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Die Erfindung betrifft eine Bauplattformanordnung zur extrusionsbasierten Herstellung wenigstens eines dreidimensionalen Objekts, umfassend wenigstens eine wenigstens eine Bauoberfläche umfassende Bauplattform, wobei der Bauplattform wenigstens eine Funktionseinrichtung zugeordnet ist.
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Entsprechende Bauplattformanordnungen sind aus dem Bereich der extrusionsbasierten Herstellung dreidimensionaler Objekte in unterschiedlichen Ausführungen dem Grunde nach bekannt.
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Entsprechende Bauplattformanordnungen umfassen typischerweise eine Bauplattform, welche eine Bauoberfläche umfasst, auf welcher eine extrusionsbasierte Herstellung eines dreidimensionalen Objekts erfolgt. Den Bauplattformen entsprechender Bauplattformanordnungen sind regelmäßig Funktionseinrichtungen, wie z. B. Antriebseinrichtungen zur Erzeugung einer eine jeweilige Bauplattform in eine Bewegung in wenigstens einem Bewegungsfreiheitsgrad versetzenden Antriebskraft, zugeordnet.
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Im Rahmen der extrusionsbasierten Herstellung dreidimensionaler Objekte ist es bekannt, die Umgebung um entsprechende Bauplattformanordnungen zu temperieren. Mithin sind entsprechende Bauplattformen sowie diesen zugeordnete Funktionseinrichtungen, wie z. B. entsprechende Antriebseinrichtungen, im Rahmen der extrusionsbasierten Herstellung dreidimensionaler Objekte bisweilen vergleichsweise hohen thermischen Belastungen ausgesetzt. Dies kann insbesondere für die extrusionsbasierte Herstellung dreidimensionaler Objekte in einem geschlossenen und beheizten Bauraum gelten.
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Entsprechende thermische Belastungen können sich insbesondere bei temperaturempfindlichen Funktionseinrichtungen negativ auf deren Betrieb bzw. Betriebsbereitschaft auswirken.
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Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Bauplattformanordnung zur extrusionsbasierten Herstellung wenigstens eines dreidimensionalen Objekts anzugeben.
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Die Aufgabe wird durch eine Bauplattformanordnung zur extrusionsbasierten Herstellung wenigstens eines dreidimensionalen Objekts gemäß Anspruch 1 gelöst. Die hierzu abhängigen Ansprüche betreffen mögliche Ausführungsformen der Bauplattformanordnung.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Bauplattformanordnung zur extrusionsbasierten Herstellung wenigstens eines dreidimensionalen Objekts. Die Bauplattformanordnung kann, wie sich im Weiteren ergibt, einen funktionellen und/oder konstruktiven Bestandteil einer übergeordneten Vorrichtung zur extrusionsbasierten Herstellung wenigstens eines dreidimensionalen Objekts bilden.
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Die Bauplattformanordnung umfasst wenigstens eine Bauplattform, welche wenigstens eine Bauoberfläche umfasst. Eine entsprechende Bauoberfläche stellt einen Untergrund dar, auf welchem eine extrusionsbasierte Herstellung wenigstens eines dreidimensionalen Objekts erfolgen kann. Insbesondere stellt eine entsprechende Bauoberfläche einen Untergrund dar, auf welchem ein extrusionsbasierter lagen- bzw. schichtweiser Aufbau wenigstens eines dreidimensionalen Objekts erfolgen kann.
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Eine entsprechende Bauplattform kann eine plattenartige bzw. -förmige Grundform aufweisen, welche wenigstens eine eine entsprechende Bauoberfläche bildende Oberfläche aufweist. Eine entsprechende Bauoberfläche bzw. Oberfläche kann insbesondere im Bereich einer freiliegenden Oberseite der Bauplattform angeordnet oder ausgebildet sein. Eine entsprechende Bauoberfläche bzw. Oberfläche ist typischerweise eben ausgeführt.
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Der Bauplattform ist wenigstens eine Funktionseinrichtung zuordenbar bzw. zugeordnet. Bei einer entsprechenden Funktionseinrichtung kann es sich, wie sich im Weiteren ergibt, insbesondere um eine Antriebseinrichtung zur Erzeugung einer die Bauplattform in eine Bewegung in wenigstens einem Bewegungsfreiheitsgrad versetzenden Antriebskraft und/oder um eine Temperiereinrichtung zur Temperierung der Bauplattform, d. h. insbesondere deren Bauoberfläche, handeln.
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Entsprechende Funktionseinrichtungen können unabhängig von ihrer konkreten Ausführung, z. B. in Form von elektrischen bzw. elektronischen und/oder mechanischen Funktionselementen - hierbei kann es sich konkret etwa um elektrische bzw. elektronische Steuerelemente und/oder mechanische Antriebselemente handeln - temperaturempfindliche Bauelemente bzw. Bauelementgruppen umfassen, sodass sich die im Rahmen der extrusionsbasierten Herstellung eines dreidimensionalen Objekts auf der Bauplattform herrschenden thermischen Belastungen negativ auf den Betrieb bzw. die Betriebsbereitschaft entsprechender Funktionseinrichtungen auswirken können. In gleicher Weise kann auch die Präzision entsprechender Funktionseinrichtungen verbessert werden. Dies gilt insbesondere für temperaturempfindliche Präzisionsbauelemente bzw. -bauelementgruppen, d. h. z. B. mechanisch zusammenwirkende Bauelemente bzw. Bauelementgruppen, wie z. B. Zahnräder und Ritzel, oder sonstige z. B. als Antriebs- und/oder Abtriebselemente konfigurierte Bauelemente bzw. Bauelementgruppen.
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Um dieser Problemstellung zu begegnen, ist die Funktionseinrichtung in einem Gehäuseinnenraum einer Gehäuseeinrichtung angeordnet oder ausgebildet. Der Gehäuseeinrichtung ist eine Temperiereinrichtung zur (aktiven) Temperierung des Gehäuseinnenraums auf eine vorgebbare oder vorgegebene Gehäuseinnenraumtemperatur zugeordnet. Die Bauplattformanordnung umfasst sonach eine einen Gehäuseinnenraum begrenzende bzw. definierende Gehäuseeinrichtung, welcher eine Temperiereinrichtung zur (aktiven) Temperierung des Gehäuseinnenraums auf eine vorgebbare oder vorgegebene Gehäuseinnenraumtemperatur zugeordnet ist.
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Vermittels der Temperiereinrichtung lässt sich auch die in dem Gehäuseinnenraum angeordnete oder ausgebildete Funktionseinrichtung auf eine vorgebbare oder vorgegebene Gehäuseinnenraumtemperatur bzw. einen vorgebbaren oder vorgegebenen Gehäuseinnenraumtemperaturbereich temperieren, sodass sich entsprechende thermische Belastungen der Funktionseinrichtung reduzieren bzw. vermeiden lassen.
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Unter einer Temperierung des Gehäuseinnenraums nebst der darin angeordneten oder ausgebildeten Funktionseinrichtung ist sonach insbesondere eine (aktive) Kühlung des Gehäuseinnenraums nebst der darin angeordneten oder ausgebildeten Funktionseinrichtung zu verstehen, sodass die Temperiereinrichtung insbesondere zur (aktiven) Kühlung des Gehäuseinnenraums auf eine vorgebbare oder vorgegebene Gehäuseinnenraumtemperatur eingerichtet ist.
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Die Temperiereinrichtung ist sonach insbesondere eingerichtet, die Gehäuseinnenraumtemperatur, d. h. insbesondere die Temperatur innerhalb des Gehäuseinnenraums, im Hinblick auf eine vorgebbare oder vorgegebene Gehäuseinnenraumtemperatur zu steuern bzw. regeln. Eine entsprechende Steuerung bzw. Regelung der Gehäuseinnenraumtemperatur kann z. B. auf Grundlage einer benutzerseitigen Vorgabe einer Gehäuseinnenraumtemperatur (Zieltemperatur) erfolgen; mithin kann eine entsprechende Gehäuseinnenrauminnenraumtemperatur auf Grundlage von über eine Benutzer- bzw. Datenübertragungsschnittstelle benutzerseitig erhaltenen Gehäuseinnenraumtemperaturvorgaben erfolgen. Entsprechende Vorgaben können von einer der Temperiereinrichtung zugeordneten hardware- und/oder softwaremäßig implementierten Steuerungseinrichtung zur Steuerung des Betriebs der Temperiereinrichtung zur Realisierung der jeweiligen Gehäuseinnenraumtemperatur verarbeitet werden. Alternativ oder ergänzend ist es denkbar, dass eine entsprechende Steuerung bzw. Regelung der Gehäuseinnenraumtemperatur z. B. auf Grundlage einer maschinenseitigen Vorgabe einer Gehäuseinnenraumtemperatur (Zieltemperatur) erfolgen kann; mithin kann eine entsprechende Gehäuseinnenrauminnenraumtemperatur, gegebenenfalls teil- oder vollautomatisiert, auf Grundlage von über eine Maschinen- bzw. Datenübertragungsschnittstelle erhaltenen Gehäuseinnenraumtemperaturvorgaben erfolgen. Entsprechende Vorgaben können von einer der Temperiereinrichtung zugeordneten hardware- und/oder softwaremäßig implementierten Steuerungseinrichtung zur Steuerung des Betriebs der Temperiereinrichtung zur Realisierung der jeweiligen Gehäuseinnenraumtemperatur verarbeitet werden. Eine maschinenseitige Vorgabe einer Gehäuseinnenraumtemperatur kann gegebenenfalls unter Einsatz eines künstlichen neuronalen Netzwerks, d. h. insbesondere Prinzipien des maschinellen Lernens bzw. der künstlichen Intelligenz, erfolgen.
