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Die Erfindung betrifft eine Extrusionseinrichtung zur extrusionsbasierten Herstellung wenigstens eines dreidimensionalen Objekts, umfassend wenigstens eine Extrusionseinheit, welche zum Aufschmelzen eines Extrusionsmaterials und/oder zum Aufbringen eines aufgeschmolzenen Extrusionsmaterials auf einen Untergrund eingerichtet ist.
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Eine derartige Extrusionseinrichtung zur extrusionsbasierten Herstellung dreidimensionaler Objekte ist aus dem Stand der Technik dem Grunde nach bekannt.
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Die Extrusionseinheit einer entsprechenden Extrusionseinrichtung umfasst typischerweise eine Extruderkammer, eine in der in der Extruderkammer angeordnete, eine Extruderachse definierende Extruderschnecke sowie einen Austrittsbereich, über welchen vermittels der Extrusionseinheit aufgeschmolzenes Extrusionsmaterial auf einen Untergrund austragbar ist, wobei der Austrittsbereich wenigstens eine Austrittsöffnung, über welche vermittels der Extrusionseinheit aufgeschmolzenes Extrusionsmaterial auf einen Untergrund austragbar ist, aufweist.
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Ein jeweiliger Austrittsbereich ist typischerweise mit einer der Austrittsöffnung zugeordneten Verschlusseinrichtung versehen, über welche sich die Austrittsöffnung bedarfsweise verschließen lässt. Der Verschluss einer entsprechenden Austrittsöffnung kann z. B. erforderlich sein, um ein unerwünschtes Austreten von aufgeschmolzenem Extrusionsmaterial aus der Austrittsöffnung zu verhindern.
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Entsprechende Verschlusseinrichtungen sind bis dato regelmäßig als vergleichsweise komplex konstruierte Baugruppen ausgeführt, was in einer konstruktiv aufwändigen Konfiguration entsprechender Extrusionseinheiten resultiert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Extrusionseinrichtung mit einer demgegenüber einfachen, gleichwohl zuverlässigen bedarfsweisen Verschlussmöglichkeit einer entsprechenden Austrittsöffnung anzugeben.
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Die Aufgabe wird durch eine Extrusionseinrichtung zur extrusionsbasierten Herstellung wenigstens eines dreidimensionalen Objekts gemäß Anspruch 1 gelöst. Die hierzu abhängigen Ansprüche betreffen mögliche Ausführungsformen der Extrusionseinrichtung.
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Ein erster Aspekt der hierin beschriebenen Erfindung betrifft eine Extrusionseinrichtung zur extrusionsbasierten Herstellung wenigstens eines dreidimensionalen Objekts. Die Extrusionseinrichtung ist sonach zur extrusionsbasierten Herstellung wenigstens eines dreidimensionalen Objekts eingerichtet. Im Besonderen ist die Extrusionseinrichtung zur zumindest abschnittsweisen, gegebenenfalls vollständigen, lagen- bzw. schichtweisen extrusionsbasierten Herstellung eines entsprechenden dreidimensionalen Objekts eingerichtet; die extrusionsbasierte Herstellung eines entsprechenden dreidimensionalen Objekts kann vermittels der Extrusionseinrichtung sonach zumindest abschnittsweise, gegebenenfalls vollständig, lagen- bzw. schichtweise erfolgen.
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Unter dem Begriff „Objekt“ kann grundsätzlich jedweder dreidimensionale Gegenstand oder jedweder Abschnitt eines dreidimensionalen Gegenstands verstanden werden. Ein dreidimensionaler Gegenstand kann z. B. ein technisches Bauelement oder eine technische Bauelementgruppe sein. Ein Abschnitt eines dreidimensionalen Gegenstands kann entsprechend ein Abschnitt eines technischen Bauelements oder ein Abschnitt einer technischen Bauelementgruppe sein.
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Die Extrusionseinrichtung ist entsprechend zur extrusionsbasierten Verarbeitung wenigstens eines Extrusionsmaterials, d. h. zur Extrusion wenigstens eines Extrusionsmaterials auf einen Untergrund, eingerichtet. Unter einem Extrusionsmaterial ist typischerweise ein extrudierbares bzw. extrusionsfähiges Kunststoffmaterial zu verstehen. Bei einem vermittels der Extrusionseinrichtung verarbeitbaren Extrusionsmaterial handelt es sich sonach typischerweise um ein extrudierbares bzw. extrusionsfähiges Kunststoffmaterial. Der Begriff „Kunststoffmaterial“ kann auch Mischungen wenigstens zweier chemisch unterschiedlicher Kunststoffmaterialien und/oder Mischungen wenigstens eines Kunststoffmaterials mit wenigstens einem weiteren Material, wie z. B. einem Füllstoffmaterial, beinhalten.
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Die Extrusionseinrichtung umfasst wenigstens eine Extrusionseinheit, welche zum Aufschmelzen bzw. Plastifizieren eines Extrusionsmaterials und zum Aufbringen eines aufgeschmolzenen Extrusionsmaterials auf einen Untergrund, d. h. insbesondere auf eine Bauplatte, auf ein Objekt, oder auf eine bereits auf einen Untergrund aufgebrachte Lage bzw. Schicht des oder eines Extrusionsmaterials, eingerichtet ist. Die Extrusionseinheit ist insbesondere eingerichtet, ein aufgeschmolzenes Extrusionsmaterial kontinuierlich, d. h. z. B. in einer kontinuierlichen Materialbahn bzw. in einem kontinuierlichen Materialstrang, oder diskontinuierlich, d. h. z. B. in einer diskontinuierlichen Materialbahn bzw. in einem diskontinuierlichen Materialstrang bzw. in mehreren diskreten Materialportionen, auf einen Untergrund aufzubringen.
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Die Extrusionseinheit kann in wenigstens einem translatorischen und/oder rotatorischen Bewegungsfreiheitsgrad relativ zu einem Untergrund und/oder zu einem Objekt bewegbar gelagert sein. Der Extrusionseinheit kann sonach eine, insbesondere motorische, Antriebseinrichtung zugeordnet sein, über welche sich eine die Extrusionseinheit in eine translatorische und/oder rotatorische Bewegung relativ zu einem Untergrund und/oder zu einem Objekt versetzende Antriebskraft bzw. ein entsprechendes Antriebsmoment erzeugen lässt. Eine entsprechende Antriebseinrichtung kann Bestandteil einer Lagerungseinrichtung, welche zur bewegbaren Lagerung der Extrusionseinheit in wenigstens einem translatorischen und/oder rotatorischen Bewegungsfreiheitsgrad relativ zu einem Untergrund und/oder zu einem Objekt eingerichtet ist, sein. Eine entsprechende Lagerungseinrichtung kann sonach z. B. als ein- oder mehrachsige Robotereinrichtung ausgebildet sein oder eine solche umfassen.
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Die Extrusionseinheit umfasst als wesentliche Bestandteile eine Extruderkammer, wenigstens eine in der Extruderkammer angeordnete, eine Extruderachse definierende Extruderschnecke sowie einen Austrittsbereich, über welchen vermittels der Extrusionseinheit aufgeschmolzenes Extrusionsmaterial auf einen Untergrund austragbar ist, wobei der Austrittsbereich wenigstens eine, insbesondere düsenartige bzw. -förmige, Austrittsöffnung, über welche vermittels der Extrusionseinheit aufgeschmolzenes Extrusionsmaterial auf einen Untergrund austragbar ist, aufweist. Die vorgenannten Bestandteile der Extrusionseinheit sind unter Ausbildung einer Extrusionseinheitbaugruppe miteinander koppelbar bzw. im Betrieb der Extrusionseinrichtung miteinander gekoppelt.
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Die Extruderkammer ist typischerweise durch eine die Extruderkammer begrenzende bzw. definierende ein- oder mehrteilige Extruderkammerbaugruppe gebildet. Die Extruderkammer kann sonach ein- oder mehrteilig ausgebildet sein. Die Extruderkammerbaugruppe umfasst typischerweise eine oder mehrere die Extruderkammer begrenzende bzw. definierende Extruderkammerwandungen. Die Extruderkammer kann unterschiedlich funktionalisierte Bereiche bzw. Zonen, wie z. B. einen Befüllbereich, in welchem ein Befüllen der Extruderkammer mit aufzuschmelzendem Extrusionsmaterial erfolgt, einen Aufschmelzbereich, in welchem das Aufschmelzen des in die Extruderkammer gefüllten aufzuschmelzenden Extrusionsmaterials erfolgt, sowie einen Austrags- oder Austrittsbereich, über welchen vermittels der Extrusionseinheit aufgeschmolzenes Extrusionsmaterial auf einen Untergrund austragbar ist, aufweisen. Entsprechende durch jeweilige unterschiedliche funktionalisierte Bereiche bzw. Zonen abgebildete Funktionen, wie z. B. Befüllen, Aufschmelzen, Austragen, können sonach räumlich getrennt voneinander erfolgen.
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Der Austrittsbereich kann in einem Düsenabschnitt der Extruderkammer(baugruppe) angeordnet oder ausgebildet sein. Ein entsprechender Düsenabschnitt kann jedoch in Form eines, insbesondere adapterartigen bzw. -förmigen, Düsenbauteils auch als gesonderte(s) Bauteil(gruppe) an der Extruderkammer(baugruppe) ankoppelbar bzw. angekoppelt sein. Der Austrittsbereich nebst der diesem zugehörigen Austrittsöffnung können sonach als jeweilige Bestandteile eines Düsenbauteils auch als gesonderte an die Extruderkammer(baugruppe) ankoppelbare Baugruppe ausgebildet sein.
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Der Extrusionseinheit kann sonach wenigstens ein Düsenbauteil zuordenbar oder zugeordnet sein, welches sich, z. B. adapterartig bzw. -förmig, insbesondere an ein freies Ende, der Extruderkammer(baugruppe) ankoppeln lässt. Das Düsenbauteil und die Extruderkammer(baugruppe) können hierfür, z. B. mechanische, Kopplungsschnittstellen umfassen, welche eingerichtet sind, unter Ausbildung einer Ankopplung des Düsenbauteils an die Extruderkammer(baugruppe) zusammenzuwirken. Entsprechende Kopplungsschnittstellen können z. B. eine form- und/oder kraftschlüssige Kopplung des Düsenbauteils an die Extruderkammer(baugruppe) bewirken.
