden Baumaterialien bzw. Formstoffe wie Kunststoffe, Kunstharze, Keramiken und Metalle eingesetzt.
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Bei der Umsetzung von 3D-Druckverfahren sind verschiedene Fertigungsverfahrensabläufe bekannt.
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Mehrere dieser Verfahrensabläufe umfassen jedoch die nachfolgend beispielhaft dargestellten Verfahrensschritte:
- • Teil- oder vollflächiges Auftragen von partikelförmigem Baumaterial, auch als Partikelmaterial oder pulverförmiges Aufbaumaterial bezeichnet, auf ein sogenanntes Baufeld, um eine Schicht aus nichtverfestigtem Partikelmaterial zu bilden;
- • Selektives Verfestigen der aufgebrachten Schicht aus nichtverfestigtem partikelförmigem Baumaterial in vorbestimmten Teilbereichen, beispielsweise durch ein selektives Verdichten, Aufdrucken oder Aufbringen von Behandlungsmittel, wie beispielsweise einem Bindemittel oder Einsatz von Laser;
- • Wiederholung der vorhergehenden Verfahrensschritte in einer weiteren Schichtebene zum schichtweisen Aufbau des Bauteils oder Werkstücks. Hierfür ist es vorgesehen, das Bauteil oder Werkstück, welches auf dem Baufeld schichtweise aufgebaut bzw. aufgedruckt wird, mit dem Baufeld jeweils um eine Schichtebene oder Schichtdicke abzusenken oder die 3D-Druckvorrichtung jeweils um eine Schichtebene oder Schichtdicke gegenüber dem Baufeld anzuheben, bevor eine neue Schicht teil- oder vollflächig aufgetragen wird;
- • Nachfolgendes Entfernen von losem, nichtverfestigtem partikelförmigem Baumaterial, welches das gefertigte Bauteil oder Werkstück umgibt.
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zum Erzeugen einer 3D-Struktur bzw. zum Auftragen von partikelförmigem Baumaterial auf ein Baufeld zur Erzeugung einer 3D-Struktur bekannt.
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Aus der
DE 10 2005 022 308 A1 sind ein Beschichter und ein Verfahren zum Auftragen von pulverförmigen Schichten in einer Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts durch Verfestigen von Schichten eines pulverförmigen Materials an den dem jeweiligen Querschnitt des Objekts entsprechenden Stellen bekannt.
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Die zu lösende Aufgabe besteht darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts durch Verfestigen von Schichten eines pulverförmigen Baumaterials bereitzustellen, mit der bzw. mit dem die Bauzeit für das dreidimensionale Objekt verkürzt werden kann.
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Zu diesem Zweck weist die Vorrichtung einen über einem Baufeld verfahrbaren Beschichter zum Aufbringen der Schichten des pulverförmigen Baumaterials in dem Baufeld auf. Der Beschichter ist mit einer steifen Klinge ausgebildet, die starr mit dem Beschichter verbunden ist. Zum Vorwärmen des pulverförmigen Baumaterials ist der Beschichter mit einer Heizeinrichtung versehen, die zumindest teilweise in den Beschichter integriert ist. Dadurch ist es möglich, das Pulver schon während oder vor dem Auftragen als Schicht vorzuwärmen und damit die Gesamtbauzeit für das dreidimensionale Objekt zu verkürzen.
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Aus der
WO 2016/095888 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen dreidimensionaler Formteile mittels Schichtaufbautechnik bekannt, wobei der Feuchtegehalt der Baumaterialmischung geregelt werden kann.
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Es soll ein Verfahren und ein Materialsystem bereitgestellt werden, mit welchem gleichbleibende Materialeigenschaften, insbesondere die Fließeigenschaften des Baumaterials, während des Aufbauprozesses sichergestellt werden können.
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Daher ist es vorgesehen, dass das partikelförmige Baumaterial mittels eines Beschichters in einer definierten Schichtstärke auf ein Baufeld aufgetragen wird. Weiterhin wird über einen Druckkopf Binderflüssigkeit selektiv auf das Baumaterial aufgetragen, wobei die Binderflüssigkeit mittels in den Sand eingebrachtem mindestens einem Aktivator polymerisiert wird. Vorgesehen ist es auch, dass das Baufeld um die Schichtstärke abgesenkt wird oder der Beschichter um eine Schichtstärke angehoben wird und diese Schritte wiederholt werden, bis das gewünschte Formteil erzeugt ist, wobei in das Baumaterial, die Binderflüssigkeit oder/und in dem Aktivator Mittel eingebracht werden oder sind, mit denen der Feuchtegehalt der Baumaterialmischung geregelt werden kann.