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Eine entsprechende Steuerung bzw. Regelung der Gehäuseinnenraumtemperatur kann neben der Realisierung der jeweils vorgegebenen Gehäuseinnenraumtemperatur alternativ oder ergänzend die Steuerung bzw. Regelung entsprechender Temperaturraten, d. h. insbesondere Kühlraten, zur Erreichung der jeweiligen Gehäuseinnenraumtemperatur beinhalten.
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In analoger Weise können über die Temperiereinrichtung gegebenenfalls auch andere das Klima innerhalb des Gehäuseinnenraums der Gehäuseeinrichtung betreffende Parameter, wie z. B. die Feuchtigkeit innerhalb des Gehäuseinnenraums, gesteuert bzw. geregelt werden. Mithin kann die Temperiereinrichtung auch zur (aktiven) Klimatisierung des Gehäuseinnenraums auf ein vorgebbares oder vorgegebenes Gehäuseinnenraumklima eingerichtet sein.
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Insgesamt liegt damit eine verbesserte Bauplattform zur extrusionsbasierten Herstellung wenigstens eines dreidimensionalen Objekts vor.
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Der Gehäuseinnenraum kann, insbesondere aufgrund seiner eigenständigen Temperierbarkeit vermittels der Temperiereinrichtung, ein von äußeren Einflüssen, d. h. insbesondere thermischen und/oder klimatischen Einflüssen, abgeschirmtes bzw. gekapseltes Volumen innerhalb der Gehäuseeinrichtung bilden. Die in dem Gehäuseinnenraum angeordnete oder ausgebildete Funktionseinrichtung kann sonach von äußeren Einflüssen, vorzugsweise thermischen und/oder klimatischen Einflüssen, abgekapselt bzw. abgeschirmt in dem Gehäuseinnenraum der Gehäuseeinrichtung angeordnet oder ausgebildet sein.
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Die typischerweise durch eine oder mehrere den Gehäuseinnenraum begrenzenden Wandungen gebildete oder solche umfassende Gehäuseeinrichtung kann zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, aus einem thermisch isolierenden Material und/oder einer thermisch isolierenden Materialstruktur gebildet sein. Mithin kann ein von äußeren Einflüssen, d. h. insbesondere thermischen und/oder klimatischen Einflüssen, abgeschirmtes bzw. gekapseltes Volumen innerhalb der Gehäuseeinrichtung auch durch eine Ausbildung der Gehäuseeinrichtung, d. h. insbesondere entsprechender den Gehäuseinnenraum begrenzender Wandungen der Gehäuseeinrichtung, aus einem thermisch isolierenden Material und/oder einer thermisch isolierenden Materialstruktur, d. h. im Allgemeinen mit thermisch isolierenden Eigenschaften, realisiert sein. Unter einem thermisch isolierenden Material kann z. B. ein Keramik- oder Kunststoffmaterial, mithin im Allgemeinen ein Material mit einer vergleichsweise niedrigen thermischen Leitfähigkeit bzw. einer vergleichsweise hohen Wärmekapazität, zu verstehen sein. Unter einer thermisch isolierenden Materialstruktur kann z. B. eine Materialstruktur mit thermisch isolierenden Einschlüssen, wie z. B. Lufteinschlüssen, zu verstehen sein. Eine entsprechende Materialstruktur kann sonach z. B. eine bionische und/oder zellulare Struktur sein. Auch eine entsprechende Materialstruktur kann aus einem thermisch isolierenden Material, wie z. B. einem Keramik- oder Kunststoffmaterial, gebildet sein; dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich, als sich die thermisch isolierenden Eigenschaften einer entsprechenden Materialstruktur weniger aus materialmäßigen Eigenschaften, als vielmehr aus geometrisch-konstruktiven Eigenschaften ergeben. Entsprechende thermisch isolierende Materialien bzw. Materialstrukturen können in allen Ausführungsformen auch als zumindest abschnittsweise, gegebenenfalls vollständige, Beschichtung entsprechender Wandungen der Gehäuseeinrichtung vorliegen.
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Grundsätzlich erfordert die Ausbildung der Gehäuseeinrichtung aufgrund der durch die Temperiereinrichtung realisierbaren Temperierung des Gehäuseinnenraums und somit auch der diesen begrenzenden Wandungen nicht zwingend die Verwendung eines thermisch hochstabilen Materials zur Ausbildung der Gehäuseeinrichtung.
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Die Temperiereinrichtung kann in allen Ausführungsformen als eine innerhalb des Gehäuseinnenraums angeordnete oder ausgebildete Wärmetauschereinrichtung ausgebildet sein oder wenigstens eine solche umfassen.
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Die Temperiereinrichtung kann als eine von einem Temperierfluid durchströmbare Strömungsstruktur gebildet sein oder wenigstens eine solche umfassen. Die Temperierung des Gehäuseinnenraums kann sonach unmittelbar oder mittelbar über ein strömendes Temperierfluid, welches je nach konkreter Implementierung der Strömungsstruktur eine Flüssigkeit oder ein Gas sein kann, erfolgen. Ein entsprechendes Temperierfluid kann sonach zumindest abschnittsweise in dem bzw. durch den Gehäuseinnenraum strömen; der Gehäuseinnenraum kann sonach selbst eine entsprechende Strömungsstruktur oder einen Bestandteil einer solchen bilden. Die Temperiereinrichtung kann entsprechend als eine Erzeugung einer eine entsprechende Strömungsstruktur durchströmenden Temperierfluidströmung eingerichtete Temperierfluidströmungserzeugungseinrichtung ausgebildet sein oder wenigstens eine solche umfassen. Eine entsprechende Temperierfluidströmungserzeugungseinrichtung kann z. B. als eine Gebläse- und/oder Saugeinrichtung ausgebildet sein oder wenigstens eine solche umfassen.
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Eine entsprechende Strömungsstruktur kann sich zumindest abschnittsweise, gegebenenfalls vollständig, an oder in den Gehäuseinnenraum begrenzenden Wandungen der Gehäuseeinrichtung erstrecken. Eine entsprechende Strömungsstruktur kann eine oder mehrere von einem Temperierfluid durchströmbare Strömungskanäle umfassen, welche sich zumindest abschnittsweise, gegebenenfalls vollständig, an oder in wenigstens einer den Gehäuseinnenraum begrenzenden Wandung der Gehäuseeinrichtung angeordnet oder ausgebildet sind. Entsprechende Strömungskanäle können sich in einer oder mehreren Raumrichtungen erstrecken; mithin sind auch ein- oder mehrdimensionale Netzwerke entsprechender Strömungskanäle denkbar. Bei entsprechenden Ausführungsformen der Temperiereinrichtung ist es nicht zwingend notwendig, dass das Temperierfluid den Gehäuseinnenraum direkt durchströmt; der zur Temperierung des Gehäuseinnenraums erforderliche Wärmeaustausch kann über die an oder in den Wandungen angeordneten oder ausgebildeten Strömungskanäle respektive das durch diese strömende Temperierfluid erfolgen; die Strömungskanäle bzw. Wandungen bilden entsprechende Wärmeaustauschflächen, sodass eine hochintegrierte und somit vergleichsweise kompakte Ausführungsform einer entsprechenden Strömungsstruktur vorliegt.