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Der Austrittsbereich kann in allen Ausführungsformen mit einer eine eine Verdichtungswirkung auf in diesem befindliches aufgeschmolzenes Extrusionsmaterial ausübenden geometrisch-konstruktiven Konfiguration ausgebildet sein. Der Austrittsbereich kann sonach aufgrund seiner geometrisch-konstruktiven Konfiguration eine Verdichtungswirkung auf in diesem befindliches aufgeschmolzenes Extrusionsmaterial ausüben. Dies kann z. B. durch eine querschnittlich betrachtet sich in Richtung der Austrittsöffnung verjüngende Geometrie realisiert sein; der Austrittsbereich kann sonach mit einer sich in seinem Querschnitt in Richtung der Austrittsöffnung verjüngenden geometrisch-konstruktiven Konfiguration ausgebildet sein. Die Verdichtungswirkung kann konkret z. B. durch einen kegelstumpfartig bzw. -förmig ausgebildeten Austrittsbereich realisiert sein; der Austrittsbereich kann sonach z. B. kegelstumpfartig bzw. -förmig ausgebildet sein.
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Die Austrittsöffnung kann in allen Ausführungsformen durch Wandungen eines das, insbesondere im Betrieb der Extrusionseinrichtung einem Untergrund zugewandte, freie Ende des Austrittsbereichs bildenden hohlzylindrischen Abschnitts des Austrittsbereichs begrenzt bzw. definiert sein.
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Der Extruderkammer kann wenigstens eine Temperiereinrichtung zugeordnet sein, über welche sich die Extruderkammer zumindest abschnittsweise, gegebenenfalls vollständig, auf wenigstens eine bestimmte Temperatur bzw. einen bestimmten Temperaturbereich temperieren lässt.
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In der Extruderkammer ist wenigstens eine Extruderschnecke angeordnet. Die Extruderschnecke definiert eine Extruderachse. Die Extruderschnecke weist typischerweise ein dem Austrittsbereich zugewandtes Ende - dieses Ende der Extruderschnecke kann auch als distales Ende der Extruderschnecke bezeichnet bzw. erachtet werden - und ein dem Austrittsbereich abgewandtes Ende - dieses Ende der Extruderschnecke kann auch als proximales Ende der Extruderschnecke bezeichnet bzw. erachtet werden - auf.
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Die Extruderschnecke kann einen oder mehrere unterschiedlich funktionalisierte Abschnitte bzw. Zonen, wie z. B. eine Einzugszone, über welche ein Einziehen von aufzuschmelzendem Extrusionsmaterial in die Extruderkammer erfolgt, eine Kompressionszone, über welche eine Verdichtung des (typischerweise zumindest teilweise aufgeschmolzenen) Extrusionsmaterials erfolgt, sowie eine Homogenisier- bzw. Meteringzone, über welche ein Homogenisieren des (typischerweise vollständig) aufgeschmolzenen Extrusionsmaterials erfolgt, aufweisen. Die Extruderschnecke kann sonach z. B. als so genannte Drei-Zonen-Schnecke ausgebildet sein.
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Denkbar ist es jedoch gleichermaßen, dass die Extruderschnecke als eine Dosierschnecke ausgebildet ist, die eingerichtet ist, bereits aufgeschmolzenes Extrusionsmaterial, insbesondere möglichst fördersteif, durch eine entsprechende Austrittsöffnung zu fördern.
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Für alle Ausführungsformen der Extruderschnecke gilt, dass diese ein- oder mehrteilig ausgebildet sein kann. Eine einteilig ausgebildete Extruderschnecke ist typischerweise aus einem einzigen, die gesamte Extruderschnecke abbildenden Extruderschneckensegment gefertigt bzw. umfasst ein einziges solches Extruderschneckensegment. Eine mehrteilig ausgebildete Extruderschnecke ist typischerweise aus mehreren, jeweils einen Teil der Extruderschnecke abbildende Extruderschneckensegmenten gefertigt bzw. umfasst mehrere solche Extrudersch neckenseg mente.
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Zur Förderung von Extrusionsmaterial entlang der Extruderachse, d. h. insbesondere entlang der Exruderachse in Richtung des Austrittsbereichs der Extrusionseinheit, ist die Extruderschnecke typischerweise zumindest in eine Drehbewegung um die Extruderachse versetzbar; die Extruderschnecke ist sonach typischerweise zumindest drehbar um die Extruderachse gelagert. Der Extruderschnecke kann sonach eine, insbesondere motorische, Antriebseinrichtung zugeordnet sein, über welche sich zumindest eine die Extruderschnecke in eine rotatorische Bewegung um die Extruderachse versetzende Antriebskraft bzw. ein entsprechendes Antriebsmoment erzeugen lässt.
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Wie eingangs erwähnt, kann ein bedarfsweiser Verschluss der Austrittsöffnung erforderlich sein, etwa um ein unerwünschtes Austreten von aufgeschmolzenem Extrusionsmaterial aus der Austrittsöffnung zu verhindern. Der bedarfsweise Verschluss der Austrittsöffnung ist bei der Extrusionseinrichtung durch eine Bewegung der Extruderschnecke relativ zu der Austrittsöffnung gelöst, was eine einfache sowie gleichwohl zuverlässige bedarfsweise Verschlussmöglichkeit der Austrittsöffnung darstellt.
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Die Extrusionseinrichtung zeichnet sich sonach dadurch aus, die Extruderschnecke zwischen wenigstens einer Schließstellung, in welcher diese derart relativ zu der Austrittsöffnung bewegt ist, dass ein Austreten von aufgeschmolzenem Extrusionsmaterial aus der Austrittsöffnung nicht möglich ist, und wenigstens einer Offenstellung, in welcher ein Austreten von aufgeschmolzenem Extrusionsmaterial aus der Austrittsöffnung möglich ist, bewegbar gelagert ist. Die Extruderschnecke, d. h. insbesondere ein der Austrittsöffnung zugewandter Extruderschneckenabschnitt, ist in der Schließstellung sonach derart relativ zu der Austrittsöffnung bewegt bzw. der Austrittsöffnung angenähert, dass ein Austreten von aufgeschmolzenem Extrusionsmaterial aus der Austrittsöffnung nicht möglich ist, mithin die Austrittsöffnung verschlossen ist, d. h. keinen Durchgang für aufgeschmolzenes Extrusionsmaterial durch die Austrittsöffnung gewährt, und in der Offenstellung derart relativ zu der Austrittsöffnung bewegt bzw. von der Austrittsöffnung entfernt, dass ein Austreten von aufgeschmolzenem Extrusionsmaterial aus der Austrittsöffnung möglich ist, mithin die Austrittsöffnung geöffnet ist, d. h. einen Durchgang für aufgeschmolzenes Extrusionsmaterial durch die Austrittsöffnung gewährt.
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Die vorstehenden Ausführungen zur Bewegbarkeit der Extruderschnecke gelten für die erwähnte Ausführungsform einer mehrteilig ausgebildeten Extruderschnecke analog; mithin kann wenigstens ein Extruderschneckensegment der Extruderschnecke relativ zu wenigstens einem anderen Extruderschneckensegment der Extruderschnecke bewegbar gelagert sein. Sämtliche weiteren Erläuterungen im Zusammenhang mit Bewegungen der Extruderschnecke gelten sonach analog für wenigstens ein relativ zu wenigstens einem weiteren Extruderschneckensegment bewegbar gelagertes Extrudersch neckenseg ment.
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Die Extruderschnecke ist in wenigstens einer durch wenigstens eine Bewegungsachse definierten Bewegungsbahn bewegbar gelagert, um in die Schließ- und in die Offenstellung, oder umgekehrt, bewegbar zu sein. Die Bewegungsbahn, entlang welcher die Extruderschnecke, insbesondere ausgehend von der Offenstellung, in die Schließstellung bewegbar ist, kann gleich oder ungleich zu der Bewegungsbahn, entlang welcher die Extruderschnecke, insbesondere ausgehend von der Schließstellung, in die Offenstellung bewegbar ist, sein.
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Die Extruderschnecke ist sonach nicht allein rotatorisch um die Extruderachse, sondern auch entlang der Bewegungsachse bewegbar gelagert. Bei der Bewegungsachse kann es sich ebenso um eine Translationsachse handeln. Die Translationsachse kann parallel zu der Extruderachse verlaufen oder mit der Extruderachse zusammenfallen; die Extruderschnecke kann sonach in oder parallel zu der Extruderachse bewegbar gelagert sein. Die translatorische Bewegung der Extruderschnecke entlang der Extruderachse stellt eine beispielhafte Bewegung der Extruderschnecke in der die Bewegungsbahn definierenden Bewegungsachse dar, es sind jedoch prinzipiell anders ausgerichtete Bewegungsachsen denkbar.
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Der Extruderschnecke ist typischerweise eine, insbesondere motorische, Antriebseinrichtung zugeordnet, über welche sich eine die Extruderschnecke in eine Bewegung zumindest entlang der Bewegungsachse versetzende Antriebskraft bzw. ein entsprechendes Antriebsmoment erzeugen lässt. Eine entsprechende Antriebseinrichtung kann insbesondere zur Erzeugung einer die Extrusionsschnecke in eine Bewegung in Richtung der Offen- oder Schließstellung und/oder zur Erzeugung einer die Extruderschnecke in der wenigstens einen Offenstellung oder der Schließstellung oder in einer zwischen der wenigstens einen Offenstellung und der Schließstellung liegenden Stellung haltenden Haltekraft eingerichtet sein.
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Handelt es sich bei der Bewegungsachse um eine Translationsachse, kann der Extruderschnecke eine, insbesondere motorische, Antriebseinrichtung zugeordnet sein, über welche sich eine die Extruderschnecke in eine translatorische Bewegung entlang der Bewegungsachse, d. h. z. B. entlang der Extruderachse, versetzende Antriebskraft bzw. ein entsprechendes Antriebsmoment erzeugen lässt. Es ist auch denkbar, dass eine der Extruderschnecke zugeordnete, insbesondere motorische, Antriebseinrichtung eingerichtet ist, sowohl eine die Extruderschnecke in eine rotatorische Bewegung um die Extruderachse als auch eine die Extruderschnecke in eine translatorische Bewegung entlang einer Translationsachse, d. h. z. B. der Extruderachse, versetzende Antriebskraft bzw. ein entsprechendes Antriebsmoment zu erzeugen.
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Handelt es sich bei der Bewegungsachse um eine Translationsachse, kann eine Bewegung der Extruderschnecke in Richtung der Schließstellung oder in die Schließstellung eine Bewegung der Extruderschnecke in Richtung der Austrittsöffnung erfordern. Eine Bewegung der Extruderschnecke in Richtung der Schließstellung oder in die Schließstellung kann sonach eine Bewegung der Extruderschnecke in Richtung der Austrittsöffnung sein.
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Grundsätzlich gilt - unabhängig von Art und Anzahl entsprechender Antriebseinrichtungen -, dass die Extruderschnecke in wenigstens zwei unterschiedlichen Bewegungsfreiheitsgraden, nämlich z. B. in einem rotatorischen Bewegungsfreiheitsgrad um die Extruderachse und in wenigstens einem weiteren Bewegungsfreiheitsgrad, d. h. z. B. in einem translatorischen Bewegungsfreiheitsgrad entlang der Extruderachse, bewegbar gelagert ist. Selbstverständlich sind kombinierte Bewegungen der Extruderschnecke in unterschiedlichen Bewegungsfreiheitsgraden, d. h. z. B. in rotatorischen und translatorischen Bewegungsfreiheitsgraden, denkbar.