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In diesem Verfahren wird die Feuchtigkeit im Sand geregelt. Insbesondere werden der Wassergehalt und der Flüssigkeitsgehalt geregelt oder zumindest stabilisiert. Derart sollen im Wesentlichen immer gleiche chemische und physikalische Eigenschaften bei der Herstellung der dreidimensionalen Formteile erzielt werden.
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Bei derartigen 3D-Druckern aus dem Stand der Technik ist es üblich, dass der Aufbau einer Schicht beziehungsweise mehrerer Schichten mit einer konstanten beziehungsweise jeweils gleichbleibenden Geschwindigkeit erfolgt. Hierbei ist die Geschwindigkeit gemeint, mit welcher sich die Arbeitsmittel eines 3D-Druckers über das sogenannte Baufeld bewegen, auf welchem die 3D-Struktur erzeugt wird.
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Zur Erhöhung der Effektivität derartiger 3D-Drucker wird auch diese Geschwindigkeit gesteigert, um einen 3D-Druck in einer kleineren Zeiteinheit durchführen zu können. Dabei werden Geschwindigkeiten beziehungsweise Verfahrgeschwindigkeiten der Arbeitsmittel über dem Baufeld von 500 mm/s und mehr erreicht.
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Hierbei kommt es aber insbesondere bei zunehmenden Geschwindigkeiten zu Problemen beim exakten Aufbau von Strukturen mit kleinen Abmessungen.
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Ein Nachteil dieses bekannten Standes der Technik besteht somit darin, dass beispielsweise durch immer höhere Geschwindigkeiten beim Druck einer Schicht in einem 3D-Drucker in hierfür anfälligen Bereichen beziehungsweise mechanisch anfälligen Bereichen ein Aufreißen oder ein Verschieben von Teilbereichen in einer aktuell aufzubauenden Schicht oder einer unter dieser Schicht liegenden Schicht erfolgen kann. Hierdurch entstehen Fehler im dreidimensionalen Endprodukt, welche die Qualität vermindern und im schlimmsten Fall zu einem Ausschussprodukt führen.
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Somit besteht ein Bedarf nach einer Verbesserung des bekannten Standes der Technik und somit an einem verbesserten Verfahren zum Erzeugen einer 3D-Struktur in einem 3D-Drucker.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Erzeugen einer 3D-Struktur beziehungsweise von Schichten einer 3D-Struktur in einem 3D-Drucker anzugeben, womit ein sicherer und exakter Aufbau der Schichten bei einem 3D-Druck-Verfahren erfolgt.
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Insbesondere soll die Qualität des 3D-Drucks in kritischen Bereichen, in welchen ein Aufreißen oder ein Verschieben von Teilstrukturen der 3D-Struktur in einer aktuell aufzubauenden Schicht oder einer unter dieser Schicht liegenden Schicht erfolgen kann, sichergestellt werden.
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 der selbstständigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Vorgesehen ist es, dass das Verfahren zum Erzeugen einer 3D-Struktur in einem 3D-Drucker in allen 3D-Druckern beziehungsweise 3D-Druckmaschinen zur Anwendung kommt, in welchen ein Substratauftrag und/oder ein Fluidauftrag erfolgt, insbesondere in 3D-Druckern beziehungsweise 3D-Druckmaschinen, bei welchen der Aufbau der 3D-Struktur computergesteuert erfolgt.
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Derartige 3D-Drucker verfügen über eine den Aufbau der Schichten beim 3D-Druck steuernde Steuereinheit, welcher in einer maschinenlesbaren Form beziehungsweise einem maschinenlesbaren Kode Steuerbefehle übermittelt werden.
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Ein derartiger, die Erzeugung der Schichten beim 3D-Druck steuernder, maschinenlesbarer Kode mit Steuerbefehle kann aus Vorgaben für die zu druckenden Bauteile oder Werkstücke von einem rechnerunterstützten Konstruktionssystem (CAD) erzeugt und an die Steuereinheit des 3D-Druckers übertragen werden. Dieser maschinenlesbare Kode ist üblicherweise ein digitaler Kode, welcher üblichen Standards beziehungsweise Normen, wie beispielsweise der internationalen Norm ICE 61131 oder der internationalen Norm ICE 61499, entspricht.
