DE102020214187A1 - Method and device for the additive manufacturing of an object from a shapeless material - Google Patents

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Sebastian Findeisen
Stephan Sundmacher
Karsten Lübbecke-Salaske
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur generativen Herstellung eines Objekts (100) aus einem formlosen Material (10), bei dem formloses Material (10) auf ein Tragelement (20) ausgebracht wird, welches zur Rückhaltung formlosen Materials (10) zumindest eine seitliche Begrenzung (22) aufweist, wobei das formlose Material (10) derart ausgebracht wird, dass es die seitliche Begrenzung (22) überragt, und bei dem zwecks bereichsweiser Verfestigung von formlosem Material (10) zumindest an der Oberfläche (11) des ausgebrachten formlosen Materials (10) mittels einer Ausbringungseinrichtung (30) ein Verfestigungsmittel (31) auf formloses Material (10) in einer Herstellungsebene (2) aufgebracht wird und/oder thermische Energie zum bereichsweisen Aufschmelzen formlosen Materials (10) in der Herstellungsebene (2), zwecks anschließender Erstarrung aufgeschmolzenen Materials, in das formlose Material (10) in der Herstellungsebene (2) eingebracht wird, wobei sich die Herstellungsebene (2) zwischen der Ausbringungseinrichtung (30) und einem der Ausbringungseinrichtung (30) zugewandten Endbereich (23) der seitlichen Begrenzung (22) erstreckt. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung (1) zur generativen Herstellung eines Objekts (100) mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens.The invention relates to a method for the generative production of an object (100) from a shapeless material (10), in which the shapeless material (10) is applied to a support element (20) which has at least one lateral boundary ( 22), wherein the shapeless material (10) is discharged in such a way that it protrudes beyond the lateral boundary (22), and in which, for the purpose of area-wise solidification of shapeless material (10), at least on the surface (11) of the discharged shapeless material (10 ) a solidifying agent (31) is applied to amorphous material (10) on a production level (2) by means of an application device (30) and/or thermal energy is used to melt amorphous material (10) in certain areas on the production level (2) for the purpose of subsequent solidification Material is introduced into the formless material (10) in the production level (2), wherein the production level (2) between d he application device (30) and an end region (23) of the lateral boundary (22) facing the application device (30). The invention also relates to a device (1) for the additive manufacturing of an object (100) by means of the method according to the invention.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur generativen Herstellung eines Objekts aus einem formlosen Material sowie eine Vorrichtung zur generativen Herstellung eines Objekts mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens.The invention relates to a method for the generative production of an object from a shapeless material and a device for the generative production of an object by means of the method according to the invention.

Bei der Herstellung von Objekten oder Teilen von Objekten mittels generativer bzw. additiver Herstellungsverfahren wird das herzustellende Objekt schichtweise aus einem formlosen Material aufgebaut. In einer jeweiligen Schicht wird zwecks Verfestigung bereichsweise Bindemittel oder thermische Energie eingebracht. Dazu müssen der Materialträger, typischerweise eine Plattform oder ein Behälter, der auch als Jobbox bezeichnet wird, und die Vorrichtung zur Ausbringung von Bindemittel oder thermischer Energie relativ zueinander bewegt werden. Da zur Realisierung einer hohen Druckqualität die Vorrichtung zur Ausbringung sehr nah an die Oberfläche des formlosen Materials herangebracht werden muss, ist es leicht möglich, dass die Vorrichtung zur Ausbringung mit dem Materialträger kollidiert, wodurch es zur Beschädigung der typischerweise kostspieligen Vorrichtung zur Ausbringung kommen kann und der Herstellungsprozess gestoppt werden muss.In the manufacture of objects or parts of objects using generative or additive manufacturing processes, the object to be manufactured is built up in layers from an amorphous material. In each layer, binder or thermal energy is introduced in certain areas for the purpose of solidification. To do this, the material carrier, typically a platform or a container, which is also referred to as a job box, and the device for applying binding agent or thermal energy must be moved relative to one another. Since the application device must be brought very close to the surface of the formless material in order to achieve high print quality, it is easily possible for the application device to collide with the material carrier, which can result in damage to the typically expensive application device and the manufacturing process must be stopped.