Die Extruderschnecke, d. h. insbesondere ein der Austrittsöffnung zugewandter Extruderschneckenabschnitt, kann die Austrittsöffnung in der Schließstellung direkt oder indirekt verschließen.
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In der Variante eines direkten Verschlusses der Austrittsöffnung ist die Extruderschnecke in der Schließstellung derart relativ zu der Austrittsöffnung bewegt, dass ein Austreten von aufgeschmolzenem Extrusionsmaterial aus der Austrittsöffnung aufgrund der Ausrichtung und/oder Position der Extruderschnecke nicht möglich ist. Die Extruderschnecke kann hier z. B. direkt vor und/oder in der Austrittsöffnung angeordnet sein. In der Variante eines indirekten Verschlusses ist die Extruderschnecke in der Schließstellung derart relativ zu wenigstens einem zwischen die Extruderschnecke und die Austrittsöffnung geschaltet angeordneten Verschlussbauteil bewegt, dass ein Austreten von aufgeschmolzenem Extrusionsmaterial aus der Austrittsöffnung aufgrund der Ausrichtung und/oder Position des Verschlussbauteils nicht möglich ist. Das Verschlussbauteil kann hier z. B. direkt vor und/oder in der Austrittsöffnung angeordnet sein.
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Die zwischen die Austrittsöffnung und die Extruderschnecke geschaltete Anordnung des Verschlussbauteils resultiert typischerweise in einer Bewegungskopplung zwischen der Extruderschnecke und dem Verschlussbauteil; das Verschlussbauteil kann sonach mit der Extruderschnecke bewegungsgekoppelt sein. Die Bewegungskopplung kann konkret z. B. durch eine durch eine Bewegung der Extruderschnecke (in die Schließstellung) induzierte Schiebebewegung des Verschlussbauteils (in die Schließstellung) realisiert sein. Die Extruderschnecke, d. h. insbesondere ein der Austrittsöffnung zugewandter Extruderschneckenabschnitt, kann das Verschlussbauteil d. h. insbesondere einen der Austrittsöffnung abgewandten Verschlussbauteilabschnitt, schiebend kontaktieren, um die beschriebene Schiebebewegung des Verschlussbauteils zu realisieren.
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Ein entsprechendes Verschlussbauteil kann einen, z. B. scheibenartigen bzw. - förmigen, Grundkörper aufweisen, dessen Oberseite einen der Austrittsöffnung abgewandten Verschlussbauteilabschnitt bildet, und von dessen der Oberseite gegenüber liegenden Unterseite der der Austrittsöffnung zugewandte Verschlussbauteilabschnitt axial abragt. Der Grundkörper des Verschlussbauteils kann mit einer Anzahl an, z. B. bohrungsartigen bzw. -förmigen, Durchtrittsöffnungen versehen sein, über welche aufgeschmolzenes Extrusionsmaterial von der Oberseite des Verschlussbauteils durch den Grundkörper zu der Unterseite des Verschlussbauteils und umgekehrt, strömen kann.
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Ebenso ist es denkbar, dass die in dem Verschlussbauteil vorhandenen Durchtrittsöffnungen einem Druckausgleich des aufgeschmolzenen Extrusionsmaterials dienen. Das bei einem Bewegen der Extruderschnecke verdrängte aufgeschmolzene Extrusionsmaterial durch die sonach als Druckausgleichskanäle dienenden Durchtrittsöffnungen in ein entsprechend freigegebenes Volumen bewegt werden.
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Dem Verschlussbauteil, d. h. insbesondere dem der Austrittsöffnung zugewandten Verschlussbauteilabschnitt, kann wenigstens eine Dichteinrichtung zugeordnet sein, welche eine Abdichtung gegenüber der den Austrittsbereich innenseitig begrenzenden Wandung ermöglicht.
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Dem Verschlussbauteil kann wenigstens eine Führungseinrichtung zugeordnet sein, welche eine geführte axiale Bewegung des Verschlussbauteils ermöglicht. Eine entsprechende Führungseinrichtung kann ein oder mehrere unter Ausbildung einer geführten Bewegung des Verschlussbauteils, insbesondere formschlüssig, zusammenwirkende Führungselemente umfassen. Entsprechende Führungselemente können z. B. als Nut- oder Federelemente ausgebildet sein bzw. solche umfassen.
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Die Extruderschnecke kann in mehrere Offenstellungen bewegbar sein, welche sich in ihrem Öffnungsgrad unterscheiden. Entsprechend kann für die erwähnte Variante eines indirekten Verschlusses der Austrittsöffnung ein entsprechendes zwischen die Extruderschnecke und die Austrittsöffnung geschaltet angeordnetes Verschlussbauteil in mehrere Offenstellungen bewegbar sein, welche sich in ihrem Öffnungsgrad unterscheiden. Jeder Offenstellung kann ein bestimmter Materialausbringgrad, insbesondere ein bestimmter Materialausbringvolumenstrom, zuordenbar oder zugeordnet sein. Mithin lassen sich über unterschiedliche Öffnungsgrade unterschiedliche Dosierungen eines aus der Austrittsöffnung austretenden aufgeschmolzenen Extrusionsmaterials einstellen. Die Einstellung der Dosierungen eines aus der Austrittsöffnung austretenden aufgeschmolzenen Extrusionsmaterials kann dynamisch oder statisch erfolgen; der Bewegung der Extruderschnecke bzw. des zwischen die Extruderschnecke und die Austrittsöffnung geschaltet angeordneten Verschlussbauteils in jeweilige Offenstellungen kann über eine der Extrusionseinheit zuordenbare oder zugeordnete hardware- und/oder softwaremäßig implementierte Steuereinrichtung erfolgen, welche zur Erzeugung von den Antrieb der Extruderschnecke oder eines zwischen die Extruderschnecke und die Austrittsöffnung geschaltet angeordneten Verschlussbauteils steuernden Steuerinformationen eingerichtet ist. Die Extrusionseinrichtung kann sonach eine der Extrusionseinheit zuordenbare oder zugeordnete hardware- und/oder softwaremäßig implementierte Steuereinrichtung umfassen, welche zur Steuerung von Bewegungen der Extruderschnecke oder eines zwischen die Extruderschnecke und die Austrittsöffnung geschaltet angeordneten Verschlussbauteils in die Schließstellung und in eine oder mehrere Offenstellungen eingerichtet ist.
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Es wurde erwähnt, dass die Extruderschnecke, d. h. insbesondere ein der Austrittsöffnung zugewandter Extruderschneckenabschnitt, die Austrittsöffnung in der Schließstellung direkt verschließen kann. In dieser Variante kann die Extruderschnecke, d. h. insbesondere ein der Austrittsöffnung zugewandter Extruderschneckenabschnitt, in der Schließstellung zumindest abschnittsweise gegen wenigstens eine den Austrittsbereich innenseitig begrenzende Wandung bewegbar oder bewegt sein. Derart kann die Extruderschnecke, d. h. insbesondere ein der Austrittsöffnung zugewandter Extruderschneckenabschnitt, in der Schließstellung relativ zu der Austrittsöffnung bewegt bzw. der Austrittsöffnung angenähert sein, dass ein Austreten von aufgeschmolzenem Extrusionsmaterial aus der Austrittsöffnung nicht möglich ist.
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Analoges gilt für die Variante eines indirekten Verschlusses der Austrittsöffnung. In dieser Variante kann ein zwischen die Extruderschnecke, d. h. insbesondere einen der Austrittsöffnung zugewandten Extruderschneckenabschnitt, und die Austrittsöffnung geschaltet angeordnetes Verschlussbauteil in der Schließstellung zumindest abschnittsweise gegen wenigstens eine den Austrittsbereich innenseitig begrenzende Wandung bewegbar oder bewegt sein. Derart kann das Verschlussbauteil, d. h. insbesondere ein der Austrittsöffnung zugewandter Verschlussbauteilabschnitt, in der Schließstellung relativ zu der Austrittsöffnung bewegt bzw. der Austrittsöffnung angenähert sein, dass ein Austreten von aufgeschmolzenem Extrusionsmaterial aus der Austrittsöffnung nicht möglich ist.
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Um einen möglichst dichten Verschluss der Austrittsöffnung in der Schließstellung sicherzustellen, kann austrittsbereichsseitig wenigstens eine Anschlagfläche vorhanden sein, wobei die Extruderschnecke oder ein entsprechendes zwischen die Extruderschnecke und die Austrittsöffnung geschaltet angeordnetes Verschlussbauteil in der Schließstellung, die Austrittsöffnung zumindest abschnittsweise, gegebenenfalls vollständig, abdichtend gegen die Anschlagfläche bewegbar oder bewegt ist. Die Anschlagfläche kann insbesondere als ein Flächenabschnitt einer den Austrittsbereich innenseitig begrenzenden Wandung des Austrittsbereichs ausgebildet sein.
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Die Anschlagfläche kann konfiguriert sein, in der Schließstellung einen, insbesondere ventilsitzartigen, Sitz für die Extruderschnecke oder ein zwischen die Extruderschnecke und die Austrittsöffnung geschaltet angeordnetes Verschlussbauteil auszubilden. Die Anschlagfläche kann in geometrisch-konstruktiver Hinsicht sonach beschaffen sein, in der Schließstellung einen, insbesondere ventilsitzartigen, Sitz für die Extruderschnecke oder ein zwischen die Extruderschnecke und die Austrittsöffnung geschaltet angeordnetes Verschlussbauteil auszubilden. Die geometrisch-konstruktive Konfiguration der Anschlagfläche ist dabei typischerweise unter Berücksichtigung der geometrisch-konstruktiven Konfiguration der Extruderschnecke, d. h. insbesondere eines der Austrittsöffnung zugewandten Extruderschneckenabschnitts, bzw. eines zwischen die Extruderschnecke und die Austrittsöffnung geschaltet angeordneten Verschlussbauteils, d. h. insbesondere eines der Austrittsöffnung zugewandten Verschlussbauteilabschnitts, gewählt.
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Die Anschlagfläche kann z. B. ringartig bzw. -förmig ausgebildet sein. Die Anschlagfläche kann sonach z. B. durch einen ringartigen bzw. -förmigen Flächenabschnitt des Austrittsbereichs ausgebildet sein. Es sind prinzipiell andere geometrisch-konstruktive Konfigurationen der Anschlagfläche denkbar; die ringartige bzw. -förmige Konfiguration stellt jedoch eine vergleichsweise einfach realisierbare und somit praktikable Ausführungsform dar.