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Alternativ oder ergänzend kann eine entsprechende Strömungsstruktur wenigstens eine erste Strömungsöffnung umfassen, über welche ein Temperierfluid in den Gehäuseinnenraum einströmen kann, und wenigstens eine zweite Strömungsöffnung umfassen, über welche ein Temperierfluid aus dem Gehäuseinnenraum ausströmen kann. Eine entsprechende erste Strömungsöffnung kann als Einströmöffnung bezeichnet bzw. erachtet werden, an welche sich eine Einströmleitung anschließen lässt. Eine entsprechende zweite Strömungsöffnung kann als eine Ausströmöffnung bezeichnet bzw. erachtet werden, an welche sich eine Ausströmleitung anschließen lässt. Mithin ist es möglich, dass sich zwischen einer entsprechenden ersten Strömungsöffnung und einer entsprechenden zweiten Strömungsöffnung eine den Gehäuseinnenraum zumindest abschnittsweise durchströmende Temperierfluidströmung ausbilden lässt. Entsprechende erste und zweite Strömungsöffnungen können an unterschiedlichen Wandungen, d. h. insbesondere einander gegenüber liegenden Wandungen, der Gehäuseeinrichtung angeordnet oder ausgebildet sein. Bei einer entsprechenden Ausführungsform der Temperiereinrichtung durchströmt das Temperierfluid den Gehäuseinnenraum sonach direkt; der zur Temperierung des Gehäuseinnenraums erforderliche Wärmeaustausch kann direkt über das durch den Gehäuseinnenraum strömende Temperierfluid erfolgen. Der Gehäuseinnenraum kann sonach einen Bestandteil der Strömungsstruktur bilden.
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In allen Ausführungsformen kann eine entsprechende Strömungsstruktur einen Bestandteil einer entsprechenden Wärmetauschereinrichtung bilden.
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Eine entsprechende Strömungsstruktur kann in allen Ausführungsformen wenigstens ein Strömungsbeeinflussungselement, insbesondere ein Strömungsleitelement und/oder ein Strömungsvergleichmäßigungselement, zur Erzeugung einer Temperierströmung bestimmter Strömungseigenschaften umfassen. Mithin lassen sich über entsprechende Strömungsbeeinflussungselemente - diese können z. B. als Strömungsdüsen ausgebildet sein oder solche umfassen - Temperierfluidströmungen gewünschter Eigenschaften, wie z. B. gewünschter Strömungsgeschwindigkeiten und/oder -profile und/oder -richtungen, realisieren, sodass ein entsprechendes Temperierfluid z. B. mit einem gewünschten, z. B. laminaren, Strömungsprofil in einer gewünschten Strömungsgeschwindigkeit und -richtung entlang einer oder mehrerer Oberflächen wenigstens einer in dem Gehäuseinnenraum angeordneten oder ausgebildeten Funktionseinrichtung strömen kann. Entsprechende Strömungsbeeinflussungselemente können z. B. in Form von Diffusor- oder Düsenelementen an oder in entsprechenden ersten und/oder zweiten Strömungsöffnungen respektive an oder in entsprechenden Strömungskanälen angeordnet oder ausgebildet sein.
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An dieser Stelle ist allgemein anzumerken, dass die Gehäuseeinrichtung mit erforderlichen Anschlüssen, wie z. B. Versorgungsanschlüssen, ausgebildet sein kann, über welche sich für den Betrieb der in dem Gehäuseinnenraum angeordneten oder ausgebildeten Funktionseinrichtung und/oder der Temperiereinrichtung erforderliche Versorgungsmedien zu- und abführen lassen. Hierunter fällt neben der Versorgung mit einem entsprechenden Temperierfluid als Beispiel für ein Versorgungsmedium insbesondere auch eine Versorgung mit gegebenenfalls für den Betrieb der Funktionseinrichtung und/oder der Temperiereinrichtung erforderlicher elektrischer, hydraulischer und/oder pneumatischer Energie als weiteres Beispiel für ein Versorgungsmedium. Entsprechende Anschlüsse können mit Versorgungsleitungen bzw. -elementen zu verbinden sein, über welche ein Anschluss an eine ein entsprechendes Versorgungsmedium bereitstellende Versorgungsquelle möglich ist. Entsprechende Versorgungsleitungen bzw. -elemente können flexibel ausgebildet sein, etwa um eine im Weiteren näher erläuterte bewegbare Lagerung der Bauplattform und/oder der Gehäuseeinrichtung in wenigstens einem Bewegungsfreiheitsgrad nicht zu beeinträchtigen. Für elektrische Versorgungsleitungen bzw. -elemente gilt mit der gleichen Zielsetzung, dass diese beispielsweise als Gleit- bzw. Schleifkontakte ausgebildet oder solche umfassen können. Auch Prinzipien der kontaktlosen elektrischen Energieübertragung, etwa durch Induktion, sind denkbar.
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Die wenigstens eine Bauplattform kann, wie vorstehend angedeutet, insbesondere relativ zu der Gehäuseeinrichtung oder gemeinsam mit der Gehäuseeinrichtung, in wenigstens einem Bewegungsfreiheitsgrad bewegbar gelagert sein. Ein entsprechender Bewegungsfreiheitsgrad kann z. B. ein rotatorischer und/oder ein translatorischer Bewegungsfreiheitsgrad sein. Die bewegbare Lagerung der wenigstens einen Bauplattform kann sonach komplexe kinematische Bewegung(sbahn)en der wenigstens einen Bauplattform in einen oder mehreren Ebenen ermöglichen. Die bewegbare Lagerung der wenigstens einen Bauplattform in wenigstens einem Bewegungsfreiheitsgrad kann für die extrusionsbasierte Herstellung dreidimensionaler Objekte ohne Stützstruktur zweckmäßig bzw. gegebenenfalls sogar erforderlich sein. Analoges gilt für die bewegbare Lagerung der wenigstens einen Bauplattform gemeinsam mit der wenigstens einen Gehäuseeinrichtung in wenigstens einem Bewegungsfreiheitsgrad, d. h. der bewegbaren Lagerung der gesamten Bauplattformanordnung in wenigstens einem Bewegungsfreiheitsgrad.
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Eine beispielhafte Ausführungsform sieht vor, dass zumindest die wenigstens eine Bauplattform in einem rotatorischen Bewegungsfreiheitsgrad um eine vertikale Rotationsachse und/oder in einem rotatorischen Bewegungsfreiheitsgrad um eine horizontale Rotationsachse bewegbar gelagert ist. Mithin kann die wenigstens eine Bauplattform um eine vertikale Rotationsachse drehbar gelagert und/oder um eine horizontale Rotationsachse schwenkbar gelagert sein. Eine entsprechende drehbare bzw. schwenkbare Lagerung kann in allen Fällen Dreh- und/oder Schwenkbewegungen in wenigstens einer Dreh- bzw. Schwenkrichtung in einem Dreh- bzw. Schwenkwinkelbereich kleiner, gleich oder größer als 360° beinhalten.
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Alternativ oder ergänzend kann die Gehäuseeinrichtung in einem rotatorischen Bewegungsfreiheitsgrad um eine vertikale Rotationsachse und/oder in einem rotatorischen Bewegungsfreiheitsgrad um eine horizontale Rotationsachse bewegbar gelagert sein.
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Alternativ oder ergänzend kann die gesamte Bauplattformanordnung in einem rotatorischen Bewegungsfreiheitsgrad um eine vertikale Rotationsachse und/oder in einem rotatorischen Bewegungsfreiheitsgrad um eine horizontale Rotationsachse bewegbar gelagert sein.
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Alternativ oder ergänzend kann die gesamte Bauplattformanordnung in einem translatorischen Bewegungsfreiheitsgrad entlang einer horizontalen oder vertikalen Translationsachse bewegbar gelagert sein.
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Zur Realisierung jeweiliger rotatorischer und/oder translatorischer Bewegungen sind typischerweise (motorische) Antriebseinrichtungen vorhanden, über welche sich eine die Bauplattform und/oder die Gehäuseeinrichtung in eine Bewegung in wenigstens einem Bewegungsfreiheitsgrad versetzende Antriebskraft erzeugen lässt.
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Aus vorstehenden Erläuterungen ergibt sich, dass die Bauplattformanordnung eine die Bauplattform und/oder die Gehäuseeinrichtung in wenigstens einem Bewegungsfreiheitsgrad bewegbar lagernde Lagerungseinrichtung umfassen kann. Eine entsprechende Lagerungseinrichtung kann z. B. eine ein oder mehrere, gegebenenfalls profilartige bzw. -förmige, Rahmenelemente umfassende Rahmenstruktur umfassen. Eine entsprechende Lagerungseinrichtung umfasst typischerweise eine oder mehrere Lagerungsschnittstellen, über welche sich eine bewegbare Lagerung der Bauplattform und/oder der Gehäuseeinrichtung realisieren lässt. Entsprechende Lagerungsschnittstellen können z. B. mechanische Schnittstellen sein, welche eingerichtet bzw. konfiguriert sind, mit entsprechenden Gegenlagerungsschnittstellen seitens der Bauplattform und/oder der Gehäuseeinrichtung unter Ausbildung einer bewegbaren Lagerung zusammenzuwirken.