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Vorgesehen ist es, dass eine Analyse der zu erzeugenden 3D-Struktur dahingehend erfolgt, dass sogenannte kritische Bereiche innerhalb der zu erzeugenden 3D-Struktur beziehungsweise innerhalb der Schichten der zu erzeugenden 3D-Struktur aufgefunden werden.
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Bei dieser Analyse werden insbesondere Bereiche als kritische Bereiche eingestuft, in welchen die Gefahr besteht, dass beim Auftragen der aktuellen Schicht Fehler in der zu erzeugenden 3D-Struktur entstehen. Hierbei wird unter Fehlern in der zu erzeugenden 3D-Struktur insbesondere ein Aufreißen und/oder ein Verschieben von Bereichen beziehungsweise Teilbereichen der zu erzeugenden 3D-Struktur in einer oder mehreren Schichten verstanden.
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Als kritische Bereiche werden Bereiche eingestuft, in welchen ein Aufbringen einer Teilstruktur der zu erzeugenden 3D-Struktur direkt auf der Oberfläche eines Substrats erfolgt, da in diesem Fall eine unzureichende Haftung zwischen der aufzubringenden Teilstruktur und dem Substrat auftreten kann. Hierbei ist das Substrat eine Fläche, auf welcher die zu erzeugende 3D-Struktur schichtweise aufgebaut wird und welche auch als Baufeld beziehungsweise Baubett eines 3D-Druckers bezeichnet wird.
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Derartige kritische Bereiche sind auch Bereiche, in welchen ein Aufbringen einer Teilstruktur der zu erzeugenden 3D-Struktur auf kleinen Teilstrukturen einer darunterliegenden Schicht erfolgen soll. Derartige kleine Teilstrukturen entstehen beispielsweise, wenn Abmessungen der in Schichten übereinander angeordneten Teilstrukturen derart klein sind, dass bei einem beispielsweise stapelartigen Aufbau dieser Teilstrukturen nur geringe mechanische Festigkeiten zu erwarten sind. Derartige geringe Festigkeiten weisen Teilstrukturen mit geringstmöglichen Abmessungen beispielsweise im Bereich von einer Länge von 0,1 mm und einer Breite von 0,1 mm bis hin zu Abmessungen im Bereich von einer Länge von 5 mm oder mehr und einer Breite von 5 mm oder mehr auf. Diese Abmessungen sind vom Formstoff, der Verarbeitungsgeschwindigkeit des Formstoffs und den Fluideigenschaften abhängig. Darüber hinaus können derartige kritische Bereiche auch einen Teil einer aktuellen Schicht umfassen oder eine komplette Schicht sein, beispielsweise bedingt durch die zu fertigende aufwendige beziehungsweise komplizierte 3D-Struktur.
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Hierbei muss die Länge natürlich nicht gleich mit der Breite der Teilstruktur sein. Insbesondere lange, aber sehr schmale Teilstrukturen im Bereich der angegebenen Abmessungen weisen ebenfalls eine geringe mechanische Festigkeit beim Aufbau auf. Hierbei kommt es auch auf die Ausrichtung derartiger schmaler und langer Strukturen an. Weist eine lange und schmale Teilstruktur, beispielsweise mit den Abmessungen einer Länge von 20 mm und einer Breite von 0,3 mm mit ihrer Längserstreckung in die Richtung, in welcher die Arbeitsmittel des 3D-Druckers über das Baufeld bewegt werden, so treten Probleme im Schichtaufbau beispielsweise nur am Anfang und am Ende dieser Teilstruktur auf, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit der Arbeitsmittel des 3D-Druckers über dem Baufeld zu groß ist.
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Derartige Arbeitsmittel des 3D-Druckers sind beispielsweise ein Abstreifelement wie ein Rakel, eine Klinge oder eine Schwingklinge.
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Für den Fall, dass diese längliche Teilstruktur mit ihrer Längserstreckung in einem Winkel von 90 Grad zu der Richtung, in welcher die Arbeitsmittel des 3D-Druckers über das Baufeld bewegt werden, ausgerichtet schichtweise aufgebaut werden soll, so treten Probleme im Schichtaufbau entlang des gesamten Bereichs dieser länglichen Teilstruktur auf, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit der Arbeitsmittel des 3D-Druckers über dem Baufeld zu groß ist.
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Ein weiterer kritischer Bereich ist ein Bereich, in welchem ein Aufbringen einer Teilstruktur der zu erzeugenden 3D-Struktur auf einem Untergrund erfolgt, welcher keinen ausreichenden Halt bietet für den Fall, dass die Bewegungsgeschwindigkeit der Arbeitsmittel des 3D-Druckers über dem Baufeld zu groß ist.