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Selbstverständlich kann an der Extruderschnecke, d. h. insbesondere an einem der Austrittsöffnung zugewandten Extruderschneckenabschnitt, bzw. an einem zwischen die Extruderschnecke und die Austrittsöffnung geschaltet angeordneten Verschlussbauteil, d. h. insbesondere einem der Austrittsöffnung zugewandten Verschlussbauteilabschnitt, eine zu der Anschlagfläche korrespondierende Gegenanschlagfläche angeordnet oder ausgebildet sein. Die Anschlagfläche und die Gegenanschlagfläche können konfiguriert sein, in der Schließstellung unter Ausbildung eines dichten Verschlusses der Austrittsöffnung zusammenzuwirken.
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Die Extruderschnecke oder ein zwischen die Extruderschnecke und die Austrittsöffnung geschaltet angeordnetes Verschlussbauteil kann im Bereich eines der Austrittsöffnung zugewandten freien Endes einen, insbesondere länglichen, Fortsatz - dieser kann z. B. als Verschlussstift erachtet oder bezeichnet werden - aufweisen, welcher in der Schließstellung zumindest abschnittsweise, gegebenenfalls vollständig, in einen durch Wandungen des Austrittsbereichs begrenzten, die Austrittsöffnung bildenden Austrittsraum eintaucht und diesen zumindest abschnittsweise, gegebenenfalls vollständig, verschließt. Die Extruderschnecke, d. h. insbesondere ein der Austrittsöffnung zugewandter Extruderschneckenabschnitt, oder ein zwischen die Extruderschnecke und die Austrittsöffnung geschaltet angeordnetes Verschlussbauteil, d. h. insbesondere ein der Austrittsöffnung zugewandter Verschlussbauteilabschnitt, kann sonach in geometrisch-konstruktiver Hinsicht derart konfiguriert sein, dass diese(s) in der Schließstellung, insbesondere passgenau, in einen durch Wandungen des Austrittsbereichs begrenzten, die Austrittsöffnung bildenden Austrittsraum eintaucht und diesen, insbesondere bedarfsweise, zumindest abschnittsweise, gegebenenfalls vollständig, verschließt. Derart kann z. B. ein typischerweise unerwünschtes „Nachtropfen“ von aufgeschmolzenem Extrusionsmaterial aus der Austrittsöffnung verhindert und ein etwaig vorhandener „Totraum“ reduziert werden.
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Ein zwischen die Extruderschnecke und die Austrittsöffnung geschaltet angeordnetes Verschlussbauteil, sofern vorhanden, kann über eine durch wenigstens ein Kraftbeaufschlagungselement auf dieses ausgeübte Kraft in eine Grundstellung bewegbar sein. Bei einem entsprechenden Kraftbeaufschlagungselement kann es sich z. B. um ein Federelement, d. h. insbesondere um Druck- oder Zugfederelement, handeln. Die Grundstellung des Verschlussbauteils kann z. B. durch im Bereich einer die Extruderkammer oder den Austrittsbereich innenseitig begrenzenden Wandungen angeordnete oder ausgebildete Anschlagelemente definiert sein. Die Grundstellung des Verschlussbauteils kann der Offenstellung entsprechen, in welcher das Verschlussbauteil nicht relativ zu der Austrittsöffnung bewegt ist, sodass ein Austritt von aufgeschmolzenem Extrusionsmaterial aus der Austrittsöffnung möglich ist. Das Verschlussbauteil ist aufgrund der erwähnten Bewegungskopplung mit der Extruderschnecke bei einer Bewegung der Extruderschnecke in Richtung der Schließstellung aus der Grundstellung in Richtung der Schließstellung bewegbar.
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Es wurde erwähnt, dass der Extruderschnecke typischerweise eine, insbesondere motorische, Antriebseinrichtung zugeordnet ist, über welche sich eine die Extruderschnecke in eine Bewegung zumindest entlang der Bewegungsachse versetzende Antriebskraft bzw. ein entsprechendes Antriebsmoment erzeugen lässt. Eine entsprechende Antriebseinrichtung ist jedoch nicht zwingend erforderlich, als sich bei einer entsprechend bewegbaren Lagerung der Extruderschnecke relativ zu der Extruderkammer auch durch die bei einer alleinigen Drehbewegung der Extruderschnecke erzeugte Förderbewegung des aufgeschmolzenen Extrusionsmaterials eine die Extruderschnecke in eine Bewegung entlang der Bewegungsachse versetzende Kraft auf die Extruderschnecke ausüben lässt. Die Extruderschnecke kann sonach in der Bewegungsachse bewegbar gelagert sein, sodass die bei einer alleinigen Drehbewegung der Extruderschnecke erzeugte Förderbewegung des aufgeschmolzenen Extrusionsmaterials eine die Extruderschnecke in eine Bewegung entlang der Bewegungsachse versetzende Kraft auf die Extruderschnecke ausübt. Das in Bewegung versetzte aufgeschmolzene Extrusionsmaterial bewegt die bewegbar gelagerte Extruderschnecke sonach mit; eine entsprechende Bewegung der Extruderschnecke kann je nach Drehrichtung der Extruderschnecke und somit je nach Förderrichtung des aufgeschmolzenen Extrusionsmaterials entweder eine Bewegung in die oder in Richtung der Schließstellung oder eine Bewegung in die oder in Richtung der Offenstellung sein.
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Sämtliche vorstehenden Ausführungen gelten analog für eine Variante der Extrusionseinheit mit mehreren Extruderschnecken und einer oder mehreren Austrittsöffnungen.
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Es wurde erwähnt, dass, sofern es sich bei der Bewegungsachse um eine Translationsachse handelt, eine Bewegung der Extruderschnecke in Richtung der Schließstellung oder in die Schließstellung eine Bewegung der Extruderschnecke in Richtung der Austrittsöffnung und somit in Richtung eines dem Austrittsbereich zugewandten bzw. diesen aufweisenden Endes der Extrusionseinheit - dieses Ende der Extrusionseinheit kann auch als distales Ende der Extrusionseinheit bezeichnet bzw. erachtet werden - erfordern kann.
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Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich, als auch Ausführungsformen denkbar sind, in welchen eine Bewegung der Extruderschnecke in Richtung der Schließstellung oder in die Schließstellung eine Bewegung der Extruderschnecke in Richtung eines dem Austrittsbereich abgewandten und somit den Austrittsbereich nicht aufweisenden Endes der Extrusionseinheit - dieses Ende der Extrusionseinheit kann auch als proximales Ende der Extrusionseinheit bezeichnet bzw. erachtet werden - erfordern kann. In derartigen Ausführungsformen kann die Extruderschnecke in der Schließstellung ein Verschließen der Extruderkammer, d. h. insbesondere eines dem Austrittsbereich vorgeschaltet angeordneten oder ausgebildeten Extruderkammerabschnitts, bewirken. Derart kann in der Schließstellung der Extruderschnecke eine Abdichtung der Extruderkammer, d. h. insbesondere eines dem Austrittsbereich vorgeschaltet angeordneten oder ausgebildeten Extruderkammerabschnitts, erreicht werden. Die Extruderschnecke ist in dieser Ausführungsform sonach derart konfiguriert, in der Schließstellung eine Abdichtung der Extruderkammer, d. h. insbesondere eines dem Austrittsbereich vorgeschaltet angeordneten oder ausgebildeten Extruderkammerabschnitts, zu bewirken.
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In derartigen Ausführungsform kann die Extruderschnecke in der Schließstellung zumindest abschnittsweise gegen wenigstens eine die Extruderkammer innenseitig begrenzende Wandung bewegbar oder bewegt sein. Aus der Bewegung der Extruderschnecke gegen die wenigstens eine die Extruderkammer innenseitig begrenzende Wandung ergibt sich die beschriebene Abdichtung der Extruderkammer.
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Die Extruderschnecke kann eine Anschlagfläche aufweisen, welche in der Schließstellung zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, gegen wenigstens eine die Extruderkammer innenseitig begrenzende Wandung bewegbar oder bewegt ist. Eine entsprechende Anschlagfläche kann z. B. in einem querschnittlich betrachtet gegenüber einem Grundkörper der Extruderschnecke radial (bezüglich der Extruderachse) erweiterten Extruderschneckenabschnitt angeordnet oder ausgebildet sein. Konkret kann eine entsprechende Anschlagfläche z. B. als eine einem der Austrittsöffnung zugewandten Ende der Extruderschnecke abgewandten Ende der Extruderschnecke zugewandte Schrägfläche konfiguriert sein.
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An der Extruderkammer, d. h. insbesondere an einer die Extruderkammer innenseitig begrenzenden Wandung, kann eine zu der Anschlagfläche korrespondierende Gegenanschlagfläche angeordnet oder ausgebildet sein. Die Anschlagfläche und die Gegenanschlagfläche können konfiguriert sein, in der Schließstellung unter Ausbildung eines dichten Verschlusses der Extruderkammer zusammenzuwirken. Konkret kann eine entsprechende Gegenanschlagfläche z. B. als eine einem der Austrittsöffnung zugewandten Ende der Extruderkammer zugewandte Schrägfläche konfiguriert sein.
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Die Extrusionseinrichtung kann in allen Ausführungsformen wenigstens eine hardware- und/oder softwaremäßig implementierte Regelungs- und/oder Steuerungseinrichtung umfassen, welche zur Regelung und/oder Steuerung des Betriebs der Extrusionseinheit eingerichtet ist. Die Regelungs- und/oder Steuerungseinrichtung kann, insbesondere im Sinne einer zentralen Regelungs- und/oder Steuerungseinrichtung, eingerichtet sein, auch den Betrieb einzelner, mehrerer oder sämtlicher weiterer Funktionseinheiten der Extrusionseinrichtung, d. h. z. B. den Betrieb jeweiliger Antriebseinrichtungen, zu regeln bzw. zu steuern.
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Ein weiterer Aspekt der hierin beschriebenen Erfindung betrifft ein Verfahren zur extrusionsbasierten Herstellung wenigstens eines dreidimensionalen Objekts. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass zur Durchführung des Verfahrens eine Extrusionseinrichtung gemäß dem ersten Aspekt der hierin beschriebenen Erfindung verwendet wird. Das Verfahren umfasst insbesondere die Schritte Aufschmelzen eines Extrusionsmaterials und Aufbringen eines aufgeschmolzenen Extrusionsmaterials auf einen Untergrund zur extrusionsbasierten Herstellung wenigstens eines dreidimensionalen Objekts. Sämtliche Ausführungen im Zusammenhang mit der Extrusionseinrichtung gelten analog für das Verfahren.
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen nochmals erläutert. Dabei zeigt:
- 1 - 6, 8 jeweils eine Prinzipdarstellung einer Extrusionseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 7 eine Prinzipdarstellung eines Verschlussbauteils gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
- 9 eine Prinzipdarstellung einer Extrusionseinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
- 1 zeigt eine Prinzipdarstellung einer Extrusionseinrichtung 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel in einer geschnittenen Ansicht.