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Die Bauplattformanordnung kann eine der Bauplattform zugeordnete Temperiereinrichtung zur zumindest abschnittsweisen Temperierung der Bauplattform umfassen. Die Bauplattform kann sonach, insbesondere unabhängig der Temperierung der in dem Gehäuseinnenraum angeordneten oder ausgebildeten Funktionseinrichtung, temperiert werden. Eine entsprechende Temperiereinrichtung - diese kann gegebenenfalls auch als zweite Temperiereinrichtung bezeichnet bzw. erachtet werden - ist typischerweise zur Beheizung der Bauplattform bzw. der Bauoberfläche eingerichtet. Eine entsprechende Temperiereinrichtung kann z. B. als elektrische Heizeinrichtung ausgebildet sein oder wenigstens eine solche umfassen.
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Wie weiter oben bereits erwähnt, kann die oder eine Funktionseinrichtung als eine Antriebseinrichtung zur Erzeugung einer die Bauplattform in eine Bewegung in wenigstens einem Bewegungsfreiheitsgrad versetzenden Antriebskraft ausgebildet sein oder wenigstens eines solche umfassen. Eine entsprechende Antriebseinrichtung kann z. B. eine motorische Antriebseinheit und/oder eine Getriebeeinheit umfassen. Eine Antriebseinrichtung kann im Sinne einer Vibrationserzeugungseinrichtung zur Erzeugung einer die Bauplattform in eine Schwingung bzw. Vibration versetzenden Vibrationskraft ausgebildet sein oder wenigstens eines solche umfassen. Alternativ oder ergänzend kann die oder eine Funktionseinrichtung als eine entsprechende Temperiereinrichtung zur zumindest abschnittsweisen Temperierung der wenigstens einen Bauplattform ausgebildet sein oder wenigstens eine solche umfassen. Alternativ oder ergänzend kann die oder eine Funktionseinrichtung als eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung wenigstens eines chemischen und/oder physikalischen und/oder geometrischen Parameters im Zusammenhang mit wenigstens einem auf der Bauplattform hergestellten dreidimensionalen Objekt ausgebildet sein oder wenigstens eine solche umfassen. Eine entsprechende Erfassungseinrichtung kann z. B. eine Sensoreinheit zur Sensierung chemischer und/oder physikalischer und/oder geometrischer Parameter umfassen. Alternativ oder ergänzend kann die oder eine Funktionseinrichtung als Unterdruckerzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines Unterdrucks, insbesondere eines Vakuums, auf der Bauoberfläche ausgebildet sein oder eine solche umfassen. Eine entsprechende Unterdruckerzeugungseinrichtung kann z. B. eine Pumpeneinrichtung, welche über geeignete Leitungselemente mit entsprechenden Unterdrucköffnungen in der Bauoberfläche verbunden sind, umfassen. Alternativ oder ergänzend kann die oder eine Funktionseinrichtung als eine Kalibriereinrichtung zur Kalibrierung einer Ausrichtung und/oder Position der Bauplattform, insbesondere relativ zu wenigstens einer Referenzausrichtung und/oder -position, ausgebildet sein oder wenigstens eine solche umfassen. Eine entsprechende Kalibriereinrichtung kann z. B. eine Kalibriereinheit zur mechanischen, optischen und/oder akustischen Kalibrierung der Bauplattform umfassen. Auch jeweiligen Antriebseinrichtungen, Temperiereinrichtungen, Erfassungseinrichtungen, Unterdruckerzeugungseinrichtungen und/oder Kalibriereinrichtungen zugeordnete Steuer- bzw. Datenübertagungseinrichtungen können als Funktionseinrichtung verstanden werden.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur extrusionsbasierten Herstellung wenigstens eines dreidimensionalen Objekts, welche eine Bauplattformanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche und eine Extrusionseinrichtung zur Extrusion eines Extrusionsmaterials auf wenigstens eine Bauplattform der Bauplattformanordnung umfasst. Sämtliche Ausführungen im Zusammenhang mit der Bauplattformanordnung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung gelten analog für die Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung, und umgekehrt.
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Die Vorrichtung ist eingerichtet, extrusionsbasiert dreidimensionale Objekte herzustellen. Unter dem Begriff „Objekt“ kann 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 demnach ein Abschnitt eines technischen Bauelements oder ein Abschnitt einer technischen Bauelementgruppe sein.
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Die Vorrichtung ist insbesondere zur extrusionsbasierten Herstellung wenigstens eines Objekts über einen zumindest abschnittsweisen, gegebenenfalls vollständigen, extrusionsbasierten lagen- bzw. schichtweisen Aufbau eines entsprechenden dreidimensionalen Objekts eingerichtet. Die extrusionsbasierte Herstellung eines entsprechenden dreidimensionalen Objekts kann vermittels der Vorrichtung sonach zumindest abschnittsweise, gegebenenfalls vollständig, lagen- bzw. schichtweise erfolgen. Die Vorrichtung ist entsprechend zur extrusionsbasierten Verarbeitung wenigstens eines Extrusionsmaterials, d. h. zur Extrusion wenigstens eines Extrusionsmaterials auf einen Untergrund, eingerichtet. Der Untergrund ist durch die wenigstens eine Bauplattform der Bauplattformanordnung gebildet.
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Unter einem Extrusionsmaterial ist typischerweise ein extrudierbares bzw. extrusionsfähiges Kunststoffmaterial zu verstehen. Konkret kommen insbesondere thermoplastische Kunststoffmaterialien in Betracht. Der Begriff „Kunststoffmaterial“ beinhaltet grundsätzlich auch Mischungen wenigstens zweier sich in wenigstens einem chemischen und/oder physikalischen Parameter unterscheidender Kunststoffmaterialien und/oder Mischungen wenigstens eines Kunststoffmaterials mit wenigstens einem Füllstoffmaterial.
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Die Vorrichtung umfasst typischerweise eine Extrusionseinrichtung, welche zum Aufschmelzen bzw. Plastifizieren eines Extrusions- bzw. Kunststoffmaterials eingerichtet ist. Eine entsprechende Extrusionseinrichtung umfasst typischerweise wenigstens eine Extruderkammer. Die Extruderkammer umfasst typischerweise eine oder mehrere die Extruderkammer begrenzende bzw. definierende Extruderkammerwandungen. Die gegebenenfalls auch als Extruderzylinder zu bezeichnende bzw. zu erachtende Extruderkammer kann unterschiedlich funktionalisierte Bereiche bzw. Zonen, wie z. B. einen, z. B. trichterartigen bzw. -förmigen, Befüllbereich, über welchen ein Befüllen der Extruderkammer mit aufzuschmelzendem Extrusions- bzw. Kunststoffmaterial erfolgt, einen Aufschmelzbereich, in welchem das Aufschmelzen des in die Extruderkammer gefüllten aufzuschmelzenden Extrusions- bzw. Kunststoffmaterials erfolgt, sowie einen Ausströmbereich, über welchen aufgeschmolzenes Extrusions- bzw. Kunststoffmaterial, insbesondere kontinuierlich, quasikontinuierlich, quasidiskontinuierlich oder diskontinuierlich, aus der Extruderkammer ausströmen kann, aufweisen. Weiterhin umfasst eine entsprechende Extrusionseinrichtung typischerweise wenigstens eine in der Extruderkammer angeordnete oder ausgebildete Extruderschnecke. Die Extruderschnecke definiert typischerweise eine Extruderachse, um welche die Extruderschnecke zumindest drehbar gelagert ist.
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Die Extrusionseinrichtung kann in wenigstens einem Bewegungsfreiheitsgrad relativ zu der Bauplattform der Bauplattformanordnung bewegbar gelagert sein. Zur Realisierung von Bewegungen der Extrusionseinrichtung kann die Vorrichtung eine Antriebseinrichtung und/oder eine Führungseinrichtung umfassen. Eine entsprechende, z. B. als Antriebsmotor implementierte, Antriebseinrichtung ist typischerweise zur Erzeugung von die Extrusionseinrichtung in eine Bewegung entlang einer translatorischen und/oder rotatorischen Bewegungsbahn versetzenden Antriebskraft eingerichtet. Eine entsprechende, z. B. als Führungsschiene implementierte, Führungseinrichtung ist typischerweise zur Bestimmung entsprechender Bewegungsbahnen eingerichtet. Einer entsprechenden Antriebs- und/oder Führungseinrichtung kann die bzw. eine Steuereinrichtung zugeordnet sein, welche zur Erzeugung von den Betrieb der Antriebs- bzw. Führungseinrichtung steuernden Daten eingerichtet ist, über welche sich ein- oder mehrdimensionale Bewegungsbahnen der Extrusionseinrichtung realisieren lassen.