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Ein derartiger Untergrund ist das partikelförmige Baumaterial. Dieser Fall tritt ein, wenn nach dem Aufbau einer der mehreren Schichten der zu erzeugenden 3D-Struktur an einer Stelle über dem partikelförmigen Baumaterial eine Teilstruktur mittels selektiver Verfestigung beziehungsweise Verklebung des partikelförmigen Baumaterials an der Stelle dieser Teilstruktur erfolgt, da diese Teilstruktur noch keine Verbindung beziehungsweise Verbindungstelle zu der zu erzeugenden 3D-Struktur aufweist. Eine derartige Verbindung zur 3D-Struktur wird in diesem Fall erst im Verlauf des 3D-Druckverfahrens in einer später zu erzeugenden Schicht hergestellt, welche einen größeren Abstand zum Baubett aufweist.
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Darüber hinaus ist es möglich, weitere Kriterien für kritische Bereiche festzulegen und diese in der Analyse mit einzubeziehen.
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Wird bei der Analyse der zu erzeugenden 3D-Struktur ein kritischer Bereich im Strukturaufbau erkannt, werden Daten beziehungsweise Fahrdaten zu diesem erkannten kritischen Bereich erzeugt und gespeichert beziehungsweise dokumentiert. Diese Daten umfassen mindestens eine Information zur Lage beziehungsweise zu einer Position des erkannten kritischen Bereichs. Somit ist dessen Position auf oder über dem Baubett mit entsprechenden Koordinaten, beispielsweise in einer X-, einer Y- und einer Z-Richtung eines Koordinatensystems auf dem Baufeld, bekannt.
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Darüber hinaus können diese Daten neben den X- und Y-Koordinaten eines kritischen Bereichs oder einer in der aktuellen Schicht zu fertigenden Teilstruktur Informationen zu einer Außenkontur beziehungsweise Spurkurve der Teilstruktur und/oder deren Abmessung beziehungsweise Erstreckung beispielsweise mit einer Länge und einer Breite, auch als Bounding Box bezeichnet, umfassen.
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Vorgesehen ist es, die Daten beziehungsweise Fahrdaten der Analyse, also die erkannten kritischen Bereiche, an die Steuereinheit zu übermitteln. Eine derartige Übermittlung der Daten zu den erkannten kritischen Bereichen kann unabhängig oder mit den Daten, welche den schichtweisen Aufbau der 3D-Strucktur durch die Steuereinheit steuern, an die Steuereinheit erfolgen.
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Vorgesehen ist es, dass die Steuereinheit einen Vergleich der aktuellen Position des Aufbaus der 3D-Struktur mit den Positionsdaten der kritischen Bereiche durchführt und für den Fall, dass eine Übereinstimmung erkannt wird, die Bewegungsgeschwindigkeit der Arbeitsmittel des 3D-Druckers über dem Baufeld verändert.
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Diese Veränderung kann eine starke Verringerung der Bewegungsgeschwindigkeit in kritischen Bereichen oder besonders kritischen Bereichen sein. Alternativ kann diese Veränderung eine weniger starke Verringerung der Bewegungsgeschwindigkeit in weniger kritischen Bereichen sein.
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Zusätzlich zur Veränderung der Bewegungsgeschwindigkeit ist es vorgesehen, den Substrataustrag, also die Substratmenge des partikelförmigen Substrats, welche pro Fahrmeter über dem Baufeld aufgetragen wird, zu steuern beziehungsweise an die sich verändernde Bewegungsgeschwindigkeit anzupassen. Derart wird die Höhe des aufgetragenen partikelförmigen Substrats reguliert beziehungsweise konstant gehalten.
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Vorgesehen ist es auch, dass ein derartiger Vergleich mit einem zeitlichen Vorlauf erfolgt und die Bewegungsgeschwindigkeit der Arbeitsmittel des 3D-Druckers über dem Baufeld bereits kurz vor dem Erreichen eines kritischen Bereichs verringert wird. Hierbei kann eine Zeit für diesen Vorlauf bestimmt werden. Alternativ kann eine Entfernung bestimmt werden, in welcher vor dem Erreichen eines kritischen Bereichs die Bewegungsgeschwindigkeit verringert wird.