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Die Extrusionseinrichtung 1 ist im Allgemeinen zur extrusionsbasierten Herstellung wenigstens eines dreidimensionalen Objekts (nicht gezeigt) eingerichtet. Im Besonderen ist die Extrusionseinrichtung 1 zur zumindest abschnittsweisen, gegebenenfalls vollständigen, lagen- bzw. schichtweisen Herstellung eines entsprechenden dreidimensionalen Objekts eingerichtet; die extrusionsbasierte Herstellung eines entsprechenden dreidimensionalen Objekts vermittels der Extrusionseinrichtung 1 kann sonach zumindest abschnittsweise, gegebenenfalls vollständig, lagen- bzw. schichtweise erfolgen.
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Die Extrusionseinrichtung 1 ist entsprechend zur extrusionsbasierten Verarbeitung von Extrusionsmaterial, d. h. zur Extrusion von Extrusionsmaterial, eingerichtet. Unter Extrusionsmaterial ist typischerweise extrudierbares bzw. extrusionsfähiges Kunststoffmaterial zu verstehen. Bei einem vermittels der Extrusionseinrichtung 1 verarbeitbaren Extrusionsmaterial handelt es sich sonach typischerweise um ein extrudierbares Kunststoffmaterial. Der Begriff „Kunststoffmaterial“ beinhaltet auch Mischungen wenigstens zweier chemisch unterschiedlicher Kunststoffmaterialien und/oder Mischungen wenigstens eines Kunststoffmaterials mit wenigstens einem weiteren Material, wie z. B. einem Füllstoffmaterial.
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Die Extrusionseinrichtung 1 umfasst wenigstens eine Extrusionseinheit 2, welche zum Aufschmelzen eines Extrusionsmaterials und zum Aufbringen eines aufgeschmolzenen Extrusionsmaterials auf einen Untergrund 3, d. h. insbesondere auf eine Bauplatte, auf ein Objekt, oder auf eine bereits auf einen Untergrund 3 aufgebrachte Lage bzw. Schicht des oder eines Extrusionsmaterials, eingerichtet ist. Die Extrusionseinheit 2 ist insbesondere eingerichtet, ein aufgeschmolzenes Extrusionsmaterial kontinuierlich, d. h. z. B. in einer kontinuierlichen Materialbahn bzw. in einem kontinuierlichen Materialstrang, oder diskontinuierlich, d. h. z. B. in einer diskontinuierlichen Materialbahn bzw. in einem diskontinuierlichen Materialstrang bzw. in mehreren diskreten Materialportionen, auf einen Untergrund 3 aufzubringen.
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Die Extrusionseinheit 2 kann in wenigstens einem translatorischen und/oder rotatorischen Bewegungsfreiheitsgrad relativ zu einem Untergrund 3 und/oder zu einem Objekt bewegbar gelagert sein. Der Extrusionseinheit 2 kann sonach eine, insbesondere motorische, Antriebseinrichtung (nicht gezeigt) zugeordnet sein, über welche sich eine die Extrusionseinheit 2 in eine translatorische und/oder rotatorische Bewegung relativ zu einem Untergrund 3 und/oder zu einem Objekt versetzende Antriebskraft bzw. ein entsprechendes Antriebsmoment erzeugen lässt. Eine entsprechende Antriebseinrichtung kann Bestandteil einer Lagerungseinrichtung (nicht gezeigt), welche zur bewegbaren Lagerung der Extrusionseinheit 2 in wenigstens einem translatorischen und/oder rotatorischen Bewegungsfreiheitsgrad relativ zu einem Untergrund 3 und/oder zu einem Objekt eingerichtet ist, sein. Eine entsprechende Lagerungseinrichtung kann sonach z. B. als ein- oder mehrachsige Robotereinrichtung ausgebildet sein oder eine solche umfassen.
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Die Extrusionseinheit 2 umfasst eine Extruderkammer 4, eine in der Extruderkammer 4 angeordnete, eine Extruderachse 5 definierende Extruderschnecke 6 sowie einen Austrittsbereich 7, über welchen vermittels der Extrusionseinheit 2 aufgeschmolzenes Extrusionsmaterial auf einen Untergrund 3 austragbar ist. Ersichtlich weist der Austrittsbereich 7 eine, insbesondere düsenartige bzw. -förmige, Austrittsöffnung 8 auf, über welche vermittels der Extrusionseinheit 2 aufgeschmolzenes Extrusionsmaterial auf einen Untergrund 3 austragbar ist. Die vorgenannten Bestandteile der Extrusionseinheit 2 sind ersichtlich unter Ausbildung einer Extrusionseinheitbaugruppe (nicht gesondert bezeichnet) miteinander koppelbar bzw. im Betrieb der Extrusionseinrichtung 1 miteinander gekoppelt.
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Die Extruderkammer 4 ist durch eine die Extruderkammer 4 begrenzende bzw. definierende ein- oder mehrteilige Extruderkammerbaugruppe 4.1 gebildet. Die typischerweise (hohl)zylindrisch konfigurierte Extruderkammer 4 kann sonach ein- oder mehrteilig ausgebildet sein. Die Extruderkammerbaugruppe 4.1 umfasst typischerweise eine oder mehrere die Extruderkammer 4 begrenzende bzw. definierende Extruderkammerwandungen 4.2. Die Extruderkammer 4 kann unterschiedlich funktionalisierte Bereiche bzw. Zonen, wie z. B. einen Befüllbereich (nicht gesondert bezeichnet bzw. gezeigt), in welchem ein Befüllen der Extruderkammer 4 mit aufzuschmelzendem Extrusionsmaterial erfolgt, einen Aufschmelzbereich (nicht gesondert bezeichnet bzw. gezeigt), in welchem das Aufschmelzen des in die Extruderkammer 4 gefüllten aufzuschmelzenden Extrusionsmaterials erfolgt, sowie den Austrags- oder Austrittsbereich 7, über welchen vermittels der Extrusionseinheit 2 aufgeschmolzenes Extrusionsmaterial auf einen Untergrund 3 austragbar ist, aufweisen.
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Die Austrittsöffnung 8 ist in allen in den Fig. gezeigten Ausführungsbeispielen rein exemplarisch als durch Wandungen eines das, insbesondere im Betrieb der Extrusionseinrichtung 1 einem Untergrund zugewandte, freie Ende des Austrittsbereichs 7 bildenden hohlzylindrischen Abschnitts des Austrittsbereichs 7 begrenzt bzw. definiert dargestellt.
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Anhand der Fig. ist ersichtlich, dass der Austrittsbereich 7 in einem Düsenabschnitt der Extruderkammer(baugruppe) angeordnet oder ausgebildet sein kann. Ein entsprechender Düsenabschnitt kann jedoch - wie in 1 durch die Linie 9 angedeutet - in Form eines, insbesondere adapterartigen bzw. -förmigen, Düsenbauteils 10 auch als gesonderte(s) Bauteil(gruppe) an der Extruderkammer(baugruppe) 4, 4.1 ankoppelbar bzw. angekoppelt sein. Der Austrittsbereich 7 nebst der diesem zugehörigen Austrittsöffnung 8 können sonach als jeweilige Bestandteile eines Düsenbauteils 10 auch als gesonderte an die Extruderkammer(baugruppe) 4, 4.1 ankoppelbare Baugruppe ausgebildet sein.
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Der Extrusionseinheit 2 kann sonach wenigstens ein Düsenbauteil 10 zuordenbar oder zugeordnet sein, welches sich, z. B. adapterartig bzw. -förmig, insbesondere an ein freies Ende, der Extruderkammer(baugruppe) 4, 4.1 ankoppeln lässt. Das Düsenbauteil 10 und die Extruderkammer(baugruppe) 4, 4.1 können hierfür, z. B. mechanische, Kopplungsschnittstellen (nicht näher gezeigt) umfassen, welche eingerichtet sind, unter Ausbildung einer Ankopplung des Düsenbauteils 10 an die Extruderkammer(baugruppe) 4, 4.1 zusammenzuwirken. Entsprechende Kopplungsschnittstellen können z. B. eine form- und/oder kraftschlüssige Kopplung des Düsenbauteils 10 an die Extruderkammer(baugruppe) 4, 4.1 bewirken.
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Der Austrittsbereich 7 ist in allen in den Fig. gezeigten Ausführungsbeispielen rein exemplarisch mit einer eine eine Verdichtungswirkung auf in diesem befindliches aufgeschmolzenes Extrusionsmaterial ausübenden geometrisch-konstruktiven Konfiguration dargestellt. Der Austrittsbereich 7 kann sonach aufgrund seiner geometrisch-konstruktiven Konfiguration eine Verdichtungswirkung auf in diesem befindliches aufgeschmolzenes Extrusionsmaterial ausüben. Dies kann, wie in den Fig. beispielhaft gezeigt, durch eine querschnittlich betrachtet sich in Richtung der Austrittsöffnung 8 verjüngende Geometrie realisiert sein; der Austrittsbereich 7 kann sonach mit einer sich in seinem Querschnitt in Richtung der Austrittsöffnung 8 verjüngenden geometrisch-konstruktiven Konfiguration ausgebildet sein. Die Verdichtungswirkung kann konkret z. B. durch einen kegelstumpfartig bzw. -förmig ausgebildeten Austrittsbereich 7 realisiert sein; der Austrittsbereich 7 kann sonach, wie in den Fig. beispielhaft gezeigt, kegelstumpfartig bzw. -förmig ausgebildet sein.
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Der Extruderkammer(baugruppe) 4, 4.1 kann wenigstens eine Temperiereinrichtung (nicht gezeigt) zugeordnet sein, über welche sich die Extruderkammer 4 zumindest abschnittsweise, gegebenenfalls vollständig, auf wenigstens eine bestimmte Temperatur bzw. einen bestimmten Temperaturbereich temperieren lässt.
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Alternativ oder ergänzend ist es denkbar, dass der Extruderkammer(baugruppe) 4, 4.1 wenigstens eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung wenigstens eines chemischen und/oder physikalischen Prozess- oder Materialparameters, wie z. B. Druck, Temperatur, etc., zugeordnet ist. Eine entsprechende Erfassungseinrichtung kann ein oder mehrere, z. B. als Sensoren ausgebildete oder solche umfassende, Erfassungselemente, welche zur Erfassung jeweiliger chemischer und/oder physikalischer Prozess- oder Materialparameters eingerichtet sind, umfassen.
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Wie erwähnt, ist in der Extruderkammer 4 eine Extruderschnecke 6 angeordnet. Die Extruderschnecke 6 definiert die Extruderachse 5. Die Extruderschnecke 6 weist ein dem Austrittsbereich 7 zugewandtes Ende - dieses Ende der Extruderschnecke 6 kann auch als distales Ende der Extruderschnecke 6 bezeichnet bzw. erachtet werden - und ein dem Austrittsbereich 7 abgewandtes Ende - dieses Ender Extruderschnecke 6 kann auch als proximales Ende der Extruderschnecke 6 bezeichnet bzw. erachtet werden - auf.