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Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Objekts. Verfahrensgemäß wird ein Extrusionsmaterial, insbesondere lagen- bzw. schichtweise, extrusionsbasiert auf wenigstens eine Bauplattform einer Bauplattformanordnung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufgebracht. Das Verfahren kann vermittels einer Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung implementiert werden. Sämtliche Ausführungen im Zusammenhang mit der Bauplattformanordnung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung und/oder mit der Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung gelten analog für das Verfahren gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung, und umgekehrt.
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen nochmals erläutert. Dabei zeigt:
- 1 - 3 jeweils eine Prinzipdarstellung einer einen Bestandteil einer Vorrichtung zur extrusionsbasierten Herstellung eines dreidimensionalen Objekts bildenden Bauplattformanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt eine Prinzipdarstellung einer einen eigenständigen Bestandteil einer übergeordneten Vorrichtung 1 zur extrusionsbasierten Herstellung eines dreidimensionalen Objekts 2 bildenden Bauplattformanordnung 3 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
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Die Vorrichtung 1 ist insbesondere zur extrusionsbasierten Herstellung eines Objekts 2 über einen zumindest abschnittsweisen, gegebenenfalls vollständigen, extrusionsbasierten lagen- bzw. schichtweisen Aufbau eingerichtet. Die extrusionsbasierte Herstellung eines Objekts 2 kann vermittels der Vorrichtung 1 sonach zumindest abschnittsweise, gegebenenfalls vollständig, lagen- bzw. schichtweise erfolgen. Die Vorrichtung 1 ist entsprechend zur extrusionsbasierten Verarbeitung wenigstens eines Extrusionsmaterials, d. h. zur Extrusion wenigstens eines Extrusionsmaterials auf einen Untergrund, eingerichtet.
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Bei einem Untergrund kann es sich z. B. um eine Bauplattform 3.1 der im Weiteren näher erläuterten Bauplattformanordnung 3 oder um eine Lage bzw. Schicht des oder eines Extrusionsmaterials, worunter gegebenenfalls auch nur eine einzelne Materialbahn bzw. ein einzelner Materialstrang des oder eines Extrusionsmaterials zu verstehen sein kann, handeln.
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Die Vorrichtung 1 umfasst eine Extrusionseinrichtung 4, welche zum Aufschmelzen bzw. Plastifizieren eines Extrusionsmaterials - hierbei handelt es sich typischerweise um ein extrudierbares bzw. extrusionsfähiges thermoplastisches Kunststoffmaterial - eingerichtet ist. Die Extrusionseinrichtung 4 umfasst eine gegebenenfalls auch als Extruderzylinder zu bezeichnende bzw. zu erachtende Extruderkammer 4.1 sowie eine in der Extruderkammer 4.1 angeordnete, eine Extruderachse (nicht bezeichnet) definierende Extruderschnecke 4.2. Die Extruderkammer 4.1 umfasst eine oder mehrere die Extruderkammer 4.1 begrenzende bzw. definierende Extruderkammerwandungen (nicht bezeichnet). Die Extruderkammer 4.1 kann unterschiedlich funktionalisierte Bereiche bzw. Zonen (nicht bezeichnet oder gezeigt), wie z. B. eine, z. B. trichterartige bzw. -förmigen, Befüllbereich, über welchen ein Befüllen der Extruderkammer 4.1 mit aufzuschmelzendem Extrusions- bzw. Kunststoffmaterial erfolgt, einen Aufschmelzbereich, in welchem das Aufschmelzen des in die Extruderkammer 4.1 gefüllten aufzuschmelzenden Extrusions- bzw. Kunststoffmaterials erfolgt, sowie einen Ausströmbereich, über welchen aufgeschmolzenes Extrusions- bzw. Kunststoffmaterial aus der Extruderkammer 4.1 ausströmen kann, aufweisen. Mit 4.3 ist eine der Extruderschnecke 4.2 zugeordnete Antriebseinrichtung bezeichnet, über welche sich eine die Extruderschnecke 4.2 um die Extruderachse drehende Antriebskraft erzeugen lässt.
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Die Extrusionseinrichtung 4 kann in wenigstens einem Bewegungsfreiheitsgrad - beispielhafte Bewegungsfreiheitsgrade sind in 1 durch die Achsen bzw. Doppelpfeile angedeutet - relativ zu dem bzw. einem Untergrund bewegbar gelagert sein. Zur Realisierung von Bewegungen der Extrusionseinrichtung 4 kann die Vorrichtung 1 eine Antriebseinrichtung (nicht gezeigt) und/oder eine Führungseinrichtung (nicht gezeigt) umfassen. Eine entsprechende, z. B. als Antriebsmotor implementierte, Antriebseinrichtung ist typischerweise zur Erzeugung von die Extrusionseinrichtung 4 in eine Bewegung entlang einer translatorischen und/oder rotatorischen Bewegungsbahn versetzenden Antriebskraft eingerichtet. Eine entsprechende, z. B. als Führungsschiene implementierte, Führungseinrichtung ist typischerweise zur Bestimmung entsprechender Bewegungsbahnen eingerichtet. Einer entsprechenden Antriebs- und/oder Führungseinrichtung kann eine Steuereinrichtung zugeordnet sein, welche zur Erzeugung von den Betrieb der Antriebs- bzw. Führungseinrichtung steuernden Daten eingerichtet ist, über welche sich ein- oder mehrdimensionale Bewegungsbahnen der Extrusionseinrichtung 4 realisieren lassen.
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Die in 1 in einer geschnittenen Ansicht dargestellte Bauplattformanordnung 3 umfasst die bereits erwähnte Bauplattform 3.1, welche eine Bauoberfläche 3.1.1 umfasst. Die Bauoberfläche 3.1.1 stellt einen Untergrund dar, auf welchem ein extrusionsbasierter lagen- bzw. schichtweiser Aufbau wenigstens eines dreidimensionalen Objekts 2 erfolgen kann.
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Die Bauplattform 3.1.1 kann eine plattenartige bzw. -förmige Grundform aufweisen, welche eine die Bauoberfläche 3.1.1 bildende Oberfläche aufweist. Die typischerweise eben ausgeführte Bauoberfläche 3.1.1 kann insbesondere im Bereich einer freiliegenden Oberseite der Bauplattform 3.1 angeordnet oder ausgebildet sein.
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Der Bauplattform 3.1 ist wenigstens eine Funktionseinrichtung 3.2 zuordenbar bzw. zugeordnet. Bei einer entsprechenden Funktionseinrichtung 3.2 kann es sich, wie sich im Weiteren ergibt, insbesondere um eine Antriebseinrichtung 3.2.1 zur Erzeugung einer die Bauplattform 3.1 in eine Bewegung in wenigstens einem Bewegungsfreiheitsgrad versetzenden Antriebskraft und/oder um eine Temperiereinrichtung 3.2.2 zur Temperierung der Bauplattform 3.1, d. h. insbesondere der Bauoberfläche 3.1.1, handeln.
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Entsprechende Funktionseinrichtungen 3.2 können unabhängig von ihrer konkreten Ausführung, z. B. in Form von elektrischen bzw. elektronischen und/oder mechanischen Funktionselementen - hierbei kann es sich konkret etwa um elektrische bzw. elektronische Steuerelemente und/oder mechanische Elemente, wie z. B. Antriebselemente, handeln - temperaturempfindliche Bauelemente bzw. Bauelementgruppen umfassen, sodass sich die im Rahmen der extrusionsbasierten Herstellung eines dreidimensionalen Objekts 2 auf der Bauplattform 3.1 herrschenden thermischen Belastungen negativ auf den Betrieb bzw. die Betriebsbereitschaft entsprechender Funktionseinrichtungen 3.2 auswirken können. In gleicher Weise kann auch die Präzision entsprechender Funktionseinrichtungen 3.2 verbessert werden. Dies gilt insbesondere für temperaturempfindliche Präzisionsbauelemente bzw. -bauelementgruppen, d. h. z. B. mechanisch zusammenwirkende Bauelemente bzw. Bauelementgruppen, wie z. B. Zahnräder und Ritzel, oder sonstige z. B. als Antriebs- und/oder Abtriebselemente konfigurierte Bauelemente bzw. Bauelementgruppen.