1 verdeutlicht die Problematik. In 1 ist ausschnittsweise die generative Herstellung von Objekten mittels eines formlosen Materials 10, hier Sand, gezeigt. Im unteren Bereich der 1 sind nebeneinander zwei Tragelemente 20, bzw. sogenannten Jobboxen, zu erkennen, die mit dem formlosen Material 10 befüllt sind. Die Oberflächen 11 des formlosen Materials 20 erstrecken sich bei beiden gezeigten Tragelementen 20 zwischen deren seitlichen Begrenzungen 22. 1 clarifies the problem. In 1 is a detail of the generative production of objects by means of a shapeless material 10, here sand, shown. In the bottom of the 1 two supporting elements 20, or so-called job boxes, which are filled with the shapeless material 10 can be seen next to one another. The surfaces 11 of the shapeless material 20 extend between the lateral boundaries 22 of the two support elements 20 shown.

Darstellungsgemäß von rechts nach links wird eine Ausbringungseinrichtung 30 in einer Relativbewegung 70 über die Tragelemente 20 hinwegbewegt. Die Ausbringungseinrichtung 30 verfügt über eine Steuereinrichtung 60 zur Steuerung der Bewegung der Ausbringungseinrichtung 30 sowie zur Steuerung der Abgabe des Verfestigungsmittels 31, die mittels einer Steuerleitung 61 mit einer Verfestigungsmittelbereitstellung 32 verbunden ist. Die Verfestigungsmittelbereitstellung 32 stellt das Verfestigungsmittel 31 bereit, welches über die Verfestigungsmittelleitung 31 zu einer Ausbringungsdüse 34 geleitet wird, mittels der das Verfestigungsmittel 31 auf bzw. in das formlose Material 20 bereichsweise auf- bzw. eingetragen wird. Die Ausbringdüse 34 ist in einer senkrechten Bewegung 35 bewegbar. Der senkrechte Abstand zwischen der Ausbringdüse 34 und der Herstellungsebene 2 wird zu Beginn des generativen Herstellungsprozesses eines Objekts fest eingestellt. Die Herstellungsebene 2 ist dabei die Ebene in der das Verfestigungsmittel 31 auf die Oberfläche 11 treffen soll.According to the illustration, from right to left, an application device 30 is moved over the support elements 20 in a relative movement 70 . The application device 30 has a control device 60 for controlling the movement of the application device 30 and for controlling the delivery of the solidification agent 31, which is connected to a solidification agent supply 32 by means of a control line 61. The solidifying agent supply 32 makes the solidifying agent 31 available, which is conducted via the solidifying agent line 31 to an application nozzle 34, by means of which the solidifying agent 31 is applied or introduced to or into the shapeless material 20 in certain areas. The discharge nozzle 34 can be moved in a vertical movement 35 . The vertical distance between the discharge nozzle 34 and the manufacturing plane 2 is set at the beginning of the generative manufacturing process of an object. The production level 2 is the level in which the solidifying agent 31 is intended to meet the surface 11 .

Wie 1 zu entnehmen ist, ist das linke Tragelement 20 nicht exakt horizontal ausgerichtet. Das bedeutet, dass die rechte seitliche Begrenzung 22 des linken Tragelements 20 die Herstellungsebene 2, in die das Verfestigungsmittel 31 ausgebracht werden soll, überragt. Es ist ersichtlich, dass es durch die nicht exakte Ausrichtung bei der Relativbewegung 70 der Ausbringungseinrichtung 30 zur Kollision zwischen der Ausbringdüse 34 und der seitlichen Begrenzung 22 kommt. Typischerweise wird dabei die Ausbringdüse 34 beschädigt und der Herstellungsprozess muss abgebrochen werden.As 1 it can be seen that the left support element 20 is not aligned exactly horizontally. This means that the right-hand lateral boundary 22 of the left-hand support element 20 protrudes beyond the production level 2 into which the solidification agent 31 is to be applied. It can be seen that the imprecise alignment during the relative movement 70 of the dispensing device 30 causes a collision between the dispensing nozzle 34 and the lateral boundary 22 . The discharge nozzle 34 is typically damaged in the process and the production process has to be stopped.

