DE102020211223A1

DE102020211223A1 - Trocknungssystem für 3D-Druckbauteile, Fertigungssystem für die Herstellung von 3D-Druckbauteile

Info

Publication number: DE102020211223A1
Application number: DE102020211223.1A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Findeisen; Philip Müller; Andreas Mannig; Stephan Sundmacher
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2020-09-08
Filing date: 2020-09-08
Publication date: 2022-03-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Trocknungssystem für 3D-Druckbauteile, eine Jobbox sowie ein Fertigungssystem für die Herstellung von 3D-Druckbauteile.Es ist vorgesehen, dass ein Trocknungssystem (10) für 3D-Druckbauteile bereitgestellt wird. Solch ein System (10) umfasst dabei eine Trocknungsvorrichtung (20) mit wenigstens einer Trocknungseinheit und eine Fördereinrichtung (18). Die Fördereinrichtung (18) ist dabei ausgelegt, wenigstens eine Jobbox (16) mit wenigstens einem gedruckten Bauteil (12) von einem vorgelagerten 3D-Druckprozess aufzunehmen. Diese Fördereinrichtung (18) ist dabei derart an der Trocknungsvorrichtung (20) angeordnet, sodass die wenigstens eine Jobbox (16) über die Fördereinrichtung (18) reversibel in die Trocknungsvorrichtung (20) bewegbar ist. Zudem werden kompatible Jobboxen (16) und ein Fertigungssystem (84) für die Herstellung von 3D-Druckbauteilen (12) vorgestellt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Trocknungssystem für 3D-Druckbauteile, eine Jobbox sowie ein Fertigungssystem für die Herstellung von 3D-Druckbauteilen.
Die industrielle Fertigung wird zunehmend durch Fertigungstechniken aus dem Bereich der 3D-Druckverfahren ergänzt oder sogar ausgetauscht. In diesem Zuge bestehen neue Herausforderungen bei der Entwicklung solcher industrieller 3D-Druckverfahren und zugehöriger Anlagen darin, eine schnelle und kostengünstige Produktionsweise weiter voran zu treiben.
Bei dem additiven Fertigungsverfahren „Binder-Jetting“, welches auch allgemein als 3D-Druckverfahren bezeichnet wird, wird beispielsweise mithilfe eines Inkjet-Druckkopfes ein flüssiger Binder auf ein Pulverbett aus feinem Pulver gedruckt. Entsprechend entsteht mit dem Prozess ein Bauteil aus Sand, Kunststoff, Metall oder einem anderen pulverförmigen Halbzeug und dem eingesetzten Binder in einem Pulverbett.
Für den 3D-Druck von Bauteilen aus Sand ist es mittlerweile üblich, dass das verwendete Binder-System anorganischer Art ist. Solche anorganischen Binder enthalten als Lösungsmittel und als Trägerflüssigkeit Wasser. Dieses Wasser muss nach dem Druckprozess durch Verdampfen entfernt werden. Für die industrielle Drucktechnik geschieht das Verdampfen in einer Mikrowelle mit hoher Leistung in sehr kurzer Zeit. Eine Durchströmung des Pulverbetts mit einem Medium, beispielsweise in Form von CO₂, zur Eliminierung des Wasseranteils ist ebenfalls zielführend. Durch das schnelle und damit ungleichmäßige Verdampfen mit Mikrowellenstrahlung oder Begasung kann sich das 3D-Druckteil verziehen, sodass die Maßhaltigkeit leidet. Auch bei einer kontrolliert langsamen Trocknung ist ein Verzug der Bauteile nicht automatisch auszuschließen. Mit anderen Worten entstehen durch einen schnellen Trocknungsprozess thermische Spannungen im gedruckten Bauteil, wodurch sich ein Verzug ausbilden kann. Solche Spannungen können somit zu systematischen Fehlern führen und aufgrund eines hohen Ausschusses von gefertigten Bauteilen die Produktionskosten stark erhöhen.
Für dieses besondere 3D-Druckverfahren hat sich der Einsatz von sogenannten Jobboxen für die industrielle Fertigung solcher 3D-Druckteile etabliert. Jobboxen sind Behälter, in welchen das Pulverbett aufgebaut und anschließend der Druck durchgeführt wird. Nachdem der Druckjob beendet ist, kann die Jobbox entnommen werden, um sich an den Druck anschließende Prozesse vom Ort des Druckens zu trennen. Dabei kann solch eine Jobbox für die Prozesssicherheit in ihrer Beschaffenheit angepasst werden.
Diese Jobbox muss dabei zahlreichen zusätzlichen Anforderungen gerecht werden, um im Falle des Einsatzes beispielsweise einer Mikrowelleneinheit zuverlässig als thermische Kammer genutzt werden zu können.
Hinzu kommt, dass bei großen industriellen Druckern mit circa fünfzig Jobboxen der Aufwand für eine anforderungsgerechte Jobbox, welche für den Einsatz in einer Mikrowelleneinheit geeignet ist, möglichst gering gehalten werden muss, um somit die damit zusammenhängenden Prozesskosten niedrig zu halten. Dazu sind besonders einfache und serienfähige Lösungen unabdingbar. Auch ist es unabdingbar, die Mikrowelleneinheit oder dergleichen derart auszulegen, sodass sie einen hohen Durchsatz ermöglicht.
Bei Druckersystemen, welche den Einsatz von anorganischen Bindern vorsehen, werden die Jobboxen entweder nicht entnehmbar gestaltet, sodass die Mikrowellenbestrahlung anschließend an den Druckprozess in der Druckkammer erfolgt. Alternativ werden die Jobboxen entnommen und in einem eigenen Ofen positioniert. In diesem Ofen wird dann die Trocknung beispielsweise mittels Mikrowellen vollzogen. Mit einer hohen Mikrowellenleistung lässt sich die Restfeuchte beseitigen, ohne dass die Jobbox oder das Mikrowellenfeld bewegt werden muss. Das Mikrowellenfeld liegt in der ganzen Kammer des Ofens an. Dabei wird die Jobbox gänzlich von der Kammer umschlossen, sodass ein Austreten der Strahlung verhindert wird.
Aus dem Stand der Technik wird nachfolgend ein Beispiel näher vorgestellt, welches sich mit den oben genannten Zusammenhängen beschäftigt.
So ist aus der Druckschrift EP 3 581 295 A1 ein Verfahren und eine Anlage zur Herstellung von Sandkernen als bekannt zu entnehmen. Dabei umfasst das Verfahren einen Erzeugungsschritt, der in einer ersten Station der Anlage implementiert ist, in der die Kerne mit der gewünschten Form in einem Innenraum erzeugt werden, der durch eine Auftragsbox mittels 3D-Fertigung abgegrenzt ist, in denen Schichten eines körnigen Materials und eines Additivs, das das körnige Material verfestigt, abwechselnd auf eine Plattform der Auftragsbox aufgebracht werden, und ein anschließender Härtungsschritt, der in einer zweiten Station von der Anlage durchgeführt wird, in der die im Erzeugungsschritt erzeugten Kerne gehärtet werden. Im Härtungsschritt werden zum Härten der zuvor erzeugten Kerne Mikrowellen und ein Trocknungsstrom in den Innenraum der Auftragsbox aufgebracht.
Es besteht nach wie vor ein Bedarf an effizienteren Verfahren und zugehörigen Vorrichtungen, welche insbesondere für den industriellen Großeinsatz geeignet sind.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Trocknungssystem für 3D-Druckbauteile bereitzustellen, welches zuverlässige und effiziente Trocknungsprozesse von gedruckten Bauteilen gewährleistet und zudem für den industriellen Großeinsatz geeignet ist.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Trocknungssystem für 3D-Druckbauteile bereitgestellt wird. Solch ein System umfasst dabei eine Trocknungsvorrichtung mit wenigstens einer Trocknungseinheit und eine Fördereinrichtung. Die Fördereinrichtung ist ausgelegt, wenigstens eine Jobbox mit wenigstens einem gedruckten Bauteil von einem vorgelagerten 3D-Druckprozess aufzunehmen. Zudem ist die Fördereinrichtung derart an der Trocknungsvorrichtung angeordnet, sodass die wenigstens eine Jobbox über die Fördereinrichtung reversibel in die Trocknungsvorrichtung bewegbar ist.