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Um dieser Problemstellung zu begegnen, sind die jeweiligen Funktionseinrichtungen 3.2 in einem Gehäuseinnenraum 3.3.1 einer Gehäuseeinrichtung 3.3 angeordnet oder ausgebildet. Der Gehäuseeinrichtung 3.3 ist eine Temperiereinrichtung 6 zur aktiven Temperierung des Gehäuseinnenraums 3.3.1 auf eine vorgebbare oder vorgegebene Gehäuseinnenraumtemperatur zugeordnet. Die Bauplattformanordnung 3 umfasst sonach eine einen Gehäuseinnenraum 3.3.1 begrenzende bzw. definierende Gehäuseeinrichtung 3.3, welcher eine Temperiereinrichtung 6 zur aktiven Temperierung des Gehäuseinnenraums 3.3.1 auf eine vorgebbare oder vorgegebene Gehäuseinnenraumtemperatur zugeordnet ist.
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Vermittels der Temperiereinrichtung 6 lassen sich auch die in dem Gehäuseinnenraum 3.3.1 angeordneten oder ausgebildeten Funktionseinrichtungen 3.2 auf eine vorgebbare oder vorgegebene Gehäuseinnenraumtemperatur bzw. einen vorgebbaren oder vorgegebenen Gehäuseinnenraumtemperaturbereich temperieren, sodass sich entsprechende thermische Belastungen der Funktionseinrichtungen 3.2 reduzieren bzw. vermeiden lassen.
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Unter einer Temperierung des Gehäuseinnenraums 3.3.1 nebst der darin angeordneten oder ausgebildeten Funktionseinrichtungen 3.2 ist sonach insbesondere eine aktive Kühlung zu verstehen, sodass die Temperiereinrichtung 6 insbesondere zur aktiven Kühlung des Gehäuseinnenraums 3.3.1 respektive der darin angeordneten oder ausgebildeten Funktionseinrichtungen 3.2 auf eine vorgebbare oder vorgegebene Gehäuseinnenraumtemperatur eingerichtet ist.
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Die Temperiereinrichtung 6 ist sonach insbesondere eingerichtet, die Gehäuseinnenraumtemperatur 3.3.1 im Hinblick auf eine vorgebbare oder vorgegebene Gehäuseinnenraumtemperatur zu steuern bzw. regeln. Eine entsprechende Steuerung bzw. Regelung der Gehäuseinnenraumtemperatur kann z. B. auf Grundlage einer benutzerseitigen Vorgabe einer Gehäuseinnenraumtemperatur (Zieltemperatur) erfolgen; mithin kann eine entsprechende Gehäuseinnenrauminnenraumtemperatur auf Grundlage von über eine Benutzer- bzw. Datenübertragungsschnittstelle 6.1 der Temperiereinrichtung 6 benutzerseitig erhaltenen Gehäuseinnenraumtemperaturvorgaben erfolgen. Entsprechende Vorgaben können von einer der Temperiereinrichtung 6 zugeordneten hardware- und/oder softwaremäßig implementierten Steuerungseinrichtung 6.2 zur Steuerung des Betriebs der Temperiereinrichtung 6 zur Realisierung der jeweiligen Gehäuseinnenraumtemperatur verarbeitet werden. Alternativ oder ergänzend ist es denkbar, dass eine entsprechende Steuerung bzw. Regelung der Gehäuseinnenraumtemperatur z. B. auf Grundlage einer maschinenseitigen Vorgabe einer Gehäuseinnenraumtemperatur (Zieltemperatur) erfolgen kann; mithin kann eine entsprechende Gehäuseinnenrauminnenraumtemperatur, gegebenenfalls teil- oder vollautomatisiert, auf Grundlage von über eine Maschinen- bzw. Datenübertragungsschnittstelle 6.3 der Temperiereinrichtung 6 erhaltenen Gehäuseinnenraumtemperaturvorgaben erfolgen. Entsprechende Vorgaben können von der der Temperiereinrichtung 6 zugeordneten hardware- und/oder softwaremäßig implementierten Steuerungseinrichtung 6.2 zur Steuerung des Betriebs der Temperiereinrichtung 6 zur Realisierung der jeweiligen Gehäuseinnenraumtemperatur verarbeitet werden. Eine maschinenseitige Vorgabe einer Gehäuseinnenraumtemperatur kann gegebenenfalls unter Einsatz eines künstlichen neuronalen Netzwerks, d. h. insbesondere Prinzipien des maschinellen Lernens bzw. der künstlichen Intelligenz, erfolgen.
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Eine entsprechende Steuerung bzw. Regelung der Gehäuseinnenraumtemperatur kann neben der Realisierung der jeweils vorgegebenen Gehäuseinnenraumtemperatur alternativ oder ergänzend die Steuerung bzw. Regelung entsprechender Temperaturraten, d. h. insbesondere Kühlraten, zur Erreichung der jeweiligen Gehäuseinnenraumtemperatur beinhalten.
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In analoger Weise können über die Temperiereinrichtung 6 gegebenenfalls auch andere das Klima innerhalb des Gehäuseinnenraums 3.3.1 betreffende Parameter, wie z. B. die Feuchtigkeit innerhalb des Gehäuseinnenraums 3.3.1, gesteuert bzw. geregelt werden. Mithin kann die Temperiereinrichtung 6 gegebenenfalls auch zur aktiven Klimatisierung des Gehäuseinnenraums 3.3.1 auf ein vorgebbares oder vorgegebenes Gehäuseinnenraumklima eingerichtet sein.
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Der Gehäuseinnenraum 3.3.1 kann, insbesondere aufgrund seiner eigenständigen Temperierbarkeit vermittels der Temperiereinrichtung 6, ein von äußeren Einflüssen, d. h. insbesondere thermischen und/oder klimatischen Einflüssen, abgeschirmtes bzw. gekapseltes Volumen innerhalb der Gehäuseeinrichtung 3.3 bilden. Die Funktionseinrichtungen 3.2 können sonach von äußeren Einflüssen, vorzugsweise thermischen und/oder klimatischen Einflüssen, abgekapselt bzw. abgeschirmt in dem Gehäuseinnenraum 3.3.1 der Gehäuseeinrichtung 3.3 angeordnet oder ausgebildet sein.
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Die typischerweise durch eine oder mehrere den Gehäuseinnenraum 3.3.1 begrenzenden Wandungen (nicht bezeichnet) gebildete oder solche umfassende Gehäuseeinrichtung 3.3 kann zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, aus einem thermisch isolierenden Material und/oder einer thermisch isolierenden Materialstruktur gebildet sein. Mithin kann ein von äußeren Einflüssen, d. h. insbesondere thermischen und/oder klimatischen Einflüssen, abgeschirmtes bzw. gekapseltes Volumen innerhalb der Gehäuseeinrichtung 3.3 auch durch eine Ausbildung der Gehäuseeinrichtung 3.3, d. h. insbesondere entsprechender den Gehäuseinnenraum 3.3.1 begrenzender Wandungen der Gehäuseeinrichtung 3.3, aus einem thermisch isolierenden Material und/oder einer thermisch isolierenden Materialstruktur, d. h. im Allgemeinen mit thermisch isolierenden Eigenschaften, realisiert sein. Unter einem thermisch isolierenden Material kann z. B. ein Keramik- oder Kunststoffmaterial, mithin im Allgemeinen ein Material mit einer vergleichsweise niedrigen thermischen Leitfähigkeit bzw. einer vergleichsweise hohen Wärmekapazität, zu verstehen sein. Unter einer thermisch isolierenden Materialstruktur kann z. B. eine Materialstruktur mit thermisch isolierenden Einschlüssen, wie z. B. Lufteinschlüssen, zu verstehen sein. Eine entsprechende Materialstruktur kann sonach z. B. eine bionische und/oder zellulare Struktur sein. Auch eine entsprechende Materialstruktur kann aus einem thermisch isolierenden Material, wie z. B. einem Keramik- oder Kunststoffmaterial, gebildet sein; dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich, als sich die thermisch isolierenden Eigenschaften einer entsprechenden Materialstruktur weniger aus materialmäßigen Eigenschaften, als vielmehr aus geometrisch-konstruktiven Eigenschaften ergeben. Entsprechende thermisch isolierende Materialien bzw. Materialstrukturen können in allen Ausführungsbeispielen auch als zumindest abschnittsweise, gegebenenfalls vollständige, Beschichtung entsprechender Wandungen der Gehäuseeinrichtung 3.3 vorliegen.
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Grundsätzlich erfordert die Ausbildung der Gehäuseeinrichtung 3.3 aufgrund der durch die Temperiereinrichtung 6 realisierbaren Temperierung des Gehäuseinnenraums 3.3.1 und somit auch der diesen begrenzenden Wandungen nicht zwingend die Verwendung eines thermisch hochstabilen Materials zur Ausbildung der Gehäuseeinrichtung 3.3.