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Die Extruderschnecke 6 kann unterschiedlich funktionalisierte Abschnitte bzw. Zonen, wie z. B. eine Einzugszone (nicht gesondert bezeichnet bzw. gezeigt), über welche ein Einziehen von aufzuschmelzendem Extrusionsmaterial in die Extruderkammer 4 erfolgt, eine Kompressionszone (nicht gesondert bezeichnet bzw. gezeigt), über welche eine Verdichtung des (typischerweise zumindest teilweise aufgeschmolzenen) Extrusionsmaterials erfolgt, sowie eine Homogenisier- bzw. Meteringzone (nicht gesondert bezeichnet bzw. gezeigt), über welche ein Homogenisieren des (typischerweise vollständig) aufgeschmolzenen Extrusionsmaterials erfolgt, aufweisen. Die Extruderschnecke 6 kann sonach z. B. als so genannte Drei-Zonen-Schnecke ausgebildet sein.
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Zur Förderung von Extrusionsmaterial entlang der Extruderachse 5, d. h. insbesondere entlang der Exruderachse 5 in Richtung des Austrittsbereichs 7, ist die Extruderschnecke 6, wie durch den Doppelpfeil P1 angedeutet, zumindest in eine Drehbewegung um die Extruderachse 5 versetzbar; die Extruderschnecke 6 ist sonach zumindest drehbar um die Extruderachse 5 gelagert. Der Extruderschnecke 6 kann eine, insbesondere motorische, Antriebseinrichtung (nicht gezeigt) zugeordnet sein, über welche sich zumindest eine die Extruderschnecke 6 in eine rotatorische Bewegung um die Extruderachse 5 versetzende Antriebskraft bzw. ein entsprechendes Antriebsmoment erzeugen lässt.
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Der bedarfsweise Verschluss der Austrittsöffnung 8 ist bei der Extrusionseinrichtung 1 durch eine Bewegung der Extruderschnecke 6 relativ zu der Austrittsöffnung 8 gelöst, was eine einfache sowie gleichwohl zuverlässige bedarfsweise Verschlussmöglichkeit der Austrittsöffnung darstellt.
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Die Extrusionseinrichtung 1 zeichnet sich sonach dadurch aus, die Extruderschnecke 6 zwischen wenigstens einer u.a. in 1 gezeigten Schließstellung, in welcher diese derart relativ zu der Austrittsöffnung 8 bewegt ist, dass ein Austreten von aufgeschmolzenem Extrusionsmaterial aus der bzw. über die Austrittsöffnung 8 nicht möglich ist, und wenigstens einer u.a. in 2 gezeigten Offenstellung, in welcher ein Austreten von aufgeschmolzenem Extrusionsmaterial aus der bzw. über die Austrittsöffnung 8 möglich ist, bewegbar gelagert ist. Die Extruderschnecke 6, d. h. insbesondere ein der Austrittsöffnung 8 zugewandter Extruderschneckenabschnitt 6.1, ist in der Schließstellung sonach derart relativ zu der Austrittsöffnung 8 bewegt bzw. der Austrittsöffnung 8 angenähert, dass ein Austreten von aufgeschmolzenem Extrusionsmaterial aus der Austrittsöffnung 8 nicht möglich ist, mithin die Austrittsöffnung 8 verschlossen ist, d. h. die Austrittsöffnung 8 keinen Durchgang für aufgeschmolzenes Extrusionsmaterial durch die Austrittsöffnung 8 gewährt, und in der Offenstellung derart relativ zu der Austrittsöffnung 8 bewegt bzw. von der Austrittsöffnung 8 entfernt, dass ein Austreten von aufgeschmolzenem Extrusionsmaterial aus der Austrittsöffnung 8 möglich ist, mithin die Austrittsöffnung 8 geöffnet ist, d. h. einen Durchgang für aufgeschmolzenes Extrusionsmaterial durch die Austrittsöffnung 8 gewährt.
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Die Extruderschnecke 6 ist in wenigstens einer durch wenigstens eine Bewegungsachse - diese entspricht in den Ausführungsbeispiele rein exemplarisch der Extruderachse 5 - definierten, durch den Doppelpfeil P2 angedeuteten Bewegungsbahn bewegbar gelagert, um in die Schließ- und in die Offenstellung, oder umgekehrt, bewegbar zu sein. Die Bewegungsbahn, entlang welcher die Extruderschnecke 6, insbesondere ausgehend von der Offenstellung, in die Schließstellung bewegbar ist, ist in den in den Fig. gezeigten Ausführungsbeispielen rein exemplarisch gleich der Bewegungsbahn, entlang welcher die Extruderschnecke 6, insbesondere ausgehend von der Schließstellung, in die Offenstellung bewegbar ist.
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Die Extruderschnecke 6 ist sonach nicht allein rotatorisch um die Extruderachse 5, sondern auch entlang der Bewegungsachse bewegbar gelagert. Bei der Bewegungsachse handelt es sich in den Fig. gezeigten Ausführungsbeispielen, um eine Translationsachse, welche mit der Extruderachse 5 zusammenfallenfällt; die Extruderschnecke 6 ist sonach in bzw. parallel zu der Extruderachse 5 bewegbar gelagert. Die translatorische Bewegung der Extruderschnecke 6 entlang der Extruderachse 5 stellt eine beispielhafte Bewegung der Extruderschnecke 6 in der die Bewegungsbahn definierenden Bewegungsachse dar, es sind jedoch prinzipiell anders ausgerichtete Bewegungsachsen denkbar.
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Eine Bewegung der Extruderschnecke 6 in Richtung der Schließstellung oder in die Schließstellung ist in den Ausführungsbeispielen gemäß den 1 - 6 eine Bewegung der Extruderschnecke 6 in Richtung der Austrittsöffnung 8 bzw. erfordert eine solche. Dies ist, wie weiter unten im Zusammenhang mit dem in 9 gezeigten Ausführungsbeispiel erläutert, jedoch nicht zwingend erforderlich; mithin sind auch andere Bewegungen der Extruderschnecke 6 denkbar.
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Der Extruderschnecke 6 ist typischerweise eine, insbesondere motorische, Antriebseinrichtung (nicht gezeigt) zugeordnet, über welche sich eine die Extruderschnecke 6 in eine Bewegung zumindest entlang der Bewegungsachse versetzende Antriebskraft bzw. ein entsprechendes Antriebsmoment erzeugen lässt.
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Handelt es sich bei der Bewegungsachse um eine Translationsachse, kann der Extruderschnecke 6 eine, insbesondere motorische, Antriebseinrichtung zugeordnet sein, über welche sich eine die Extruderschnecke 6 in eine translatorische Bewegung entlang der Bewegungsachse, d. h. in den Ausführungsbeispielen beispielhaft entlang der Extruderachse 5, versetzende Antriebskraft bzw. ein entsprechendes Antriebsmoment erzeugen lässt. Es ist auch denkbar, dass eine der Extruderschnecke 6 zugeordnete, insbesondere motorische, Antriebseinrichtung eingerichtet ist, sowohl eine die Extruderschnecke 6 in eine rotatorische Bewegung um die Extruderachse 5 als auch eine die Extruderschnecke 6 in eine translatorische Bewegung entlang einer Translationsachse, d. h. in den Ausführungsbeispielen beispielhaft entlang der Extruderachse 5, versetzende Antriebskraft bzw. ein entsprechendes Antriebsmoment zu erzeugen.
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Eine entsprechende Antriebseinrichtung ist bei einer entsprechend axial bewegbaren Lagerung der Extruderschnecke 6 relativ zu der Extruderkammer 4 jedoch nicht zwingend notwendig, als sich auch durch die bei einer alleinigen Drehbewegung der Extruderschnecke 6 erzeugte Förderbewegung des aufgeschmolzenen Extrusionsmaterials eine die Extruderschnecke 6 in eine Bewegung entlang der Bewegungsachse versetzende Kraft auf die Extruderschnecke 6 ausüben lässt. Die Extruderschnecke 6 kann sonach in der Bewegungsachse bewegbar gelagert sein, sodass die bei einer alleinigen Drehbewegung der Extruderschnecke 6 erzeugte Förderbewegung des aufgeschmolzenen Extrusionsmaterials eine die Extruderschnecke 6 in eine Bewegung entlang der Bewegungsachse versetzende Kraft auf die Extruderschnecke 6 ausübt. Das in Bewegung versetzte aufgeschmolzene Extrusionsmaterial bewegt die bewegbar gelagerte Extruderschnecke 6 sonach mit; eine entsprechende Bewegung der Extruderschnecke 6 kann je nach Drehrichtung der Extruderschnecke 6 und somit je nach Förderrichtung des aufgeschmolzenen Extrusionsmaterials entweder eine Bewegung in die oder in Richtung der Schließstellung oder eine Bewegung in die oder in Richtung der Offenstellung sein.
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Unabhängig von Art und Anzahl entsprechender Antriebseinrichtungen gilt, dass die Extruderschnecke 6 in zwei unterschiedlichen Bewegungsfreiheitsgraden, nämlich z. B. in einem rotatorischen Bewegungsfreiheitsgrad um die Extruderachse 5 und in einem weiteren Bewegungsfreiheitsgrad, d. h. z. B. einem translatorischen Bewegungsfreiheitsgrad entlang der Extruderachse 5, bewegbar gelagert ist. Selbstverständlich sind kombinierte Bewegungen der Extruderschnecke 6 in unterschiedlichen Bewegungsfreiheitsgraden, d. h. z. B. in rotatorischen und translatorischen Bewegungsfreiheitsgraden, denkbar.
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Wie sich im Weiteren insbesondere unter ergänzender Bezugnahme auf die in den 5, 6 gezeigten Ausführungsbeispiele ergibt, kann die Extruderschnecke 6, d. h. insbesondere ein der Austrittsöffnung 8 zugewandter Extruderschneckenabschnitt 6.1, die Austrittsöffnung 8 in der Schließstellung direkt oder indirekt verschließen.
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In der in den Ausführungsbeispielen gemäß den 1 - 4 dargestellten Variante eines direkten Verschlusses der Austrittsöffnung 8 ist die Extruderschnecke 6 in der in den 1, 3 gezeigten Schließstellung derart relativ zu der Austrittsöffnung 8 bewegt, dass ein Austreten von aufgeschmolzenem Extrusionsmaterial aus der Austrittsöffnung 8 aufgrund der Ausrichtung und/oder Position der Extruderschnecke 6 nicht möglich ist. Die Extruderschnecke 6 kann hier, wie die 1, 3 zeigen, z. B. direkt vor und/oder in der Austrittsöffnung 8 angeordnet sein.