Auf diese Weise ist es möglich, ein Trocknungssystem für 3D-Druckbauteile bereitzustellen, welches zuverlässige und effiziente Trocknungsprozesse von gedruckten Bauteilen gewährleistet und zudem für den industriellen Großeinsatz geeignet ist.
Die Jobbox wird dabei mit samt ihrem Inhalt nach dem Druckprozess auf der Fördereinrichtung platziert, sodass anschließend ein Transport zu der Trocknungsvorrichtung und in diese bewirkbar ist. Dabei ist es vorstellbar, dass zeitgleich mehr als eine Jobbox auf dieser Fördereinrichtung platzierbar sind, sodass anschließend eine serielle und schnelle Durchführung der einzelnen Trocknungsvorgänge bewirkbar ist. Mit anderen Worten können die Jobboxen somit auf der Fördereinrichtung zwischengelagert werden, um anschließend schnell und effizient für die nötige Prozesszeit in die Trocknungsvorrichtung bewegt zu werden. Die Fördereinrichtung ist dabei beispielsweise zumindest teilweise automatisiert vorgesehen, sodass auf diese Weise ein Prozesstakt von einem Bedienmodul aus steuerbar ist. Zudem ist es aufgrund der Anordnung der Fördereinrichtung an der Trocknungsvorrichtung möglich, die jeweilige Jobbox direkt in einen Innenraum der Trocknungsvorrichtung zu bewegen, ohne dass diese nochmals gesondert dafür angehoben und neu platziert werden muss. Mit anderen Worten ist es somit mittels des vorgestellten Trocknungssystems möglich, die Jobboxen, welche auf einen dafür vorgesehenen Bereich der Fördereinrichtung platziert werden, direkt in den Innenraum der Trocknungsvorrichtung zu bewegen. Dafür ragt die Fördereinrichtung zumindest teilweise in diesen Innenraum der Trocknungsvorrichtung hinein. Nach einem erfolgten Trocknungsprozess sind die jeweiligen Jobboxen dann mittels der Fördereinrichtung reversibel aus dem Innenraum beförderbar. Die Kombination aus Fördereinrichtung und Trocknungsvorrichtung ermöglicht dabei, eine Vielzahl von Jobboxen effizient und schnell im Sinne des Trocknungsprozesses zu behandeln, sodass das vorgestellte Trocknungssystem insbesondere für den Einsatz für den industriellen Großeinsatz als besonders geeignet gilt. Die Trocknungseinheit kann beispielsweise eine Mikrowelleneinheit oder eine Begasungsanlage sein. Auch ist vorstellbar, dass zwei Trocknungseinheiten vorgesehen sind, wobei beispielsweise sowohl eine Mikrowelleneinheit als auch eine Begasungsanlage vorgesehen sind.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Jobbox für die Verwendung mit einem Trocknungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 und/oder mit einem Fertigungssystem gemäß Anspruch 10 bereitgestellt wird. Solch eine Jobbox umfasst dabei einen Innenraum zumindest teilweise umgebende Wandungen und eine in dem Innenraum der Jobbox positionierte und reversibel absenkbare Plattform, auf welcher ein Pulverbett und gedruckte 3D-Bauteile in dem Innenraum positionierbar sind. Die Plattform umfasst dabei eine Grundfläche, sodass sie beabstandet zu jeweiligen seitlichen Innenseiten der Wandungen ausgelegt ist und sich einstellende Spalte mit jeweiligen Dichtungselementen abgedichtet sind, wobei die Plattform an einer Unterseite wenigstens ein Führungselement umfasst und die Jobbox zumindest ein Zentrierungselement an einer unteren Wandung umfasst, sodass die Plattform mittels des wenigstens einen Führungselement in einer vorgesehenen Position auf dem wenigstens einen Zentrierungselement platzierbar ist.
Die Kombination von Führungselement und Zentrierungselement ist dabei vorteilhaft, da somit ein Transport der Jobbox von einem Ort, an welchem der eigentliche Druckprozess stattfindet, hin zu einem Ort, an welchem beispielsweise der Trocknungsprozess stattfindet, problemlos möglich ist, ohne dass dabei ein Inhalt, also das Pulverbett und wenigstens ein gedrucktes Bauteil, beschädigt oder in sonst einer Weise verschoben werden. Die absenkbare Plattform wird dabei so lange abgesenkt, bis das wenigstens eine Führungselement auf dem dazu passenden Zentrierungselement platziert ist. Beispielsweise kann es sich dabei jeweils nur um ein ausreichend großes Führungselement und Zentrierungselement handeln, welche somit in Kombination dazu ausgelegt sind, eine stabile Position des Inhaltes in der Jobbox auch bei Transportvorgängen zu gewährleisten.
Die reversibel absenkbare Plattform umfasst somit jegliche Mittel, welche einen eigenständigen Absenkvorgang dieser Plattform ermöglichen. Mit anderen Worten ist die Plattform eigenständig in dem Innenraum vorgesehen und entsprechend von den seitlichen Wandungen beabstandet, sodass sich ein Spalt einstellt, welcher mit jeweiligen Dichtungselementen abgedichtet ist, sodass kein Pulver von dem auf der Plattform aufgebauten Pulverbett durchsickern kann. Wird diese Jobbox in einer Mikrowelleneinrichtung oder dergleichen mit Mikrowellen beaufschlagt, verhindert der Spalt somit, dass sich ein Lichtbogen zwischen dem Boden und den Jobbox-Wandungen einstellt. Die Dichtungen können beispielsweise aus Filz sein und auch zusammenhängend einteilig vorgesehen sein. Führungselement und Zentrierungselement können beispielsweise jeweils aus Metall vorgesehen sein. Mithilfe der metallischen Ausführung wird somit zum einen der Boden mit den Wandungen der Jobbox elektrisch verbunden, zum anderen kann die Jobbox wie bereits erläutert somit problemlos bewegt werden, ohne dass das Pulverbett beschädigt wird oder die Jobbox komplett gefüllt werden muss. Mit den Zentrierungselementen wird somit auch sichergestellt, dass kein Lichtbogen im Spalt zwischen Boden und Jobbox-Wandungen entstehen kann. Damit aufgrund einer Mikrowellenstrahlung kein Lichtbogen zwischen dem Boden und der Wandung entsteht, muss ein ausreichend großer Spalt vorliegen beziehungsweise muss dieser Spalt sichergestellt werden. Dieser Spalt wird beispielsweise mit einem Filz oder dergleichen oder einem isolierenden Material abgedichtet, sodass das Pulver nicht an den Seiten entweichen kann.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Fertigungssystem für die Herstellung von 3D-Druckbauteilen bereitgestellt wird. Solch ein Fertigungssystem umfasst dabei wenigstens eine Fertigungsvorrichtung zur Herstellung von 3D-Druckbauteilen in Jobboxen und eine Transportvorrichtung mit Greifmechanismus zum Transportieren der Jobboxen mit den gefertigten 3D-Druckbauteilen. Das Fertigungssystem umfasst in dieser Ausgestaltung zudem wenigstens ein Trocknungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7. Die zuvor genannten Vorteile gelten soweit übertragbar auch für das vorgestellte Fertigungssystem.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
So ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Trocknungsvorrichtung ein Gehäuse und ein an dem Gehäuse beweglich gelagertes Öffnungselement umfasst, welches von einer geschlossenen Position in wenigstens eine offene Position bewegbar ist, sodass die wenigstens eine Jobbox mittels der Fördereinrichtung bei geöffnetem Öffnungselement in einen Innenraum der Trocknungsvorrichtung ein- und ausfahrbar ist oder wobei die Trocknungsvorrichtung ein Gehäuse und zwei an gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses beweglich gelagerte Öffnungselemente umfasst, welche jeweils von einer geschlossenen Position in wenigstens eine offene Position bewegbar sind, sodass die wenigstens eine Jobbox mittels der Fördereinrichtung über das erste geöffnete Öffnungselement in einen Innenraum der Trocknungsvorrichtung einfahrbar ist und über das zweite geöffnete Öffnungselement aus dem Innenraum der Trocknungsvorrichtung ausfahrbar ist.