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Die Temperiereinrichtung 6 ist in dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel beispielhaft als eine innerhalb des Gehäuseinnenraums 3.3.1 angeordnete oder ausgebildete Wärmetauschereinrichtung ausgebildet.
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Alternativ oder ergänzend kann die Temperiereinrichtung 6 kann als eine von einem Temperierfluid durchströmbare Strömungsstruktur 6.4 gebildet sein oder wenigstens eine solche umfassen. Die Temperierung des Gehäuseinnenraums 3.3.1 kann sonach unmittelbar oder mittelbar über ein strömendes Temperierfluid, welches je nach konkreter Implementierung der Strömungsstruktur 6.4 eine Flüssigkeit oder ein Gas sein kann, erfolgen. Ein entsprechendes Temperierfluid kann sonach zumindest abschnittsweise in dem bzw. durch den Gehäuseinnenraum 3.3.1 strömen; der Gehäuseinnenraum 3.3.1 kann sonach selbst eine entsprechende Strömungsstruktur 6.4 bilden. Die Temperiereinrichtung 6 kann entsprechend als eine Erzeugung einer eine entsprechende Strömungsstruktur 6.4 durchströmenden Temperierfluidströmung eingerichtete Temperierfluidströmungserzeugungseinrichtung ausgebildet sein oder wenigstens eine solche umfassen. Eine entsprechende Temperierfluidströmungserzeugungseinrichtung kann z. B. als eine Gebläse- und/oder Saugeinrichtung ausgebildet sein oder wenigstens eine solche umfassen.
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Eine entsprechende Strömungsstruktur 6.4 kann sich jedoch alternativ oder ergänzend zumindest abschnittsweise, gegebenenfalls vollständig, an oder in den Gehäuseinnenraum 3.3.1 begrenzenden Wandungen der Gehäuseeinrichtung 3.3 erstrecken. Eine entsprechende Strömungsstruktur 6.4 kann eine oder mehrere von einem Temperierfluid durchströmbare Strömungskanäle umfassen, welche sich zumindest abschnittsweise, gegebenenfalls vollständig, an oder in wenigstens einer den Gehäuseinnenraum 3.3.1 begrenzenden Wandung der Gehäuseeinrichtung 3.3 erstreckend angeordnet oder ausgebildet sind. Entsprechende Strömungskanäle können sich in einer oder mehreren Raumrichtungen erstrecken; mithin sind auch ein- oder mehrdimensionale Netzwerke entsprechender Strömungskanäle denkbar. Bei entsprechenden Ausführungen der Temperiereinrichtung 6 ist es nicht zwingend notwendig, dass das Temperierfluid den Gehäuseinnenraum 3.3.1 direkt durchströmt; der zur Temperierung des Gehäuseinnenraums 3.3.1 erforderliche Wärmeaustausch kann über die an oder in den Wandungen angeordneten oder ausgebildeten Strömungskanäle respektive das durch diese strömende Temperierfluid erfolgen; die Strömungskanäle bzw. Wandungen bilden entsprechende Wärmeaustauschflächen, sodass eine hochintegrierte und somit vergleichsweise kompakte Ausführungsform einer entsprechenden Strömungsstruktur 6.4 vorliegt.
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Alternativ oder ergänzend kann eine entsprechende Strömungsstruktur 6.4 wenigstens eine erste Strömungsöffnung 6.4.1 umfassen, über welche ein Temperierfluid in den Gehäuseinnenraum 3.3.1 einströmen kann, und wenigstens eine zweite Strömungsöffnung 6.4.2 umfassen, über welche ein Temperierfluid aus dem Gehäuseinnenraum 3.3.1 ausströmen kann. Eine entsprechende erste Strömungsöffnung 6.4.1 kann als Einströmöffnung bezeichnet bzw. erachtet werden, an welche sich eine in 1 rein schematisch angedeutete Einströmleitung (nicht bezeichnet) anschließen lässt. Eine entsprechende zweite Strömungsöffnung 6.4.2 kann als eine Ausströmöffnung bezeichnet bzw. erachtet werden, an welche sich eine in 1 rein schematisch angedeutete Ausströmleitung (nicht bezeichnet) anschließen lässt. Mithin ist es möglich, dass sich zwischen einer entsprechenden ersten Strömungsöffnung 6.4.1 und einer entsprechenden zweiten Strömungsöffnung 6.4.2 eine den Gehäuseinnenraum 3.3.1 zumindest abschnittsweise durchströmende Temperierfluidströmung ausbilden lässt. Entsprechende erste und zweite Strömungsöffnungen 6.4.1, 6.4.2 können, wie in 1 beispielhaft dargestellt, an unterschiedlichen Wandungen, d. h. insbesondere einander gegenüber liegenden Wandungen, der Gehäuseeinrichtung 3.3 angeordnet oder ausgebildet sein. Bei einer entsprechenden Ausführungsform der Temperiereinrichtung 6 durchströmt das Temperierfluid den Gehäuseinnenraum 3.3.1 sonach direkt; der zur Temperierung des Gehäuseinnenraums 3.3.1 erforderliche Wärmeaustausch kann direkt über das durch den Gehäuseinnenraum 3.3.1 strömende Temperierfluid erfolgen. Der Gehäuseinnenraum 3.3.1 kann sonach einen Bestandteil der Strömungsstruktur 6.4 bilden.
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Eine jeweilige Strömungsstruktur 6.4 kann, wenngleich in den Fig. nicht dargestellt, in allen Ausführungsbeispielen wenigstens ein Strömungsbeeinflussungselement, insbesondere ein Strömungsleitelement und/oder ein Strömungsvergleichmäßigungselement, zur Erzeugung einer Temperierströmung bestimmter Strömungseigenschaften umfassen. Mithin lassen sich über entsprechende Strömungsbeeinflussungselemente - diese können z. B. als Strömungsdüsen ausgebildet sein oder solche umfassen - Temperierfluidströmungen gewünschter Eigenschaften, wie z. B. gewünschter Strömungsgeschwindigkeiten und/oder -profile und/oder -richtungen, realisieren, sodass ein entsprechendes Temperierfluid z. B. mit einem gewünschten, z. B. laminaren, Strömungsprofil in einer gewünschten Strömungsgeschwindigkeit und -richtung entlang einer oder mehrerer Oberflächen wenigstens einer in dem Gehäuseinnenraum 3.3.1 angeordneten oder ausgebildeten Funktionseinrichtung 3.2 strömen kann. Entsprechende Strömungsbeeinflussungselemente können z. B. in Form von Diffusor- oder Düsenelementen an oder in entsprechenden ersten und/oder zweiten Strömungsöffnungen 6.4.1, 6.4.2 respektive an oder in entsprechenden Strömungskanälen angeordnet oder ausgebildet sein.
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Anhand von 1 ist ersichtlich, dass eine entsprechende Strömungsstruktur 6.4 auch einen Bestandteil der Wärmetauschereinrichtung bilden kann.
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Allgemein gilt, dass die Gehäuseeinrichtung 3.3 mit erforderlichen Anschlüssen (nicht gezeigt), wie z. B. Versorgungsanschlüssen, ausgebildet sein kann, über welche sich für den Betrieb der in dem Gehäuseinnenraum 3.3.1 angeordneten oder ausgebildeten Funktionseinrichtungen 3.2 und/oder der Temperiereinrichtung 6 erforderliche Versorgungsmedien zu- und abführen lassen. Hierunter fällt neben der Versorgung mit einem entsprechenden Temperierfluid als Beispiel für ein Versorgungsmedium insbesondere auch eine Versorgung mit gegebenenfalls für den Betrieb der Funktionseinrichtungen 3.2 und/oder der Temperiereinrichtung 6 erforderlicher elektrischer, pneumatischer und/oder hydraulischer Energie als weiteres Beispiel für ein Versorgungsmedium. Entsprechende Anschlüsse können mit Versorgungsleitungen bzw. -elementen 8 zu verbinden sein, über welche ein Anschluss an eine ein entsprechendes Versorgungsmedium bereitstellende Versorgungsquelle 7 möglich ist. Entsprechende Versorgungsleitungen bzw. -elemente 8 können flexibel ausgebildet sein, etwa um eine im Weiteren näher erläuterte bewegbare Lagerung der Bauplattform 3.1 und/oder der Gehäuseeinrichtung 3.3 in wenigstens einem Bewegungsfreiheitsgrad nicht zu beeinträchtigen. Für elektrische Versorgungsleitungen bzw. -elemente 8 gilt mit der gleichen Zielsetzung, dass diese beispielsweise als Gleit- bzw. Schleifkontakte ausgebildet oder solche umfassen können. Auch Prinzipien der kontaktlosen elektrischen Energieübertragung, etwa durch Induktion, sind denkbar.