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Für den Fall, dass die Bewegungsgeschwindigkeit der Arbeitsmittel des 3D-Druckers über dem Baufeld unter einer festgelegten Geschwindigkeitsgrenze liegt, ist es vorgesehen, keine Verringerung der Bewegungsgeschwindigkeit zu bewirken.
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Ebenfalls vorgesehen ist es, dass die Steuereinheit durch ihren Vergleich der aktuellen Position des Aufbaus der 3D-Struktur mit den Positionsdaten der kritischen Bereiche erkennt, wann ein derartiger kritischer Bereich verlassen wird. In diesem Fall kann die Bewegungsgeschwindigkeit der Arbeitsmittel des 3D-Druckers über dem Baufeld wieder verändert, beispielsweise erhöht werden. Eine derartige Erhöhung der Bewegungsgeschwindigkeit kann fortgesetzt werden, bis die Bewegungsgeschwindigkeit, mit welcher sich die Arbeitsmittel des 3D-Druckers vor Erreichen des kritischen Bereichs bewegt haben, wieder erreicht worden ist. Alternativ kann die Erhöhung der Bewegungsgeschwindigkeit fortgesetzt werden, bis eine maximal mögliche Bewegungsgeschwindigkeit der Arbeitsmittel erreicht worden ist.
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Weiterhin vorgesehen ist es, dass bei der Analyse der kritischen Bereiche ein Maß für eine Wahrscheinlichkeit eines Auftretens von Fehlern im dreidimensionalen Endprodukt durch diesen kritischen Bereich bestimmt wird. Für den Fall, dass diese Wahrscheinlichkeit groß ist, ist es vorgesehen, die Bewegungsgeschwindigkeit der Arbeitsmittel des 3D-Druckers über dem Baufeld mehr zu reduzieren als für den Fall einer geringeren Wahrscheinlichkeit. Somit können besonders sensible Teilbereiche der 3D-Struktur sicher erzeugt werden, wobei in weniger sensiblen Teilbereichen eine kleinere Verringerung der Bewegungsgeschwindigkeit der Arbeitsmittel einen zeitlichen Vorteil bei der Erzeugung der 3D-Struktur ermöglicht.
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Vorgesehen ist es auch, dass mit einer Veränderung der Bewegungsgeschwindigkeit der Arbeitsmittel eine entsprechende Anpassung von sogenannten Substratauftragsparameter vorgenommen wird. Hierbei wird beispielsweise eine Menge eines auf eine Schicht aufzutragenden partikelförmigen Substrats geschwindigkeitsabhängig beeinflusst. So wird mit einer zunehmenden Geschwindigkeit die Menge des aufzutragenden partikelförmigen Substrats pro Zeiteinheit erhöht, um eine gleichbleibende Schichtdicke des partikelförmigen Substrats zu erreichen und umgekehrt.
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Die zuvor erläuterten Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sind nach sorgfältigem Studium der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der hier bevorzugten, nicht einschränkenden Beispielausgestaltungen der Erfindung mit der zugehörigen Zeichnung besser zu verstehen und zu bewerten, welche zeigt:
- 1: einen beispielhaften Verfahrensablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erzeugen einer 3D-Struktur in einem 3D-Drucker.
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In der 1 ist ein beispielhafter Verfahrensablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erzeugen einer 3D-Struktur in einem 3D-Drucker dargestellt.
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In einem Schritt 1 startet das Verfahren zum Erzeugen einer 3D-Struktur beziehungsweise von Schichten einer 3D-Strucktur in einem 3D-Drucker.
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In einem zweiten Schritt 2 wird die Analyse der zu erzeugenden 3D-Struktur dahingehend durchgeführt, dass sogenannte kritische Bereiche innerhalb der zu erzeugenden 3D-Struktur beziehungsweise innerhalb der Schichten der zu erzeugenden 3D-Struktur aufgefunden werden. Die der Analyse zugrundeliegenden Daten zur Erzeugung der 3D-Struktur können beispielsweise mittels eines rechnerunterstützten Konstruktionssystems erzeugt werden und liegen in einer maschinenlesbaren Form wie einem digitalen Kode vor.
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Bei dieser Analyse werden kritische Bereiche, also mechanisch anfällige Bereiche, in welchen ein Aufreißen oder ein Verschieben von Teilstrukturen nach den oben aufgeführten Beispielen erfolgen kann, ermittelt. Zu diesen Bereichen werden im Schritt 3 Positionsdaten bestimmt und gespeichert. Diese Positionsdaten können beispielsweise einer X-, einer Y- und einer Z-Richtung eines Koordinatensystems auf dem Baufeld entsprechen. Alternativ kann auch nur eine X- und eine Y-Koordinate über dem Baufeld und eine Nummer für die entsprechende Schicht, in welcher der aufgefundene kritische Bereich liegt, bestimmt werden.