Gehäuse und jeweilige Öffnungselemente können dabei aus dem gleichen Material beziehungsweis aus dem gleichen Materialmix aufgebaut sein, sodass die Trocknungsvorrichtung in jeweiligen geschlossenen Positionen eine in sich geschlossene Kammer beziehungsweise Gehäuse umfasst. Beispielsweise kann somit gewährleistet werden, dass dieses Gehäuse derart beschaffen ist, dass eingesetzte Mikrowellenstrahlen nicht aus dem Inneren austreten können. Mit anderen Worten dient somit das Gehäuse mit den Öffnungselementen als eine Art Schutzraum, in welchem der Trocknungsprozess beispielsweise mittels Mikrowellenstrahlen durchführbar ist. Dabei kann auch nur ein Öffnungselement vorgesehen sein, sodass die Jobbox auf der Fördereinrichtung liegend in den Innenraum hinein beförderbar ist und anschließend reversibel hinaus beförderbar ist. Beispielsweise verfügt die Fördereinrichtung über eine Antriebseinheit, welche dann sinngemäß mittels einer Steuereinheit derart zu bedienen ist, sodass sich eine gewünschte Bewegungsrichtung der Fördereinrichtung einstellt. In einer anderen Variante ist die Fördereinrichtung durchgehend durch die Trocknungsvorrichtung vorgesehen, sodass die wenigstens eine Jobbox mittels der Fördereinrichtung über das erste geöffnete Öffnungselement in einen Innenraum der Trocknungsvorrichtung einfahrbar ist und über das zweite geöffnete Öffnungselement aus dem Innenraum der Trocknungsvorrichtung ausfahrbar ist. Dies hat den Vorteil, dass nachfolgende Jobboxen gleich im Anschluss mit einem Bewegungsablauf der Fördereinrichtung gemäß dem Prinzip eines Fließbandes in die Trocknungsvorrichtung einfahrbar sind. Auf diese Weise ist es möglich, beispielsweise mehrere Jobboxen, welche sich bereits auf der Fördereinrichtung befinden, schnell und effizient dem Trocknungsprozess zuzuführen.
Auch ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Trocknungsvorrichtung wenigstens eine Mikrowelleneinheit mit wenigstens einer Mikrowellenleiteinheit umfasst, welche derart an der Trocknungsvorrichtung angeordnet und zu der Fördereinrichtung positioniert ist, sodass die wenigstens eine Jobbox während eines Aufenthalts im Innenraum von unten mit Mikrowellen beaufschlagbar ist oder sodass die wenigstens eine Jobbox während eines Aufenthalts im Innenraum von unten und oben mit Mikrowellen beaufschlagbar ist, wobei die Trocknungsvorrichtung zudem wenigstens eine Diffusoreinheit und/oder eine Drehvorrichtung zur Drehung der Jobbox während eines Aufenthalts im Innenraum umfasst. So eine Mikrowelleneinheit umfasst dabei jegliche Mittel, welche für die Erzeugung von Mikrowellen nötig sind. Die wenigstens eine Mikrowellenleiteinheit leitet entsprechend diese erzeugten Mikrowellen dann zu dem gewünschten Bereich. Da auch mehrere Leiteinheiten vorgesehen sein können, ist es möglich die Anzahl der zu beaufschlagenden Jobboxen in der Trocknungsvorrichtung entsprechend anzupassen, sodass ein insgesamt noch schnellerer Prozess möglich ist. In einer weiteren Variante ist vorstellbar, dass jeweilige Leiteinheiten sowohl oben als auch unten in einem Innenraum der Trocknungsvorrichtung vorgesehen sind, sodass die wenigstens eine Jobbox während eines Aufenthalts im Innenraum von unten und oben mit Mikrowellen beaufschlagbar ist. Wenn lediglich von unten eine Beaufschlagung vorgesehen ist, ist mittels wenigstens einer Diffusoreinheit der Effekt einer besonders homogenen Trocknung gewährleistbar. Das Mikrowellenfeld wird somit verwirbelt, um eine homogene Trocknung zu gewährleisten. Auch kann mittels einer Drehvorrichtung die Jobbox gedreht werden, sodass diese homogene Trocknung bewirkbar ist.
Ferner ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Trocknungsvorrichtung wenigstens eine Mikrowelleneinheit mit einer Mikrowellenleiteinheit umfasst, wobei die Mikrowellenleiteinheit ausgelegt ist, auf die Jobbox während eines Aufenthalts im Innenraum aufgesetzt zu werden, sodass die wenigstens eine Jobbox während eines Aufenthalts im Innenraum von oben mit Mikrowellen beaufschlagbar ist. Auf diese Weise ist eine besonders gezielte Beaufschlagung des Inhalts einer jeweiligen Jobbox mit Mikrowellen möglich, sodass eine besonders homogene Trocknung gewährleistbar ist.
Mit anderen Worten ist eine jeweilige Mikrowellenleiteinheit ähnlich einem Deckel auf die jeweilige Jobbox aufsetzbar. Dabei wird die jeweilige Jobbox in eine definierte Position unter diesen beweglichen Deckel gefahren beziehungsweise mittels der Fördereinrichtung bewegt. Dieser Deckel beziehungsweise diese Mikrowellenleiteinheit ist entsprechend mit einer Zuführung aus einem Magnetron von der jeweiligen Mikrowelleneinheit ausgestattet, sodass eine gezielte Beaufschlagung des Inhalts der Jobbox gewährleistbar ist. Es ist vorstellbar, dass je nach Anzahl der Mikrowelleneinheiten in der Trocknungsvorrichtung pro Trocknungsprozesstakt eine entsprechende Anzahl von Jobbox in den Innenraum bewegbar ist. Anschließend werden jeweils die Leiteinheiten in Form von jeweils passenden Deckelelementen auf die jeweiligen Jobboxen positioniert, um die Beaufschlagung mit Mikrowellen durchzuführen. Eine übergeordnete Steuerung kann somit je nach Inhalt die Stärke und Dauer der Beaufschlagung mit Mikrowellen veranlassen. Mithilfe solch jeweiliger Leiteinheiten kann das angelegte Mikrowellenfeld im Wesentlichen innerhalb der jeweiligen Jobbox gehalten werden und gleichmäßig verteilt werden. Beispielsweise kann die Jobbox und die Leiteinheit derart beschaffen sein, sodass sie zusammen den bestrahlten Raum abgrenzen. Auf diese Weise ist ein besonders effizienter und kostengünstiger Prozess bereitstellbar. Auch kann somit eine besonders homogene Trocknung erreicht werden, sodass ungewünschte Effekte während des Trocknungsvorgangs, wie beispielsweise ungewollte Verformungen an den gedruckten Bauteilen zuverlässig vermeidbar sind.