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Die Bauplattform 3.1 kann, wie vorstehend angedeutet, insbesondere relativ zu der Gehäuseeinrichtung 3.3 oder gemeinsam mit der Gehäuseeinrichtung 3.3, in wenigstens einem Bewegungsfreiheitsgrad bewegbar gelagert sein. Ein entsprechender Bewegungsfreiheitsgrad kann z. B. ein rotatorischer und/oder ein translatorischer Bewegungsfreiheitsgrad sein. Die bewegbare Lagerung der Bauplattform 3.1 kann sonach komplexe kinematische Bewegung(sbahn)en der Bauplattform 3.1 in einen oder mehreren Ebenen ermöglichen. Die bewegbare Lagerung der Bauplattform 3.1 in wenigstens einem Bewegungsfreiheitsgrad kann für die extrusionsbasierte Herstellung dreidimensionaler Objekte 2 ohne Stützstruktur zweckmäßig bzw. gegebenenfalls sogar erforderlich sein. Analoges gilt für die bewegbare Lagerung der Bauplattform 3.1 gemeinsam mit der Gehäuseeinrichtung 3.3 in wenigstens einem Bewegungsfreiheitsgrad, d. h. der bewegbaren Lagerung der gesamten Bauplattformanordnung 3 in wenigstens einem Bewegungsfreiheitsgrad.
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Anhand der 2, 3 - welche gegenüber 1 rein illustrativ ohne Extrusionseinrichtung 4 dargestellt sind, als hierüber beispielhaft mögliche Bewegungsfreiheitsgrade der Bauplattform 1 und/oder Gehäuseeinrichtung 3.3 erläutert werden sollen - ist ersichtlich, dass, wie in 2 durch den Doppelpfeil angedeutet, die Bauplattform 3.1 in einem rotatorischen Bewegungsfreiheitsgrad relativ zu der Gehäuseeinrichtung 3.3.1 um eine vertikale Rotationsachse A1 und, wie in 3 durch den Doppelpfeil angedeutet, die Bauplattform 3 gemeinsam mit der Gehäuseeinrichtung 3.1.1 in einem rotatorischen Bewegungsfreiheitsgrad um eine horizontale Rotationsachse A2 bewegbar gelagert sein kann. Mithin kann die Bauplattform 3.1 um die vertikale Rotationsachse A1 drehbar gelagert und/oder um die horizontale Rotationsachse A2 schwenkbar gelagert sein. Eine entsprechende drehbare bzw. schwenkbare Lagerung kann in allen Fällen Dreh- und/oder Schwenkbewegungen in wenigstens einer Dreh- bzw. Schwenkrichtung in einem Dreh- bzw. Schwenkwinkelbereich kleiner, gleich oder größer als 360° beinhalten.
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Alternativ oder ergänzend kann die gesamte Bauplattformanordnung 3 in einem translatorischen Bewegungsfreiheitsgrad entlang der horizontalen Bewegungsachse A3 oder entlang einer mit der Rotationsachse A1 zusammenfallenden oder parallel zu dieser verlaufenden vertikalen Translationsachse A4 bewegbar gelagert sein.
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Zur Realisierung jeweiliger rotatorischer und/oder translatorischer Bewegungen sind typischerweise (motorische) Antriebseinrichtungen, wie z. B. die Antriebseinrichtung 3.2.1, vorhanden, über welche sich eine die Bauplattform 3.1 und/oder die Gehäuseeinrichtung 3.3 in eine Bewegung in wenigstens einem Bewegungsfreiheitsgrad versetzende Antriebskraft erzeugen lässt.
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Aus vorstehenden Erläuterungen ergibt sich, dass die Bauplattformanordnung 3 eine die wenigstens eine Bauplattform 3.1 und/oder die Gehäuseeinrichtung 3.3.1 in wenigstens einem Bewegungsfreiheitsgrad bewegbar lagernde Lagerungseinrichtung 9 umfassen kann. Die Lagerungseinrichtung 9 kann z. B. eine ein oder mehrere, gegebenenfalls profilartige bzw. -förmige, Rahmenelemente 9.1.1 umfassende Rahmenstruktur 9.1 umfassen. Die Lagerungseinrichtung 9 umfasst typischerweise eine oder mehrere Lagerungsschnittstellen (nicht bezeichnet), über welche sich eine bewegbare Lagerung der Bauplattform und 3.1 oder der Gehäuseeinrichtung 3.1.1 realisieren lässt. Entsprechende Lagerungsschnittstellen können z. B. mechanische Schnittstellen sein, welche eingerichtet bzw. konfiguriert sind, mit entsprechenden Gegenlagerungsschnittstellen seitens der Bauplattform 3.1 und/oder der Gehäuseeinrichtung 3.1.1 unter Ausbildung einer bewegbaren Lagerung zusammenzuwirken.
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Abschließend seien nochmals beispielhaft und nicht abschließend denkbare Funktionseinrichtungen 3.2 genannt:
- Wie weiter oben bereits erwähnt, kann eine entsprechende Funktionseinrichtung 3.2 als eine Antriebseinrichtung 3.2.1 zur Erzeugung einer die Bauplattform 3.1 in eine Bewegung in wenigstens einem Bewegungsfreiheitsgrad versetzenden Antriebskraft ausgebildet sein oder wenigstens eines solche umfassen. Eine entsprechende Antriebseinrichtung 3.2.1 kann z. B. eine motorische Antriebseinheit und/oder eine Getriebeeinheit umfassen. Eine Antriebseinrichtung kann im Sinne einer Vibrationserzeugungseinrichtung zur Erzeugung einer die Bauplattform in eine Schwingung bzw. Vibration versetzenden Vibrationskraft ausgebildet sein oder wenigstens eines solche umfassen. Alternativ oder ergänzend kann eine entsprechende Funktionseinrichtung 3.2 als eine entsprechende Temperiereinrichtung 3.2.2 zur zumindest abschnittsweisen Temperierung der Bauplattform 3.1 ausgebildet sein oder wenigstens eine solche umfassen. Alternativ oder ergänzend kann eine entsprechende Funktionseinrichtung 3.2 als eine Erfassungseinrichtung (nicht gezeigt) zur Erfassung wenigstens eines chemischen und/oder physikalischen und/oder geometrischen Parameters im Zusammenhang mit wenigstens einem auf der Bauplattform 3.1 hergestellten dreidimensionalen Objekt 2 ausgebildet sein oder wenigstens eine solche umfassen. Eine entsprechende Erfassungseinrichtung kann z. B. eine Sensoreinheit zur Sensierung chemischer und/oder physikalischer und/oder geometrischer Parameter umfassen. Alternativ oder ergänzend kann eine entsprechende Funktionseinrichtung 3.2 als Unterdruckerzeugungseinrichtung (nicht gezeigt) zur Erzeugung eines Unterdrucks, insbesondere eines Vakuums, auf der Bauoberfläche 3.1.1 ausgebildet sein oder eine solche umfassen. Eine entsprechende Unterdruckerzeugungseinrichtung kann z. B. eine Pumpeneinrichtung, welche über geeignete Leitungselemente mit entsprechenden Unterdrucköffnungen in der Bauoberfläche verbunden sind, umfassen. Alternativ oder ergänzend kann eine entsprechende Funktionseinrichtung 3.2 als eine Kalibriereinrichtung zur Kalibrierung einer Ausrichtung und/oder Position der Bauplattform, insbesondere relativ zu wenigstens einer Referenzausrichtung und/oder -position, ausgebildet sein oder wenigstens eine solche umfassen. Eine entsprechende Kalibriereinrichtung 3.2 kann z. B. eine Kalibriereinheit zur mechanischen, optischen und/oder akustischen Kalibrierung der Bauplattform umfassen. Auch jeweiligen Antriebseinrichtungen 3.2.1, Temperiereinrichtungen 3.2.2, Erfassungseinrichtungen, Kalibriereinrichtungen und/oder Unterdruckerzeugungseinrichtungen zugeordnete Steuer- bzw. Datenübertagungseinrichtungen können als Funktionseinrichtung 3.2 verstanden werden.
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Mit den in den Fig. gezeigten Ausführungsbeispielen lässt sich ein Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Objekts 2 implementieren. Verfahrensgemäß wird ein Extrusionsmaterial vermittels einer Extrusionseinrichtung 4 lagen- bzw. schichtweise extrusionsbasiert auf eine Bauplattform 3.1 einer Bauplattformanordnung 3 aufgebracht.