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In der in den Ausführungsbeispiel gemäß den 5, 6 dargestellten Variante eines indirekten Verschlusses ist die Extruderschnecke 6 in der Schließstellung derart relativ zu wenigstens einem zwischen die Extruderschnecke 6 und die Austrittsöffnung 8 geschaltet angeordneten Verschlussbauteil 11 bewegt, dass ein Austreten von aufgeschmolzenem Extrusionsmaterial aus der Austrittsöffnung 8 aufgrund der Ausrichtung und/oder Position des Verschlussbauteils 11 nicht möglich ist. Das Verschlussbauteil 11 kann hier, wie 5 zeigt, z. B. direkt vor und/oder in der Austrittsöffnung 8 angeordnet sein.
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Die zwischen die Austrittsöffnung 8 und die Extruderschnecke 6 geschaltete Anordnung des Verschlussbauteils 11 resultiert, wie sich aus den 5, 6 ergibt, typischerweise in einer Bewegungskopplung zwischen der Extruderschnecke 6 und dem Verschlussbauteil 11; das Verschlussbauteil 11 ist sonach typischerweise mit der Extruderschnecke 6 bewegungsgekoppelt. Die Bewegungskopplung kann konkret z. B. durch eine durch eine Bewegung der Extruderschnecke 6 (in die Schließstellung) induzierte Schiebebewegung des Verschlussbauteils 11 (in die Schließstellung) realisiert sein. Die Extruderschnecke 6, d. h. insbesondere ein der Austrittsöffnung 8 zugewandter Extruderschneckenabschnitt 6.1, kann das Verschlussbauteil 11, d. h. insbesondere einen der Austrittsöffnung 8 abgewandten Verschlussbauteilabschnitt 11.2, schiebend kontaktieren, um die beschriebene Schiebebewegung des Verschlussbauteils 11 zu realisieren.
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In den Ausführungsbeispielen gemäß den 1 - 4 ist, wie erwähnt, eine Variante gezeigt, dass die Extruderschnecke 6, d. h. insbesondere ein der Austrittsöffnung 8 zugewandter Extruderschneckenabschnitt 6.1, die Austrittsöffnung 8 in der Schließstellung direkt verschließen kann. In dieser Variante kann die Extruderschnecke 6, d. h. insbesondere der Extruderschneckenabschnitt 6.1, wie z. B. 1 zeigt, in der Schließstellung zumindest abschnittsweise gegen wenigstens eine den Austrittsbereich 7 innenseitig begrenzende Wandung 7.1 bewegbar oder bewegt sein. Derart kann die Extruderschnecke 6, d. h. der Extruderschneckenabschnitt 6.1, in der Schließstellung relativ zu der Austrittsöffnung 8 bewegt bzw. der Austrittsöffnung 8 angenähert sein, dass ein Austreten von aufgeschmolzenem Extrusionsmaterial aus der Austrittsöffnung 8 nicht möglich ist.
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Analoges gilt für die Variante eines in den 5, 6 beispielhaft gezeigten indirekten Verschlusses der Austrittsöffnung 8. In dieser Variante kann das zwischen die Extruderschnecke 6, d. h. insbesondere den Extruderschneckenabschnitt 6.1, und die Austrittsöffnung 8 geschaltet angeordnete Verschlussbauteil 11 in der Schließstellung zumindest abschnittsweise gegen wenigstens eine den Austrittsbereich 7 innenseitig begrenzende Wandung 7.1 bewegbar oder bewegt sein. Derart kann das Verschlussbauteil 11, d. h. insbesondere ein der Austrittsöffnung 8 zugewandter Verschlussbauteilabschnitt 11.1, in der Schließstellung relativ zu der Austrittsöffnung 8 bewegt bzw. der Austrittsöffnung 8 angenähert sein, dass ein Austreten von aufgeschmolzenem Extrusionsmaterial aus der Austrittsöffnung 8 nicht möglich ist.
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Um einen möglichst dichten Verschluss der Austrittsöffnung in der Schließstellung sicherzustellen, kann - wie in den 1, 2 rein exemplarisch auch für alle anderen Ausführungsbeispiele dargestellt - austrittsbereichsseitig eine Anschlagfläche 7.2 vorhanden sein, wobei die Extruderschnecke 6, wie in 1 gezeigt, oder ein entsprechendes Verschlussbauteil 11 in der Schließstellung, die Austrittsöffnung 8 zumindest abschnittsweise, gegebenenfalls vollständig, abdichtend gegen die Anschlagfläche 7.2 bewegbar oder bewegt ist. Die Anschlagfläche 7.2 kann, wie in den 1, 2 rein exemplarisch dargestellt, insbesondere als ein Flächenabschnitt einer den Austrittsbereich 7 innenseitig begrenzenden Wandung des Austrittsbereichs 7 ausgebildet sein.
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Die Anschlagfläche 7.2 kann konfiguriert sein, in der Schließstellung einen, insbesondere ventilsitzartigen, Sitz für die Extruderschnecke 6 oder ein entsprechendes Verschlussbauteil 11 auszubilden. Die Anschlagfläche 7.2 kann in geometrisch-konstruktiver Hinsicht sonach beschaffen sein, in der Schließstellung einen, insbesondere ventilsitzartigen, Sitz für die Extruderschnecke 6 oder entsprechendes Verschlussbauteil 11 auszubilden. Die geometrisch-konstruktive Konfiguration der Anschlagfläche 7.2 ist dabei typischerweise unter Berücksichtigung der geometrisch-konstruktiven Konfiguration der Extruderschnecke 6, d. h. insbesondere des der Austrittsöffnung 8 zugewandten Extruderschneckenabschnitts 6.1, bzw. eines entsprechenden Verschlussbauteils 11, d. h. insbesondere eines der Austrittsöffnung 8 zugewandten Verschlussbauteilabschnitts 11.1, gewählt.
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Die Anschlagfläche 7.2 kann z. B. ringartig bzw. -förmig ausgebildet sein. Die Anschlagfläche 7. 2kann sonach z. B. durch einen ringartigen bzw. -förmigen Flächenabschnitt des Austrittsbereichs 7 ausgebildet sein. Es sind prinzipiell andere geometrisch-konstruktive Konfigurationen der Anschlagfläche 7.2 denkbar; die ringartige bzw. -förmige Konfiguration stellt jedoch eine vergleichsweise einfach realisierbare und somit praktikable Ausführungsform dar.
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Selbstverständlich kann an der Extruderschnecke 6, d. h. insbesondere an dem der Austrittsöffnung 8 zugewandten Extruderschneckenabschnitt 6.1, bzw. an einem entsprechenden Verschlussbauteil 11, d. h. insbesondere einem der Austrittsöffnung 8 zugewandten Verschlussbauteilabschnitt 11.1, eine zu der Anschlagfläche 7.2 korrespondierende Gegenanschlagfläche (nicht gezeigt) angeordnet oder ausgebildet sein. Die Anschlagfläche 7.2 und die Gegenanschlagfläche können konfiguriert sein, in der Schließstellung unter Ausbildung eines dichten Verschlusses der Austrittsöffnung 8 zusammenzuwirken.
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Anhand der in den 3, 4 gezeigten Ausführungsbeispiele ist ersichtlich, dass die Extruderschnecke 6 -Analoges gilt, wenngleich nicht gezeigt, für ein zwischen die Extruderschnecke 6 und die Austrittsöffnung 8 geschaltet angeordnetes Verschlussbauteil 11 - im Bereich eines der Austrittsöffnung 8 zugewandten freien Endes einen, insbesondere länglichen, Fortsatz 6.3 - dieser kann z. B. als Verschlussstift erachtet oder bezeichnet werden - aufweisen kann, welcher in der Schließstellung zumindest abschnittsweise, gegebenenfalls vollständig, in einen durch Wandungen 7.3 des Austrittsbereichs 7 begrenzten, die Austrittsöffnung 8 bildenden Austrittsraum 8.1 eintaucht und diesen zumindest abschnittsweise, gegebenenfalls vollständig, verschließt. Die Extruderschnecke 6, d. h. insbesondere der Extruderschneckenabschnitt 6.1, oder ein entsprechendes Verschlussbauteil 11, d. h. insbesondere ein der Austrittsöffnung 8 zugewandter Verschlussbauteilabschnitt 11.1, kann sonach in geometrisch-konstruktiver Hinsicht derart konfiguriert sein, dass diese(s) in der Schließstellung, insbesondere passgenau, in einen durch Wandungen 7.3 des Austrittsbereichs 7 begrenzten, die Austrittsöffnung 8 bildenden Austrittsraum 8.1 eintaucht und diesen bedarfsweise zumindest abschnittsweise, gegebenenfalls vollständig, verschließt. Derart kann z. B. ein typischerweise unerwünschtes „Nachtropfen“ von aufgeschmolzenem Extrusionsmaterial aus der Austrittsöffnung 8 verhindert und ein etwaig vorhandener „Totraum“ reduziert werden.
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Anhand der in den 5, 6 gezeigten Ausführungsbeispiele ist ersichtlich, dass ein entsprechendes Verschlussbauteil 11 über eine durch wenigstens ein Kraftbeaufschlagungselement 12 auf dieses ausgeübte Kraft in eine Grundstellung bewegbar sein kann. Bei einem entsprechenden Kraftbeaufschlagungselement 12 kann es sich z. B. um ein Federelement, d. h. insbesondere um Druck- oder Zugfederelement, handeln. Die Grundstellung des Verschlussbauteils 11 kann z. B. durch im Bereich einer die Extruderkammer 6 oder den Austrittsbereich 7 innenseitig begrenzenden Wandungen angeordnete oder ausgebildete Anschlagelemente 7.4 definiert sein. Die Anschlagelemente 7.4 ragen in den Ausführungsbeispielen gemäß den 5 ,6 von einer entsprechenden beispielhaft um ein gewisses Maß radial nach innen. Die Grundstellung des Verschlussbauteils 11 kann, wie 6 beispielhaft zeigt, der Offenstellung entsprechen, in welcher das Verschlussbauteil 11 nicht relativ zu der Austrittsöffnung 8 bewegt ist, sodass ein Austritt von aufgeschmolzenem Extrusionsmaterial aus der Austrittsöffnung 8 möglich ist. Das Verschlussbauteil 11 ist aufgrund der erwähnten Bewegungskopplung mit der Extruderschnecke 6 bei einer Bewegung der Extruderschnecke 6 in Richtung der Schließstellung aus der Grundstellung in Richtung der Schließstellung bewegbar.
7 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Verschlussbauteils 11 gemäß einem Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Ansicht. Das in 7 gezeigte Verschlussbauteil 11 eignet sich insbesondere für den Einsatz in dem in den 5, 6 gezeigten Ausführungsbeispiel.