Zudem ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die jeweilige Mikrowellenleiteinheit im Wesentlichen bündig auf die Jobbox aufsetzbar ist und im Randbereich wenigstens eine Mikrowellenleitgeometrie umfasst, sodass sich zwischen Jobbox und der jeweiligen Mikrowellenleiteinheit im aufgesetzten Zustand ein Spalt zwischen Jobbox und jeweiliger Mikrowellenleiteinheit zum Zwecke einer Entgasung von Wasserdampf einstellbar ist, ohne dass in die Jobbox abgestrahlte Mikrowellen an dieser Stelle ausstrahlen.
Beispielsweise kann solch eine Mikrowellenleitgeometrie auch umlaufend vorgesehen sein und somit entsprechend eine einteilige Variante ausreichend sein. Auch ist vorstellbar, dass eine Vielzahl von einzelnen Mikrowellenleitgeometrien vorsehbar sind. Beispielsweise kann insbesondere in dieser Variante die Jobbox und die Leiteinheit derart beschaffen sein, sodass sie zusammen den bestrahlten Raum abgrenzen. Die wenigstens eine Mikrowellenleitgeometrie verhindert somit, dass Strahlen aus dem Innenraum nach außen dringen, wenn die Jobbox und die Mikrowellenleiteinheit entsprechend aus mikrowellenundurchlässigem Material beschaffen sind. Gleichzeitig kann somit der sich einstellende Spalt zum Zwecke einer Entgasung von Wasserdampf vorgesehen sein. Mit anderen Worten kann der Spalt zwischen der Jobbox und der Mikrowellenleiteinheit, welche auch als Mikrowellendeckel bezeichnet werden kann, für eine Art Absaugung des Luft-Wasserdampf-Gemisches genutzt werden.
Auf diese Weise ist es möglich, eine Stärke des anlegenden Mikrowellenfelds auf ein Minimum zu begrenzen, da die Mikrowellen direkt in die Jobbox eingeleitet werden. Das Gehäuse der Trocknungsvorrichtung dient somit lediglich nur noch für einen gewissen Arbeitsschutz und schirmt den Prozess insbesondere vor Störungen von außen ab. Ein starkes Mikrowellenfeld, welches den gesamten Innenraum der Trocknungsvorrichtung erfasst, ist somit nicht mehr nötig. Wird eine stark erhöhte Mikrowellenleistung eingestellt, so ist zum einen die Effizienz sehr gering und zum anderen tritt durch das schlagartige Verdampfen des gebundenen Wassers eine erhöhte Wahrscheinlichkeit zur Fehlbildung auf. Mit einer hohen Mikrowellenleistung steigen die Investitionen in solch eine Anlage. Insbesondere wird somit auch eine gewisse Stellfläche aufgrund eines großen Mikrowellenofens benötigt. Auch die während des laufenden Betriebs benötigten Betriebskosten steigen stark an, insbesondere die Kosten für die eingesetzte Energie erhöhen sich. Für einen wirtschaftlich, großserientauglichen Betrieb eines Binder-Jetting-Druckers sind jedoch die Kosten soweit wie möglich zu minimieren. Diese Nachteile sind mit dem vorgestellten Konzept einer Mikrowellenleiteinheit, welche im Wesentlichen bündig auf die Jobbox aufsetzbar ausgestaltet ist, vermeidbar, sodass ein zuverlässiger und effizienter Trocknungsprozess von gedruckten Bauteilen gewährleistbar ist. Auch ist das derart ausgeführte Trocknungssystem insbesondere für den industriellen Großeinsatz geeignet.
Es gibt zudem einen Trend, dass pro Jobbox nur noch ein Kern oder nur eine geringe Anzahl von Bauteilen gedruckt werden, wobei diese Jobbox dann direkt in die Mikrowelleneinheit befördert wird. Bei einer Mikrowelleneinheit, welche in einer Anlage direkt integriert ist, können die einzelnen Prozesse Drucken und Trocknen nie gleichzeitig ablaufen, wodurch die Produktivität der gesamten Anlage eingeschränkt ist. Mittels des vorgestellten Trocknungssystems sind diese jeweiligen Prozesse getrennt von einander durchführbar. Beispielsweise können somit Jobboxen von mehreren Fertigungslinien entgegengenommen werden, wobei die Fördereinrichtung dann gleichzeitig als Zwischenpuffer dient. Auch ist vorstellbar, dass eine jeweilige Trocknungsvorrichtung mehrere solcher Mikrowellendeckel umfasst, sodass mit einem Prozesstakt gleich mehrere Jobboxen abgefertigt werden können.
Die Leistung beziehungsweise die Bestrahlungsdauer der Mikrowelleneinheit kann zudem somit sehr gezielt angepasst werden, sodass eine Annäherung an einen idealen Betriebspunkt erreichbar ist.
Das vorgestellte Trocknungssystem kann somit als eine Art Durchlaufmikrowelle bezeichnet werden, wobei eine Strahlungsführung über diesen besonderen Deckel bereitstellbar ist. Dieser besondere Deckel und die jeweilige Jobbox bilden während des Trocknungsvorgangs somit kurzzeitig ein strahlungsdichtes System. Die Leiteinheit wird anschließend angehoben, die fertige Jobbox wird aus der Vorrichtung gefahren, wobei gleichzeitig bereits die nächste zu behandelnde Jobbox in die Vorrichtung eingefahren wird. Es folgt das Aufsetzen der Leiteinheit, Bestrahlung mit Mikrowellen und der Prozess wird mit den nächsten Boxen wiederholt. Auf diese Weise lässt sich mittels des vorgestellten Trocknungssystems ein hoher Prozesstakt einstellen, um somit entsprechend für einen großindustriellen Einsatz geeignet zu sein.
Auch ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Mikrowellenleiteinheit wenigstens eine Aufsetzeinheit umfasst, welche ausgelegt ist einen Inhalt der Jobbox von oben zu beschweren, wobei die Aufsetzeinheit entweder wenigstens eine Gewichtseinheit umfasst und/oder wenigstens eine benutzerdefiniert und reversibel bewegbare Gewichtseinheit umfasst.
Auf diese Weise kann ein Verzug des Pulverbetts vermieden werden, da dieses samt den darin enthaltenen gedruckten Bauteilen während des Trocknungsvorgangs von oben beschwert wird. Die Lage des noch weichen Sandkerns kann somit auf einfache und effiziente Weise fixiert werden. Die Gewichtseinheit kann dabei lösbar und somit austauschbar an der Aufsetzeinheit angeordnet sein. Auch ist ein serielles Auflegen vorstellbar, wobei somit die zugehörige Gewichtseinheit auch separat vorsehbar sein kann.
Die reversibel bewegbare Gewichtseinheit ist zudem beispielsweise zumindest teilweise automatisch mittels einer zugehörigen Antriebseinheit bewegbar ausgelegt, sodass eine Stärke und Dauer des Beschwerens benutzerdefiniert einstellbar ist. Die Aufsetzeinheit ist dabei aus einem mikrowellendurchlässigen Material beschaffen. Auch die reversibel bewegbare Gewichtseinheit kann modular und in Teilen austauschbar vorgesehen sein.
Des Weiteren ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Trocknungsvorrichtung wenigstens eine Begasungsanlage umfasst, sodass ein jeweiliger Inhalt einer jeweiligen Jobbox zum Zwecke eines Trocknungsvorgangs mit einem fluidförmigen Medium, insbesondere mit einem gasförmigen Medium, insbesondere mit gasförmigen CO₂, beaufschlagbar ist. Somit kann der beschriebene Trocknungsprozess bei Bedarf beispielsweise mit einer Begasung des Pulverbetts erweitert werden, um somit einen zusätzlichen Trocknungsvorgang bereitzustellen. Jeweilige Deckelelemente in jeglicher Form sind für diesen Vorgang beispielsweise mit Entgasungslöchern und Aussparungen für Begasungslanzen der Begasungsanlage ausgestattet, sodass ein Durchfluss des Mediums gewährleistbar ist.