Es ist daher erstrebenswert, mit möglichst einfachen Mittel sicherzustellen, dass eine Kollision zwischen der Ausbringungseinrichtung 30 und dem Tragelement 20, auf bzw. an dem das formlose Material 10 ausgebracht wird, im Wesentlichen ausgeschlossen werden kann.It is therefore desirable to use the simplest possible means to ensure that a collision between the application device 30 and the support element 20 on or on which the shapeless material 10 is applied can essentially be ruled out.

Das beschriebene Problem besteht insbesondere bei Anlagen zur kontinuierlichen Fertigung von Objekten mittels generativer Herstellungsverfahren, bei denen das Tragelement ausgetauscht wird.The problem described exists in particular in systems for the continuous production of objects using additive manufacturing processes in which the support element is exchanged.

Die EP 3 351 384 A1 zeigt beispielsweise ein solche Anlage mit einem ersten Bauraum und einem zweiten Bauraum. Teile der Druckvorrichtung sind über die beiden horizontal nebeneinander liegenden Bauräume mit jeweils einer daran angeordneten Baubox hinwegbewegbar, sodass das Verfestigungsmittel sowohl im ersten als auch im zweiten Bauraum ausgebracht werden kann. Die Bauboxen können der Anlage nach abgeschlossenem Druckvorgang entnommen werden bzw. ausgetauscht werden.the EP 3 351 384 A1 shows, for example, such a system with a first installation space and a second installation space. Parts of the pressure device can be moved across the two horizontally adjacent construction spaces, each with a construction box arranged thereon, so that the solidifying agent can be applied both in the first and in the second construction space. The construction boxes can be removed from the system or replaced after the printing process is complete.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur generativen Herstellung von Objekten zur Verfügung zu stellen, mit denen auf einfache und kostengünstige Weise Beschädigungen durch Kollisionen vermieden werden können.The object of the present invention is to provide a method and a device for the additive manufacturing of objects, with which damage caused by collisions can be avoided in a simple and cost-effective manner.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur generativen Herstellung eines Objekts gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Vorrichtung zur generativen Herstellung eines Objekts gemäß Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Verfahrens werden in den Unteransprüchen 2-8 aufgezeigt. Eine vorteilhafte Ausgestaltungsform der Vorrichtung wird in Unteranspruch 10 aufgezeigt.The object is achieved according to the invention by a method for the generative production of an object according to claim 1 and by a device for the generative production of an object according to claim 9. Advantageous embodiments of the method are shown in subclaims 2-8. An advantageous embodiment of the device is shown in dependent claim 10.

Ein erster Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur generativen Herstellung eines Objekts aus einem formlosen Material. Dabei wird formloses Material auf ein Tragelement ausgebracht, welches zur Rückhaltung formlosen Materials zumindest eine seitliche Begrenzung aufweist. Das formlose Material wird dabei derart ausgebracht, dass es die seitliche Begrenzung überragt. Zwecks bereichsweiser Verfestigung von formlosem Material wird zumindest an der Oberfläche des ausgebrachten formlosen Materials mittels einer Ausbringungseinrichtung ein Verfestigungsmittel auf formloses Material in einer Herstellungsebene aufgebracht und/oder thermische Energie zum bereichsweisen Aufschmelzen formlosen Materials in der Herstellungsebene, zwecks anschließender Erstarrung aufgeschmolzenen Materials, in das formlose Material in der Herstellungsebene eingebracht. Dabei erstreckt sich die Herstellungsebene zwischen der Ausbringungseinrichtung und einem der Ausbringungseinrichtung zugewandten Endbereich der seitlichen Begrenzung.A first aspect of the invention is a method for additively manufacturing an object from an amorphous material. In this case, amorphous material is applied to a support element, which has at least one lateral boundary for retaining amorphous material. The shapeless material is applied in such a way that it protrudes beyond the lateral boundary. For the purpose of area-wise solidification of amorphous material, a solidification agent is applied to amorphous material in a production level by means of an application device, at least on the surface of the discharged amorphous material, and/or thermal energy for area-wise melting of amorphous material in the production level, for the purpose of subsequent solidification of melted material, into the amorphous Material introduced in the crafting level. In this case, the production plane extends between the dispensing device and an end region of the lateral boundary that faces the dispensing device.