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Werden im Schritt 2 bei der Analyse der zu erzeugenden 3D-Struktur keine kritischen Bereiche ermittelt, wird das Verfahren zum Erzeugen einer 3D-Struktur im Schritt 6 beendet. Parallel hierzu erfolgt der 3D-Druck, gesteuert mittels einer Steuereinheit, welche die vom rechnerunterstützten Konstruktionssystem erzeugten maschinenlesbaren Daten umsetzt und den 3D-Druck steuert.
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Die im Schritt 3 bestimmten Positionsdaten werden an die den 3D-Druck steuernde Steuereinheit, wie beispielsweise eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), übertragen und fließen in den Steuerungsablauf des 3D-Drucks entsprechend ein.
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Wird im Schritt 4 bei der Erzeugung eines 3D-Drucks eine Position erreicht, welche bei der vorhergehenden Analyse als kritischer Bereich ausgewiesen wurde, wird durch die Steuereinheit die Bewegungsgeschwindigkeit der Arbeitsmittel des 3D-Druckers über dem Baufeld im Schritt 5 verändert beziehungsweise verringert.
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Diese Verringerung der Bewegungsgeschwindigkeit der Arbeitsmittel kann bereits kurz vor dem Erreichen eines kritischen Bereichs im Schritt 5 erfolgen. Nach dem Verlassen eines kritischen Bereichs wird die Bewegungsgeschwindigkeit der Arbeitsmittel im Schritt 5 wieder erhöht, wobei auch diese Erhöhung der Geschwindigkeit zeitlich verzögert erfolgen kann.
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Die Erhöhung der Bewegungsgeschwindigkeit der Arbeitsmittel erfolgt beispielsweise solange, bis die vor dem Erreichen des kritischen Bereichs gefahrene Geschwindigkeit oder eine maximal mögliche Geschwindigkeit erreicht worden ist.
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Parallel zur Steuerung der Bewegungsgeschwindigkeit der Arbeitsmittel des 3D-Druckers über dem Baufeld durch die Steuereinheit werden Parameter, welche mit einer Veränderung der Bewegungsgeschwindigkeit zusammenhängen, wie beispielsweise die Menge des pro Zeiteinheit auf eine Schicht aufzutragenden partikelförmigen Materials oder eine Andruckkraft einer Klinge, mit welcher das partikelförmige Material angezogen und/oder verfestigt werden kann, durch die Steuereinheit geschwindigkeitsabhängig angepasst.
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Alternativ ist es möglich, dass die Bewegungsgeschwindigkeit der Arbeitsmittel durch die Steuereinheit für einen Bereich, welcher sich räumlich weit über einen kritischen Bereich erstreckt, reduziert wird.
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Ebenso ist es möglich, die Bewegungsgeschwindigkeit der Arbeitsmittel für die gesamte aktuelle Schicht zu verringern, wenn in dieser Schicht ein oder mehrere kritische Bereiche bei der Analyse aufgefunden worden sind.
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Weiterhin möglich ist es, die Bewegungsgeschwindigkeit der Arbeitsmittel für die gesamte aktuelle Schicht zu verringern, wenn eine bestimmte Anzahl von kritischen Bereichen analysiert worden ist, um derart beispielsweise eine kontinuierlichere Bewegung der Arbeitsmittel des 3D-Druckers über dem Baufeld sicherzustellen.
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Mit der Fertigstellung des 3D-Drucks wird das Verfahren zum Erzeugen einer 3D-Struktur im Schritt 6 beendet.
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In einem Beispiel kann eine derartige Bewegungsgeschwindigkeit der Arbeitsmittel des 3D-Druckers über dem Baufeld 1000mm/s betragen, während die Bewegungsgeschwindigkeit der Arbeitsmittel in beziehungsweise vor kritischen Bereichen auf 300mm/s reduziert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Start
- 2
- Analyse der zu erzeugenden 3D-Struktur
- 3
- Positionsdaten bestimmen und speichern
- 4
- Erzeugung 3D-Druck
- 5
- Steuerung der Bewegungsgeschwindigkeit
- 6
- Ende
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005022308 A1 [0008]
- WO 2016/095888 A1 [0011]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Norm ICE 61131 [0025]
- Norm ICE 61499 [0025]