Schlussendlich ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der oben vorgestellten Jobbox vorgesehen, dass an seitlichen Außenteilbereichen der Wandungen Haltevorrichtungen vorgesehen sind, sodass die Jobbox in einer im Wesentlichen waagerechten Position mittels einer für diese Zwecke ausgelegten Transportvorrichtung mit Greifmechanismus bewegbar ist und/oder wobei die Jobbox ein reversibel von oben auflegbares Deckelelement umfasst, wobei das Deckelelement wenigstens eine Aufsetzeinheit umfasst, welche ausgelegt ist einen Inhalt der Jobbox von oben zu beschweren, wobei die Aufsetzeinheit entweder wenigstens eine Gewichtseinheit umfasst und/oder wenigstens eine benutzerdefiniert und reversibel bewegbare Gewichtseinheit umfasst.
Somit ist es möglich, die Jobbox von einem Ort des Druckvorgangs direkt und ohne Beschädigung des Inhalts an jeglichen weiteren Ort zu verfrachten. Beispielsweise ist es somit möglich, die Jobbox entsprechend auf eine Fördereinrichtung des vorgestellten Trockensystems zu bewegen.
Mittels des vorgestellten Deckelements ist es zudem möglich, einen Verzug des Pulverbetts zu vermeiden, da dieses samt den darin enthaltenen gedruckten Bauteilen während des Trocknungsvorgangs von oben somit beschwert wird. Die Lage des noch weichen Sandkerns kann somit auf einfache und effiziente Weise fixiert werden. Die Gewichtseinheit kann dabei lösbar und somit austauschbar an der Aufsetzeinheit angeordnet sein. Auch ist ein serielles Auflegen vorstellbar, wobei somit die zugehörige Gewichtseinheit auch separat vorsehbar ist.
Die reversibel bewegbare Gewichtseinheit ist zudem beispielsweise zumindest teilweise automatisch mittels einer zugehörigen Antriebseinheit bewegbar ausgelegt, sodass eine Stärke und Dauer des Beschwerens benutzerdefiniert einstellbar ist. Die Aufsetzeinheit ist dabei aus einem mikrowellendurchlässigen Material beschaffen. Auch die reversibel bewegbare Gewichtseinheit kann modular und in Teilen austauschbar vorgesehen sein.
Das vorgestellte Trocknungssystem sowie die vorgestellte Jobbox und das Fertigungssystem können für eine Anwendung mit jeglichen indirekt gedruckten Bauteilen eingesetzt werden.
Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung von einem Trocknungssystem für 3D-Druckbauteile;
2 eine weitere schematische Darstellung von einem weiteren Trocknungssystem für 3D-Druckbauteile;
3 eine weitere schematische Darstellung von einem weiteren Trocknungssystem für 3D-Druckbauteile;
4 eine weitere schematische Darstellung von einem weiteren Trocknungssystem für 3D-Druckbauteile;
5 eine weitere schematische Darstellung von einem weiteren Trocknungssystem für 3D-Druckbauteile;
6 eine schematische Detailansicht von einer Jobbox für die Verwendung mit einem Trocknungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 und/oder mit einem Fertigungssystem gemäß Anspruch 10;
7 eine weitere schematische Detailansicht von einer weiteren Jobbox für die Verwendung mit einem Trocknungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 und/oder mit einem Fertigungssystem gemäß Anspruch 10;
8 eine schematische Darstellung von einem Fertigungssystem für die Herstellung von 3D-Druckbauteile.

1 zeigt eine schematische Darstellung von einem Trocknungssystem 10 für 3D-Druckbauteile 12. Die jeweils dargestellten 3D-Druckbauteile 12 befinden sich dabei in jeweiligen Pulverbetten 14, welche sich wiederum in jeweiligen Jobboxen 16 befinden. Zwei der insgesamt drei dargestellten Jobboxen 16 befinden sich dabei auf einer dargestellten Fördereinrichtung 18 von dem Trocknungssystem 10. Bezogen auf die Bildebene ist auf der rechten Seite eine Trocknungsvorrichtung 20 von dem Trocknungssystem 10 dargestellt. In dieser Trocknungsvorrichtung 20 ist beispielsweise wenigstens eine nicht näher dargestellte Trocknungseinheit vorgesehen, sodass ein Inhalt von einer sich in der Trocknungsvorrichtung 20 befindlichen Jobbox 16 einem Trocknungsprozess unterzogen werden kann. Die Fördereinrichtung 18 ist dabei ausgelegt, wenigstens eine Jobbox 16 mit wenigstens einem gedruckten Bauteil 12 von einem vorgelagerten 3D-Druckprozess aufzunehmen. Die Fördereinrichtung 18 ist zudem derart an der Trocknungsvorrichtung 20 angeordnet, sodass die wenigstens eine Jobbox 16 über diese Fördereinrichtung 18 reversibel in die Trocknungsvorrichtung 20 bewegbar ist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel führt die Fördereinrichtung 18 quer durch die Trocknungsvorrichtung 20 hindurch, sodass die Jobboxen 16 von links kommend in diese einfahrbar sind und anschließend an der rechten Seite dann aus dieser ausfahrbar sind. Ein Bewegungspfeil 22 verdeutlicht diesen Vorgang. Die Fördereinrichtung 18 ist dabei in dieser 1 mit einer Rollenbahn 24 dargestellt. Vorstellbar ist, dass diese Rollenbahn 24 zumindest teilweise automatisiert mittels einer nicht näher dargestellten Antriebseinheit vorgesehen ist. Auch ist alternativ zur Rollenbahn 24 ein Förderband oder dergleichen vorstellbar. Auch ist vorstellbar, dass ein Gefälle von links oben nach rechts unten bezogen auf die Bildebene vorgesehen wird, sodass die aufgelegten Jobboxen 16 entsprechend der Einwirkung der Schwerkraft nacheinander in einen Innenraum der Trocknungsvorrichtung 20 bewegbar sind. Die Fördereinrichtung 18 ist dabei modular vorgesehen und kann an eine beliebige Anzahl von aufzulegenden Jobboxen 16 angepasst werden. Oberhalb der Fördereinrichtung 18 ist eine Transportvorrichtung 26 mit Greifmechanismus 28 zum Transportieren von Jobboxen 16 mit den gefertigten 3D-Druckbauteilen 12 dargestellt. Die Jobboxen 16 weisen dafür jeweils Haltevorrichtungen 30 auf, sodass mittels des Greifmechanismus 28 der Transportvorrichtung 26 die Jobbox 16 in einer im Wesentlichen waagerechten Position bewegbar ist. Zudem sind die Jobboxen 16 jeweils mit Deckelelementen 32 dargestellt, welche reversibel von oben auflegbar sind. Diese Deckelelemente 32 umfassen dabei jeweils wenigstens eine nicht näher dargestellte Aufsetzeinheit, welche ausgelegt ist, einen Inhalt der Jobbox 16 von oben zu beschweren, wobei die Aufsetzeinheit entweder wenigstens eine nicht näher dargestellte Gewichtseinheit umfasst und/oder wenigstens eine benutzerdefiniert und reversibel bewegbare nicht näher dargestellte Gewichtseinheit umfasst.