Ein formloses Material im Sinne der Erfindung ist beispielsweise ein Pulver oder ein im Wesentlichen aus kleineren Partikeln bestehendes Schüttgut, wie beispielsweise Sand oder ein Metallpulver. Dies sind jedoch nur Beispiele für ein derartiges Pulver.An amorphous material within the meaning of the invention is, for example, a powder or a bulk material consisting essentially of smaller particles, such as sand or a metal powder. However, these are only examples of such a powder.

Das formlose Material wird mittels einer Materialausgabeeinheit auf ein Tragelement ausgebracht. Das Tragelement dient dazu, das ausgebrachte Material zu tragen bzw. abzustützen. Das Tragelement kann ein Behälter, wie beispielswiese eine sogenannte Jobbox, sein, in der das herzustellende Objekt ausgebildet bzw. schichtweise hergestellt wird. Alternativ kann das Tragelement auch eine Plattform sein, an der das herzustellende Objekt ausgebildet wird. Das Tragelement weist eine seitliche Begrenzung auf, die das auf dem Tragelement ausgebrachte Material auf dem bzw. in dem Tragelement seitlich hält bzw. zurückhält. Mit anderen Worten wird das ausgebrachte Material durch die seitliche Begrenzung seitlich abgestützt. Die seitliche Begrenzung kann ein Rand oder eine seitliche Wandung des Tragelements sein, der bzw. die einen Endbereich wie z.B. eine obere Kante aufweist, die der Ausbringungseinrichtung zugewandt ist.The shapeless material is discharged onto a support element by means of a material discharge unit. The carrying element serves to carry or support the discharged material. The support element can be a container, such as a so-called job box, for example, in which the object to be produced is formed or produced in layers. Alternatively, the support element can also be a platform on which the object to be produced is formed. The support element has a lateral boundary that laterally holds or restrains the material discharged on the support element on or in the support element. In other words, the discharged material is laterally supported by the lateral delimitation. The lateral boundary may be an edge or side wall of the support member having an end portion, such as an upper edge, that faces the applicator.

Das formlose Material wird dabei entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren derart ausgebracht, dass es die seitliche Begrenzung, und insbesondere einen der Ausbringungseinrichtung zugewandten Endbereich der seitlichen Begrenzung überragt. Insbesondere überragt das ausgebrachte formlose Material eine der Ausbringungseinrichtung zugewandte Seite und/oder Kante der seitlichen Begrenzung. Somit wird die Oberfläche des ausgebrachten formlosen Materials näher an der Ebene ausgebildet, in der die Ausbringungseinrichtung angeordnet ist und relativ zum Tragelement bewegt wird, als die seitliche Begrenzung bzw. deren Endbereich.In accordance with the method according to the invention, the shapeless material is discharged in such a way that it protrudes beyond the lateral boundary, and in particular an end region of the lateral boundary facing the dispensing device. In particular, the discharged amorphous material protrudes beyond a side and/or edge of the lateral boundary facing the discharge device. Thus, the surface of the discharged amorphous material is formed closer to the plane in which the discharge device is arranged and is moved relative to the support element than the lateral boundary or its end area.