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7 zeigt eine beispielhafte geometrisch-konstruktive Konfiguration des Verschlussbauteils 11; ersichtlich weist das Verschlussbauteil 11 einen, z. B. scheibenartigen bzw. -förmigen, Grundkörper (nicht näher bezeichnet) auf, dessen Oberseite einen der Austrittsöffnung 8 abgewandten Verschlussbauteilabschnitt 11.2 bildet, und von dessen der Oberseite gegenüber liegenden Unterseite der der Austrittsöffnung 8 zugewandte Verschlussbauteilabschnitt 11.1 axial abragt. Der Grundkörper des Verschlussbauteils 11 kann mit einer Anzahl an, z. B. bohrungsartigen bzw. -förmigen, Durchtrittsöffnungen 11.3 versehen sein, über welche aufgeschmolzenes Extrusionsmaterial von der Oberseite des Verschlussbauteils 11 durch den Grundkörper zu der Unterseite des Verschlussbauteils 11, und umgekehrt, strömen kann.
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8 zeigt eine Prinzipdarstellung einer Extrusionseinrichtung 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
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In dem Ausführungsbeispiel gemäß 8 dienen die in dem Verschlussbauteil 11 vorhandenen Durchtrittsöffnungen 11.3 nicht allein dazu, dass aufgeschmolzenes Extrusionsmaterial von der Oberseite Verschlussbauteils durch den Grundkörper des Verschlussbauteils zu der Unterseite Verschlussbauteils, und umgekehrt, strömen kann, sondern auch einem Druckausgleich des aufgeschmolzenen Extrusionsmaterials. Konkret kann das bei einem Bewegen der Extruderschnecke 6 verdrängte aufgeschmolzene Extrusionsmaterial durch die sonach als Druckausgleichskanäle dienenden Durchtrittsöffnungen 11.3 in ein entsprechend freigegebenes Volumen 13 bewegt werden.
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In 8 ist ferner rein schematisch eine das Verschlussbauteil 11, d. h. insbesondere den der Austrittsöffnung 8 zugewandten Verschlussbauteilsabschnitt 11.1, gegenüber der den Austrittsbereich 7 innenseitig begrenzenden Wandung 7.1 abdichtende Dichteinrichtung 15 angedeutet. Die Dichteinrichtung 15 ist optional vorhanden.
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In 8 ist ferner rein schematisch eine Führungseinrichtung 14 angedeutet, welche eine geführte axiale Bewegung des Verschlussbauteils 11 ermöglichen. Eine entsprechende Führungseinrichtung 14 kann ein oder mehrere unter Ausbildung einer geführten Bewegung des Verschlussbauteils 11, insbesondere formschlüssig, zusammenwirkende Führungselemente 14.1, 14.2 umfassen. Entsprechende Führungselemente 14.1, 14.2 können z. B. als Nut- oder Federelemente ausgebildet sein bzw. solche umfassen. Die Führungseinrichtung 14 ist optional vorhanden.
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Für alle Ausführungsbeispiele gilt, dass die Extruderschnecke 6 in mehrere Offenstellungen bewegbar sein kann, welche sich in ihrem Öffnungsgrad unterscheiden. Entsprechend kann für die erwähnte Variante eines indirekten Verschlusses der Austrittsöffnung ein entsprechendes zwischen die Extruderschnecke 6 und die Austrittsöffnung 8 geschaltet angeordnetes Verschlussbauteil 11 in mehrere Offenstellungen bewegbar sein, welche sich in ihrem Öffnungsgrad unterscheiden. Jeder Offenstellung kann ein bestimmter Materialausbringgrad, insbesondere ein bestimmter Materialausbringvolumenstrom, zuordenbar oder zugeordnet sein. Mithin lassen sich über unterschiedliche Öffnungsgrade unterschiedliche Dosierungen eines aus der Austrittsöffnung 8 austretenden aufgeschmolzenen Extrusionsmaterials einstellen. Die Einstellung der Dosierungen eines aus der Austrittsöffnung 8 austretenden aufgeschmolzenen Extrusionsmaterials kann dynamisch oder statisch erfolgen; der Bewegung der Extruderschnecke 6 bzw. eines entsprechenden Verschlussbauteils 11 in jeweilige Offenstellungen kann über eine der Extrusionseinheit 2 zuordenbare oder zugeordnete hardware- und/oder softwaremäßig implementierte Steuereinrichtung (nicht gezeigt) erfolgen, welche zur Erzeugung von den Antrieb der Extruderschnecke 6 oder eines entsprechenden Verschlussbauteils 11 steuernden Steuerinformationen eingerichtet ist. Die Extrusionseinrichtung 1 kann sonach eine der Extrusionseinheit 2 zuordenbare oder zugeordnete hardware- und/oder softwaremäßig implementierte Steuereinrichtung umfassen, welche zur Steuerung von Bewegungen der Extruderschnecke 6 oder eines entsprechenden Verschlussbauteils in die Schließstellung und in eine oder mehrere Offenstellungen eingerichtet ist.
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9 zeigt eine Prinzipdarstellung einer Extrusionseinrichtung 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
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Das in 9 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den vorherigen Ausführungsbeispielen dadurch, dass es sich bei einer Bewegung der Extruderschnecke 6 in Richtung der Schließstellung oder in die Schließstellung um eine Bewegung der Extruderschnecke 6 in Richtung eines dem Austrittsbereich 7 abgewandten und somit in Richtung eines den Austrittsbereich 7 nicht aufweisenden Endes der Extrusionseinheit 2 - dieses Ende der Extrusionseinheit 2 kann, wie erwähnt, auch als proximales Ende der Extrusionseinheit 2 bezeichnet bzw. erachtet werden - handelt. Die Extruderschnecke 6 kann in diesem Ausführungsbeispiel in der Schließstellung ein Verschließen der Extruderkammer 4, d. h. insbesondere eines dem Austrittsbereich 7 vorgeschaltet angeordneten oder ausgebildeten Extruderkammerabschnitts, bewirken. Derart kann in der Schließstellung der Extruderschnecke 6 eine Abdichtung der Extruderkammer 4, d. h. insbesondere eines dem Austrittsbereich 7 vorgeschaltet angeordneten oder ausgebildeten Extruderkammerabschnitts, erreicht werden. Die Extruderschnecke 6 ist in diesem Ausführungsbeispiel sonach derart konfiguriert, in der Schließstellung eine Abdichtung der Extruderkammer 4, d. h. insbesondere eines dem Austrittsbereich 7 vorgeschaltet angeordneten oder ausgebildeten Extruderkammerabschnitts, zu bewirken.
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Die Extruderschnecke 6 ist in diesem Ausführungsbeispiel in der Schließstellung zumindest abschnittsweise gegen wenigstens eine die Extruderkammer 4 innenseitig begrenzende Wandung 4.3 bewegbar oder bewegt. Aus der Bewegung der Extruderschnecke 6 gegen die wenigstens eine die Extruderkammer 4 innenseitig begrenzende Wandung 4.3 ergibt sich die beschriebene Abdichtung der Extruderkammer 4.
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Anhand von 9 ist ferner ersichtlich, dass die Extruderschnecke 6 eine Anschlagfläche 6.1 aufweisen kann, welche in der Schließstellung gegen wenigstens eine die Extruderkammer 4 innenseitig begrenzende Wandung 4.3 bewegbar oder bewegt ist. Die Anschlagfläche 6.1 kann, wie 9 ebenso beispielhaft zeigt, in einem querschnittlich betrachtet gegenüber einem Grundkörper der Extruderschnecke 6 radial (bezüglich der Extruderachse 5) erweiterten Extruderschneckenabschnitt 6.2 angeordnet oder ausgebildet sein. Konkret kann die Anschlagfläche 6.1 z. B. als eine einem der Austrittsöffnung 8 zugewandten Ende der Extruderschnecke 6 abgewandten Ende der Extruderschnecke 6 zugewandte Schrägfläche konfiguriert sein.
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An der Extruderkammer 4, d. h. insbesondere an der die Extruderkammer 4 innenseitig begrenzenden Wandung 4.2, kann eine zu der Anschlagfläche 6.1 korrespondierende Gegenanschlagfläche 4.4 angeordnet oder ausgebildet sein. Die Anschlagfläche 6.1 und die Gegenanschlagfläche 4.4 können konfiguriert sein, in der Schließstellung unter Ausbildung eines dichten Verschlusses der Extruderkammer 4 zusammenzuwirken. Konkret kann die Gegenanschlagfläche 4.4, wie 9 beispielhaft zeigt, als eine einem der Austrittsöffnung 8 zugewandten Ende der Extruderkammer 4 zugewandte Schrägfläche konfiguriert sein.
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Die Extrusionseinrichtung 1 kann in allen Ausführungsformen wenigstens eine hardware- und/oder softwaremäßig implementierte Regelungs- und/oder Steuerungseinrichtung (nicht gezeigt) umfassen, welche zur Regelung und/oder Steuerung des Betriebs der Extrusionseinheit 2 eingerichtet ist. Die Regelungs- und/oder Steuerungseinrichtung kann, insbesondere im Sinne einer zentralen Regelungs- und/oder Steuerungseinrichtung, eingerichtet sein, auch den Betrieb einzelner, mehrerer oder sämtlicher weiterer Funktionseinheiten der Extrusionseinrichtung 1, d. h. z. B. den Betrieb jeweiliger Antriebseinrichtungen, zu regeln bzw. zu steuern.
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Sämtliche vorstehenden Ausführungen gelten, wenngleich nicht gezeigt, analog für Ausführungsbeispiele der Extrusionseinrichtung 1 mit mehreren Extruderschnecken 6 und einer oder mehreren Austrittsöffnungen 8.
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Mit den im Zusammenhang mit den Fig. beschriebenen Ausführungsbeispielen einer Extrusionseinrichtung 1 lässt sich ein Verfahren zur extrusionsbasierten Herstellung wenigstens eines dreidimensionalen Objekts implementieren. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass zur Durchführung des Verfahrens eine Extrusionseinrichtung 1 gemäß wenigstens einem Ausführungsbeispiel verwendet wird. Das Verfahren umfasst insbesondere die Schritte Aufschmelzen eines Extrusionsmaterials und Aufbringen eines aufgeschmolzenen Extrusionsmaterials auf einen Untergrund 3 zur extrusionsbasierten Herstellung wenigstens eines dreidimensionalen Objekts.
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Einzelne, mehrere oder sämtliche im Zusammenhang mit einem bestimmten Ausführungsbeispiel beschriebenen Aspekte und/oder Merkmale können auf einzelne, mehrere oder sämtliche im Zusammenhang mit wenigstens einem weiteren Ausführungsbeispiel beschriebenen Aspekte und/oder Merkmale übertragen werden. Die Ausführungsbeispiele gemäß den Fig. können sonach miteinander kombiniert werden.