2 zeigt eine weitere schematische Darstellung von einem weiteren Trocknungssystem 10 für 3D-Druckbauteile 12. Es gelten die gleichen Bezugszeichen wie in der 1, sodass diese hier nicht gesondert eingeführt werden. In diesem Ausführungsbeispiel ist die dargestellte Jobbox 16 aus einem mikrowellendurchlässigem Material, sodass die unterhalb der Fördereinrichtung 18 positionierte Mikrowelleneinheit 34 mit wenigstens einer Mikrowellenleiteinheit 36 entsprechend nicht näher dargestellte Mikrowellen in den Innenraum der Trocknungsvorrichtung 20 emittieren kann, welche dann den Inhalt der Jobbox 16 zwecks des gewünschten Trocknungsprozess erreichen. Die Mikrowelleneinheit 34 umfasst dabei ein dargestelltes Magnetron 38, welche mit einer nicht näher dargestellten Steuereinheit verbunden ist, sodass Stärke und Dauer der Mikrowellen einstellbar sind. Mit Hilfe der Mikrowellenleiteinheit 36 ist es möglich, eine homogene Ausbreitung in der Jobbox 16 bereitzustellen, sodass ein gleichmäßiger Trocknungsprozess gewährleistbar ist. Dies ist vorteilhaft, da somit während des Trocknungsprozesses keine ungewollten Spannungen insbesondere in den gedruckten Bauteilen 12 auftreten, welche ansonsten zu ungewollten Produktionsstörungen führen können. Im Innenraum der Trocknungsvorrichtung 20 ist an der Decke eine Diffusoreinheit 40 angeordnet, sodass die dort auftreffenden Mikrowellen verwirbelt werden, sodass hierdurch zusätzlich ein homogener Trocknungsprozess bereitstellbar ist. Ein Gehäuse 42 von der Trocknungsvorrichtung 20 ist dabei mit einem ersten und zweiten Öffnungselement 44, 46 dargestellt, wobei sowohl das Gehäuse 42 als auch die Öffnungselemente 44, 46 jeweils aus mikrowellenundurchlässigen Material ausgebildet sind, beispielsweise aus Metall. Mit anderen Worten umfasst die Trocknungsvorrichtung 20 das Gehäuse 42 und zwei an gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses 42 beweglich gelagerte Öffnungselemente 44, 46, welche jeweils von einer geschlossenen Position in wenigstens eine offene Position bewegbar sind, sodass die wenigstens eine Jobbox 16 mittels der Fördereinrichtung 18 über das erste geöffnete Öffnungselement 44 in einen Innenraum der Trocknungsvorrichtung 20 einfahrbar ist und über das zweite geöffnete Öffnungselement 46 aus dem Innenraum der Trocknungsvorrichtung 20 ausfahrbar ist.
3 zeigt eine weitere schematische Darstellung von einem weiteren Trocknungssystem 10 für 3D-Druckbauteile 12. Es gelten die gleichen Bezugszeichen wie in den vorherigen Figuren, sodass diese hier nicht gesondert eingeführt werden. In diesem Ausführungsbeispiel sind zusätzliche Mikrowellenleiteinheiten 36 in den oberen Ecken des Innenraums der Trocknungsvorrichtung 20 vorgesehen, sodass auch von oben Mikrowellen auf die Jobbox 16 beaufschlagt werden können. Zudem ist die Jobbox 16 auf einer Drehvorrichtung 48 positioniert. Diese Drehvorrichtung 48 dient dazu, die Jobbox 16 während eines Aufenthalts im Innenraum zu drehen, sodass hierdurch zusätzlich ein homogener Trocknungsprozess bereitstellbar ist. Ein Bewegungsdrehpfeil 50 deutet diese Drehbewegung an.
4 zeigt eine weitere schematische Darstellung von einem weiteren Trocknungssystem 10 für 3D-Druckbauteile 12. Es gelten die gleichen Bezugszeichen wie in den vorherigen Figuren, sodass diese hier nicht gesondert eingeführt werden. In dieser 4 wird stark vereinfacht eine Begasungsanlage 52 dargestellt, welche beispielsweise in dem Innenraum der Trocknungsvorrichtung 20 zusätzlich eingesetzt werden kann. Solch eine Begasungsanlage 52 dient dabei dazu, einen jeweiligen Inhalt einer jeweiligen Jobbox 16 zum Zwecke eines Trocknungsvorgangs mit einem fluidförmigen Medium, insbesondere mit einem gasförmigen Medium, insbesondere mit gasförmigen CO₂ zu beaufschlagen. Das Deckelement 32 weist dabei Öffnungen 54 auf, sodass dieses dargestellte Deckelelement 32 somit gasdurchlässig ist. Im Wesentlichen mittig ist zudem eine Aussparung 56 vorgesehen, durch welche eine Begasungslanze 58 in den Inhalt der Jobbox 16 einführbar ist. Am vorderen Ende weist die Begasungslanze 58 eine Vielzahl von Düsen 60 auf. Am gegenüberliegenden Ende weist die Begasungslanze 58 ein Deckelergänzungselement 62 auf. Die Begasungslanze 58 ist in der 4 mit einem Schlauchelement 63 gekoppelt dargestellt, wobei über dieses Schlauchelement 63 entsprechend gasförmiges CO₂ aus einem Tank 67 in die Begasungslanze 58 und im eingesteckten Zustand dann in einen Innenraum der Jobbox 16 beförderbar ist. Das Deckelergänzungselement 62 ist im eingeführten Zustand oberhalb des Deckelelements 32 positioniert und verhindert zum einen, dass das eingeführte Gas zurückströmt und gewährleistet aufgrund einer gewissen Beabstandung, dass ein definierter Rückstrom über die Öffnungen 54 möglich ist.
5 zeigt eine weitere schematische Darstellung von einem weiteren Trocknungssystem 10 für 3D-Druckbauteile 12. Es gelten die gleichen Bezugszeichen wie in den vorherigen Figuren, sodass diese hier nicht gesondert eingeführt werden. Dabei ist die Mikrowellenleiteinheit 36 im Wesentlichen bündig auf der Jobbox 16 aufgesetzt dargestellt. Diese Mikrowellenleiteinheit 36 ist in diesem Ausführungsbeispiel somit als ein Ersatz für ein nicht vorhandenes Deckelelement vorgesehen. Mit anderen Worten ist diese in der 5 dargestellte Mikrowellenleiteinheit 36 reversibel oben auf die Jobbox 16 auflegbar, sodass anschließend definiert und gezielt Mikrowellen in das Innere der Jobbox 16 einleitbar sind. In dieser Ausführungsform sind dabei Wandungen 64 der Jobbox 16 und diese Mikrowellenleiteinheit 36 beispielsweise entsprechend aus mikrowellenundurchlässigem Material beschaffen, sodass nur in das Innere der Jobbox 16 Mikrowellen einleitbar sind. Auf diese Weise ist ein besonders homogener Trocknungsprozess durchführbar. Die Mikrowellenleiteinheit 36, welche in diesem Ausführungsbeispiel auch als Mikrowellendeckel bezeichnet werden kann, kann beispielsweise wenigstens eine nicht näher dargestellte Aufsetzeinheit umfassen, welche ausgelegt ist einen Inhalt der Jobbox 16 von oben zu beschweren, wobei diese Aufsetzeinheit entweder wenigstens eine nicht näher dargestellte Gewichtseinheit umfasst und/oder wenigstens eine benutzerdefiniert und ebenfalls nicht näher dargestellte reversibel bewegbare Gewichtseinheit umfasst.