Zumindest an die Oberfläche des formlosen Materials wird ein Verfestigungsmittel aufgebracht. Dabei ist nicht ausgeschlossen, dass das Verfestigungsmittel teilweise in das formlose Material eindringt. Das formlose Material, auf das das Verfestigungsmittel aufgebracht wird, ist wenigstens teilweise in einer Herstellungsebene angeordnet. In einer speziellen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Oberfläche des ausgebrachten formlosen Materials sich im Wesentlichen, d.h. unbeachtlich von Randbereichen des überragenden formlosen Materials, in der Herstellungsebene erstreckt. Mit anderen Worten wird das formlose Material derart ausgebracht, dass die Oberfläche des formlosen Materials wenigstens bereichsweise in der Herstellungsebene ausgebildet wird.A solidifying agent is applied to at least the surface of the amorphous material. It is not excluded that the solidifying agent partially penetrates into the shapeless material. The amorphous material to which the solidification agent is applied is at least partially located in a fabrication plane. In a special embodiment it is provided that the surface of the discharged amorphous material essentially extends in the production plane, i.e. regardless of edge areas of the protruding amorphous material. In other words, the shapeless material is applied in such a way that the surface of the shapeless material is formed at least in regions in the production plane.

Ein Verfestigungsmittel wird im Kontext generativer Herstellungsverfahren auch als Binder bezeichnet. Es dient dazu, in dem Bereich, in dem es auf- oder eingetragen wird, die Partikel des formlosen Materials miteinander zu verbinden. Das Verfestigungsmittel wird bereichsweise auf die Oberfläche des formlosen Materials aufgetragen, nämlich in den Bereichen, in denen ein Abschnitt oder eine Schicht des Objekts ausgebildet werden soll.A strengthening agent is also referred to as a binder in the context of additive manufacturing processes. It serves to connect the particles of the amorphous material to each other in the area in which it is applied or entered. The solidifying agent is applied to the surface of the amorphous material in areas where a portion or layer of the object is to be formed.

Alternativ oder zusätzlich zum Verfestigungsmittel kann mittels der Ausbringungseinrichtung bereichsweise thermische Energie in das ausgebrachte formlose Material bzw. in die Oberfläche des formlosen Materials eingebracht werden. Mittels der thermischen Energie kann das formlose Material in der Herstellungsebene bereichsweise aufgeschmolzen oder wenigstens angeschmolzen werden, sodass ein Abschnitt oder eine Schicht des herzustellenden Objekts durch anschließende Erstarrung des zuvor aufgeschmolzenen Materials erzeugt wird.As an alternative or in addition to the solidifying agent, thermal energy can be introduced in certain areas into the amorphous material that has been discharged or into the surface of the amorphous material by means of the application device. The amorphous material can be partially melted or at least partially melted in the production plane by means of the thermal energy, so that a section or a layer of the object to be manufactured is produced by subsequent solidification of the previously melted material.

Die Herstellungsebene, in die Verfestigungsmittel und/oder thermische Energie eingebracht wird, erstreckt sich dabei zwischen der Ausbringungseinrichtung und einem der Ausbringungseinrichtung zugewandten Endbereich der seitlichen Begrenzung. Mit anderen Worten ist die Herstellungsebene sowohl zu der Ausbringungseinrichtung als auch zu dem Tragelement bzw. dessen seitlichen Begrenzungen beabstandet.The production level, into which the solidification agent and/or thermal energy is introduced, extends between the application device and an end region of the lateral boundary facing the application device. In other words, the production plane is at a distance from both the application device and the support element or its lateral boundaries.

Die Herstellungsebene ist dabei eine ideelle Ebene, die sich im Wesentlichen senkrecht zur Ausbringungsrichtung des Verfestigungsmittels bzw. der thermischen Energie erstreckt.The production plane is an ideal plane that extends essentially perpendicularly to the application direction of the solidification agent or the thermal energy.

Die Herstellungsebene erstreckt sich parallel zu einer Bewegungsebene einer Relativbewegung zwischen Ausbringungseinrichtung und Tragelement, die typischerweise dadurch realisiert ist, dass die Ausbringungseinrichtung entlang des Tragelements oder mehreren nebeneinander angeordneten Tragelementen bewegt wird.The production plane extends parallel to a movement plane of a relative movement between the deployment device and the carrying element, which is typically realized in that the deployment device moves along the carrying element ments or several support elements arranged side by side is moved.