6 zeigt eine schematische Detailansicht von einer Jobbox 16 für die Verwendung mit einem Trocknungssystem 10 gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 und/oder mit einem Fertigungssystem gemäß Anspruch 10. Es gelten die gleichen Bezugszeichen wie in den vorherigen Figuren, sodass diese hier nicht gesondert eingeführt werden. Das dargestellte Pulverbett 14 und das darin enthaltene 3D-Bauteil 12 befinden sich in einem Innenraum von der Jobbox 16, wobei dieser Innenraum zumindest teilweise von Wandungen 64 umgeben ist. Diese Wandungen 64 umfassen in dieser Schnittansicht sowohl seitliche Wandungen 64 als auch eine untere Wandung 64, welche die Jobbox 16 nach unten (bezogen auf die Bildebene) begrenzt. In dem Innenraum der Jobbox 16 ist zudem eine reversibel absenkbare Plattform 66 positioniert, auf welcher das Pulverbett 14 und das gedruckte 3D-Bauteil 12 positioniert ist. Die Plattform 66 umfasst dabei eine Grundfläche 68, sodass sie beabstandet zu den jeweiligen seitlichen Innenseiten 70 der Wandungen 64 ausgelegt ist. Ein sich einstellender Spalt 72 ist mit einem Dichtungselement 74 abgedichtet. Das Dichtungselement 74 ist dabei zumindest teilweise an der Plattform 66 angeordnet, wobei es im Wesentlichen waagerecht nach außen vorsteht, sodass der Spalt 72 somit gegen herunterfallendes Pulver von oben abgedichtet ist. Die Plattform 66 ist an ihrer Unterseite mit einem Führungselement 76 dargestellt, welches eine im Wesentlichen dreieckige Kerbe 78 aufweist. Dieses Führungselement 76 ist dabei derart geformt, sodass es an einem Zentrierungselement 80 anordenbar ist. Das Zentrierungselement 80 ist dabei an einer unteren Wandung 64 der Jobbox 16 vorgesehen. Mit anderen Worten ist die Plattform 66 mittels des wenigstens einen Führungselement 76 in einer vorgesehenen Position auf dem wenigstens einen Zentrierungselement 80 platzierbar. Dabei sind die jeweiligen Formen dieser Elemente 76, 80 derart aufeinander abgestimmt, sodass zum einen in einer finalen Position eine robuste Verbindung gewährleistbar ist und zum anderen während des Positionierungsvorgangs die vorgesehenen Formen das Erreichen der finalen Position erleichtern. Beispielsweise sind mindestens drei solcher Führungselemente 76 und Zentrierungselemente 80 vorgesehen, welche derart positioniert sind, sodass ein sicherer Stand der Plattform 66 in der finalen Position gewährleistbar ist. Auch können jeweils nur ein Element vorgesehen sein, wobei dann eine entsprechende jeweilige Größe und Positionierung diesen sicheren Stand gewährleisten. Auch ist vorstellbar, dass mehr als drei jeweilige Elemente vorgesehen sind.
7 zeigt eine weitere schematische Detailansicht von einer weiteren Jobbox 16 für die Verwendung mit einem Trocknungssystem 10 gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 und/oder mit einem Fertigungssystem gemäß Anspruch 10. Es gelten die gleichen Bezugszeichen wie in den vorherigen Figuren, sodass diese hier nicht gesondert eingeführt werden. Seitlich sind beispielhafte Haltevorrichtungen 30 dargestellt. Jegliche andere Formen dieser Haltevorrichtungen 30, welche eine ähnliche Funktion aufweisen, sind vorstellbar. Bezogen auf die Bildebene ist von oben eine Mikrowellenleiteinheit 36 dargestellt, wobei diese Mikrowellenleiteinheit 36 im Sinne der in 5 bereits ausführlich beschriebenen Mikrowellenleiteinheit 36 vorgesehen ist. Mit anderen Worten ist diese Mikrowellenleiteinheit 36 auch in diesem Ausführungsbeispiel somit als ein Ersatz für ein nicht vorhandenes Deckelelement vorgesehen. Sie ist insofern reversibel oben auf die Jobbox 16 auflegbar, sodass anschließend definiert und gezielt Mikrowellen in das Innere der Jobbox 16 einleitbar sind. In dieser Ausführungsform sind dabei Wandungen 64 der Jobbox 16 und diese Mikrowellenleiteinheit 36 beispielsweise entsprechend aus mikrowellenundurchlässigem Material vorgesehen, sodass nur in das Innere der Jobbox 16 Mikrowellen einleitbar sind. Auf diese Weise ist ein besonders homogener Trocknungsprozess durchführbar. Die Mikrowellenleiteinheit 36, welche in diesem Ausführungsbeispiel auch als Mikrowellendeckel bezeichnet werden kann, kann beispielsweise wenigstens eine nicht näher dargestellte Aufsetzeinheit umfassen, welche ausgelegt ist einen Inhalt der Jobbox 16 von oben zu beschweren, wobei diese Aufsetzeinheit entweder wenigstens eine nicht näher dargestellte Gewichtseinheit umfasst und/oder wenigstens eine benutzerdefiniert und ebenfalls nicht näher dargestellte reversibel bewegbare Gewichtseinheit umfasst. In jeweiligen Randbereichen dieser Mikrowellenleiteinheit 36 sind jeweilige Mikrowellenleitgeometrien 82 dargestellt, sodass sich zwischen der Jobbox 16 und der Mikrowellenleiteinheit 36 im aufgesetzten Zustand ein Spalt zwischen Jobbox 16 und aufgesetzter Mikrowellenleiteinheit 36 zum Zwecke einer Entgasung von Wasserdampf einstellbar ist, ohne dass in die Jobbox 16 abgestrahlte Mikrowellen an dieser Stelle ausstrahlen. Diese Mikrowellenleitgeometrien 82 sind dabei stark vereinfacht dargestellt und können dabei jegliche Form im Sinne einer Labyrinthdichtung aufweisen.
8 zeigt eine schematische Darstellung von einem Fertigungssystem 84 für die Herstellung von 3D-Druckbauteilen 12. Dieses Fertigungssystem 84 ist dabei mit einer Fertigungsvorrichtung 86 zur Herstellung von 3D-Druckbauteilen 12 dargestellt. Es ist vorstellbar, dass in einer nicht näher dargestellten Variante mehr als eine solche Fertigungsvorrichtung 86 vorgesehen ist. Die Fertigungsvorrichtung 86 umfasst dabei eine Druckeinheit 88, in welche die auf einer im Wesentlichen kreisförmigen Förderanlage 90 sich befindlichen einzelnen Jobboxen 16 nacheinander eingefahren werden, sodass in den Jobboxen 16 dann der jeweilige gewünschte Druckprozess stattfindet. In der Mitte dieser Förderanlage 90 ist für diese Zwecke ein Zwischensilo 92 dargestellt. Die mit den gedruckten Bauteilen 12 und einem entsprechenden Pulverbett 14 gefüllten Jobboxen 16 verlassen die Druckeinheit 88 und werden weiterhin auf der Förderanlage 90 im Kreis geführt. Mittels einer Transportvorrichtung 26 mit Greifmechanismus 28 werden die Jobboxen 16 mit den gefertigten 3D-Druckbauteilen 12 anschließend in Richtung eines dargestellten Trocknungssystems 10 befördert. Das dargestellte Trocknungssystems 10 ist im Sinne der zuvor bereits ausführlich vorgestellten Trocknungssysteme 10 konzipiert. Insbesondere ist das hier dargestellte Trocknungssystem 10 mit einer Fördereinrichtung 18 vorgesehen, auf welchen die Jobboxen 16 zunächst deponiert werden, bevor sie dann mittels dieser Fördereinrichtung 18 in die Trocknungsvorrichtung 20 eingefahren werden, um sie dort entsprechend einem Trocknungsvorgang zu unterziehen. Das Trocknungssystem 10 umfasst in dieser Ausführungsform eine zweite Fördereinrichtung 18, welche lediglich einer Zwischenspeicherung von Jobboxen 16 dient.