Die Herstellungsebene muss jedoch nicht zwingend zu einer Ebene, die durch den der Ausbringungseinrichtung zugewandten Endbereich der seitlichen Begrenzung eines jeden Tragelements definiert ist, parallel sein. Mit besagter Ebene kann die Herstellungsebene einen Winkel ausbilden, wobei dieser Winkel einen Wert von 30°, insbesondere von 20°, typischerweise nicht überschreitet. Mit anderen Worten kann zumindest ein einzelnes Tragelement in gewissem Umfang asymmetrisch ausgeführt sein oder leicht verschoben in Bezug zur Herstellungsebene bzw. der Ausbringungseinrichtung angeordnet sein, wodurch der der Ausbringungseinrichtung zugewandte Endbereich der seitlichen Begrenzung nicht in einer exakt parallelen Ebene zur Herstellungsebene ausgerichtet ist.However, the manufacturing plane does not necessarily have to be parallel to a plane that is defined by the end region of the lateral boundary of each support element that faces the dispensing device. The production plane can form an angle with said plane, this angle typically not exceeding a value of 30°, in particular 20°. In other words, at least one individual support element can be asymmetrical to a certain extent or arranged slightly offset in relation to the production plane or the application device, as a result of which the end region of the lateral boundary facing the application device is not aligned in an exactly parallel plane to the production plane.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass trotz nicht exakter Parallelität der durch den der Ausbringungseinrichtung zugewandten Endbereich der seitlichen Begrenzung definierten Ebene zu der Herstellungsebene eine insbesondere durch eine Relativbewegung von Ausbringungseinrichtung und Tragelement bedingte Kollision zwischen der Ausbringungseinrichtung und dem Tragelement vermieden werden kann.The advantage of the invention is that, despite the fact that the plane defined by the end region of the lateral boundary facing the application device is not exactly parallel to the production plane, a collision between the application device and the support element, caused in particular by a relative movement of the application device and the support element, can be avoided.

In einer Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Ausbringungseinrichtung und das Tragelement in einer Relativbewegung im Wesentlichen parallel zur Herstellungsebene relativ zueinander bewegt.In one embodiment of the method according to the invention, the application device and the carrying element are moved relative to one another in a relative movement essentially parallel to the production plane.

Dabei ist der Abstand zwischen der Ebene, in der die Relativbewegung ausgeführt wird, und der Herstellungsebene im Wesentlichen konstant.The distance between the plane in which the relative movement is carried out and the production plane is essentially constant.

Die Relativbewegung kann dadurch realisiert sein, dass die Ausbringungseinrichtung bewegbar ist und das Tragelement ortsfest. Ebenso ist es jedoch möglich, dass das Tragelement bewegbar ist und die Ausbringungseinrichtung ortsfest ist. Zuletzt ist es auch möglich, dass sowohl die Ausbringungseinrichtung als auch das Tragelement bewegbar sind.The relative movement can be realized in that the deployment device is movable and the support element is stationary. However, it is also possible for the support element to be movable and for the deployment device to be stationary. Finally, it is also possible for both the deployment device and the carrying element to be movable.

In einer speziellen Ausführungsform ist vorgesehen, dass mehrere Tragelemente nebeneinander beispielswiese auf einer Arbeitsplattform angeordnet sind und die Ausbringungseinrichtung entlang dieser bzw. über diese hinweg bewegt wird.In a special embodiment, it is provided that several carrying elements are arranged next to one another, for example on a working platform, and the deployment device is moved along or over them.

Auf diese Weise kann die Ausbringungseinrichtung und insbesondere ein eine Ausbringungsöffnung der Ausbringungseinrichtung ausbildendes Element, aus der Verfestigungsmittel und/oder thermische Energie austritt, verschiedene Positionen relativ zur Oberfläche des auf das Tragelement ausgebrachten formlosen Materials einnehmen, sodass ein einem Objektabschnitt entsprechender Bereich formlosen Materials verfestigbar ist.In this way, the dispensing device and in particular an element forming a dispensing opening of the dispensing device, from which solidification agent and/or thermal energy emerges, can assume different positions relative to the surface of the amorphous material applied to the support element, so that an area of amorphous material corresponding to an object section can be solidified .