Bezugszeichenliste

10: Trocknungssystem
12: 3D-Bauteil
14: Pulverbett
16: Jobbox
18: Fördereinrichtung
20: Trocknungsvorrichtung
22: Bewegungspfeil
24: Rollenbahn
26: Transportvorrichtung
28: Greifmechanismus
30: Haltevorrichtung
32: Deckelelement
34: Mikrowelleneinheit
36: Mikrowellenleiteinheit
38: Magnetron
40: Diffusoreinheit
42: Gehäuse
44: erstes Öffnungselement
46: zweites Öffnungselement
48: Drehvorrichtung
50: Bewegungsdrehpfeil
52: Begasungsanlage
54: Öffnung
56: Aussparung
58: Begasungslanze
60: Düse
62: Deckelergänzungselement
63: Schlauchelement
64: Wandung
67: Tank
66: Plattform
68: Grundfläche
70: seitliche Innenseite
72: Spalt
74: Dichtungselement
76: Führungselement
78: Kerbe
80: Zentrierungselement
82: Mikrowellenleitgeometrie
84: Fertigungssystem
86: Fertigungsvorrichtung
88: Druckeinheit
90: Förderanlage
92: Zwischensilo

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 3581295 A1 [0010]

Claims

Trocknungssystem (10) für 3D-Druckbauteile (12) umfassend eine Trocknungsvorrichtung (20) mit wenigstens einer Trocknungseinheit und eine Fördereinrichtung (18), dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (18) ausgelegt ist, wenigstens eine Jobbox (16) mit wenigstens einem gedruckten Bauteil (12) von einem vorgelagerten 3D-Druckprozess aufzunehmen, und derart an der Trocknungsvorrichtung (20) angeordnet ist, sodass die wenigstens eine Jobbox (16) über die Fördereinrichtung (18) reversibel in die Trocknungsvorrichtung (20) bewegbar ist.
Trocknungssystem (10) nach Anspruch 1, wobei die Trocknungsvorrichtung (20) ein Gehäuse (42) und ein an dem Gehäuse (42) beweglich gelagertes Öffnungselement (44) umfasst, welches von einer geschlossene Position in wenigstens eine offene Position bewegbar ist, sodass die wenigstens eine Jobbox (16) mittels der Fördereinrichtung (18) bei geöffnetem Öffnungselement (44) in einen Innenraum der Trocknungsvorrichtung (20) ein- und ausfahrbar ist oder wobei die Trocknungsvorrichtung (20) ein Gehäuse (42) und zwei an gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses (42) beweglich gelagerte Öffnungselemente (44, 46) umfasst, welche jeweils von einer geschlossenen Position in wenigstens eine offene Position bewegbar sind, sodass die wenigstens eine Jobbox (16) mittels der Fördereinrichtung (18) über das erste geöffnete Öffnungselement (44) in einen Innenraum der Trocknungsvorrichtung (20) einfahrbar ist und über das zweite geöffnete Öffnungselement (46) aus dem Innenraum der Trocknungsvorrichtung (20) ausfahrbar ist.
Trocknungssystem (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Trocknungsvorrichtung (20) wenigstens eine Mikrowelleneinheit mit wenigstens einer Mikrowellenleiteinheit umfasst, welche derart an der Trocknungsvorrichtung angeordnet und zu der Fördereinrichtung (18) positioniert ist, sodass die wenigstens eine Jobbox (16) während eines Aufenthalts im Innenraum von unten mit Mikrowellen beaufschlagbar ist oder sodass die wenigstens eine Jobbox (16) während eines Aufenthalts im Innenraum von unten und oben mit Mikrowellen beaufschlagbar ist, wobei die Trocknungsvorrichtung (20) zudem wenigstens eine Diffusoreinheit (40) und/oder eine Drehvorrichtung (48) zur Drehung der Jobbox (16) während eines Aufenthalts im Innenraum umfasst.
Trocknungssystem (10) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 2, wobei die Trocknungsvorrichtung (20) wenigstens eine Mikrowelleneinheit (34) mit einer Mikrowellenleiteinheit (36) umfasst, wobei die Mikrowellenleiteinheit (36) ausgelegt ist, auf die Jobbox (16) während eines Aufenthalts im Innenraum aufgesetzt zu werden, sodass die wenigstens eine Jobbox (16) während eines Aufenthalts im Innenraum von oben mit Mikrowellen beaufschlagbar ist.
Trocknungssystem (10) nach Anspruch 4, wobei die jeweilige Mikrowellenleiteinheit (36) im Wesentlichen bündig auf die Jobbox (16) aufsetzbar ist und im Randbereich wenigstens eine Mikrowellenleitgeometrie (82) umfasst, sodass sich zwischen Jobbox (16) und der jeweiligen Mikrowellenleiteinheit (36) im aufgesetzten Zustand ein Spalt zwischen Jobbox (16) und jeweiliger Mikrowellenleiteinheit (36) zum Zwecke einer Entgasung von Wasserdampf einstellbar ist, ohne dass in die Jobbox (16) abgestrahlte Mikrowellen an dieser Stelle ausstrahlen.
Trocknungssystem (10) nach einem der vorherigen Ansprüche 4 oder 5, wobei die Mikrowellenleiteinheit (36) wenigstens eine Aufsetzeinheit umfasst, welche ausgelegt ist einen Inhalt der Jobbox (16) von oben zu beschweren, wobei die Aufsetzeinheit entweder wenigstens eine Gewichtseinheit umfasst und/oder wenigstens eine benutzerdefiniert und reversibel bewegbare Gewichtseinheit umfasst.
Trocknungssystem (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Trocknungsvorrichtung (20) wenigstens eine Begasungsanlage (52) umfasst, sodass ein jeweiliger Inhalt einer jeweiligen Jobbox (16) zum Zwecke eines Trocknungsvorgangs mit einem fluidförmigen Medium, insbesondere mit einem gasförmigen Medium, insbesondere mit gasförmigen CO₂, beaufschlagbar ist.
Jobbox (16) für die Verwendung mit einem Trocknungssystem (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 und/oder mit einem Fertigungssystem gemäß Anspruch 10, umfassend einen Innenraum zumindest teilweise umgebende Wandungen und eine in dem Innenraum der Jobbox (16) positionierte und reversibel absenkbare Plattform, auf welcher ein Pulverbett (14) und gedruckte 3D-Bauteile (12) in dem Innenraum positionierbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Plattform eine Grundfläche (68) umfasst, sodass sie beabstandet zu jeweiligen seitlichen Innenseiten (70) der Wandungen (64) ausgelegt ist und sich einstellende Spalte (72) mit jeweiligen Dichtungselementen (74) abgedichtet sind, wobei die Plattform (66) an einer Unterseite wenigstens ein Führungselement (76) umfasst und die Jobbox (16) zumindest ein Zentrierungselement (80) an einer unteren Wandung (64) umfasst, sodass die Plattform (66) mittels des wenigstens einen Führungselement (76) in einer vorgesehenen Position auf dem wenigstens einen Zentrierungselement (80) platzierbar ist.
Jobbox (16) nach Anspruch 8, wobei an seitlichen Außenteilbereichen der Wandungen Haltevorrichtungen (30) vorgesehen sind, sodass die Jobbox (16) in einer im Wesentlichen waagrechten Position mittels einer für diese Zwecke ausgelegten Transportvorrichtung (26) mit Greifmechanismus (28) bewegbar ist und/oder wobei die Jobbox (16) ein reversibel von oben auflegbares Deckelelement (32) umfasst, wobei das Deckelelement (32) wenigstens eine Aufsetzeinheit umfasst, welche ausgelegt ist einen Inhalt der Jobbox (16) von oben zu beschweren, wobei die Aufsetzeinheit entweder wenigstens eine Gewichtseinheit umfasst und/oder wenigstens eine benutzerdefiniert und reversibel bewegbare Gewichtseinheit umfasst.
Fertigungssystem (84) für die Herstellung von 3D-Druckbauteilen (12) umfassend wenigstens eine Fertigungsvorrichtung (86) zur Herstellung von 3D-Druckbauteilen (12) in Jobboxen (16) und eine Transportvorrichtung (26) mit Greifmechanismus (28) zum Transportieren der Jobboxen (16) mit den gefertigten 3D-Druckbauteilen (12), dadurch gekennzeichnet, dass das Fertigungssystem (84) wenigstens ein Trocknungssystem (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 umfasst.