In einer weiteren Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens steht der senkrecht zur Herstellungsebene gemessene kleinste Abstand A zwischen der Ausbringungseinrichtung und der Herstellungsebene zu dem senkrecht zur Herstellungsebene gemessenen kleinsten Abstand B zwischen der Herstellungsebene und dem Endbereich der seitlichen Begrenzung in einem Verhältnis B/A, wobei B/A > 1 ist. In a further embodiment of the method according to the invention, the smallest distance A, measured perpendicular to the production plane, between the application device and the production plane is in a ratio B/A to the smallest distance B, measured perpendicular to the production plane, between the production plane and the end area of the lateral boundary, where B/ A > 1.

Insbesondere ist B/A > 2. In einer besonderen Ausführungsform ist B/A > 20; insbesondere B/A > 25. Mit anderen Worten ist der Abstand A stets deutlich kleiner als der Abstand B.In particular, B/A > 2. In a particular embodiment, B/A > 20; in particular B/A > 25. In other words, the distance A is always significantly smaller than the distance B.

Der Abstand A und der Abstand B sind dabei jeweils in Richtung der Ausbringung des Verfestigungsmittels und/oder der thermischen Energie zu messen.The distance A and the distance B are each to be measured in the direction of application of the solidification agent and/or the thermal energy.

Der Abstand A ist der kleinste Abstand zwischen der Ausbringungseinrichtung und der Herstellungsebene. Typischer- aber nicht zwingenderweise ist dies der kleinste Abstand zwischen einem eine Ausbringungsöffnung ausbildenden Element, z.B. einer Ausbringungsdüse der Ausbringungseinrichtung, und der Herstellungsebene.The distance A is the smallest distance between the deployment device and the production plane. Typically, but not necessarily, this is the smallest distance between an element forming an application opening, e.g. an application nozzle of the application device, and the production plane.

Der Abstand B ist der kleinste Abstand zwischen der Herstellungsebene und der seitlichen Begrenzung, insbesondere dem der Ausbringungseinrichtung zugewandten Endbereich der seitlichen Begrenzung. In einer Ausführungsform mit mehreren nebeneinander angeordneten Tragelementen ist der Abstand B der Abstand zwischen der Herstellungsebene und der der Herstellungsebene bzw. der Ausbringungseinrichtung nahesten seitlichen Begrenzung.The distance B is the smallest distance between the production plane and the lateral boundary, in particular the end region of the lateral boundary facing the dispensing device. In an embodiment with a plurality of support elements arranged next to one another, the distance B is the distance between the production plane and the lateral boundary closest to the production plane or the application device.

Es ist insbesondere vorgesehen, den Abstand B messtechnisch direkt oder indirekt zu erfassen, so dass bei Unterschreitung einer Mindestgröße des Abstands B der generative Herstellungsprozess unterbrechbar ist.In particular, provision is made for the distance B to be measured directly or indirectly, so that if the distance B falls below a minimum size, the additive manufacturing process can be interrupted.

In einer speziellen weiteren Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Ausbringungseinrichtung, insbesondere eine Ausbringungsöffnung der Ausbringungseinrichtung, in Ausbringungsrichtung vor dem Endbereich der seitlichen Begrenzung angeordnet.In a special further embodiment of the method according to the invention, the dispensing device, in particular a dispensing opening of the dispensing device, is arranged in the dispensing direction in front of the end region of the lateral boundary.

Mit anderen Worten befindet sich, betrachtet in Richtung der Ausbringung des Verfestigungsmittels und/oder der thermischen Energie, der Endbereich der seitlichen Begrenzung des Tragelements bzw. die Ebene, in der der der Ausbringungseinrichtung zugewandte Endbereich der seitlichen Begrenzung angeordnet ist, stets hinter der Ausbringungseinrichtung. Somit kann die Ausbringungseinrichtung bei einer Relativbewegung zwischen dem Tragelement und der Ausbringungseinrichtung, die im Wesentlichen parallel zur Herstellungsebene ausgeführt wird, das Tragelement nicht berühren.In other words, viewed in the direction of application of the solidification agent and/or the thermal energy, the end area is the lateral boundary of the support element or the plane in which the end region of the lateral boundary facing the application device is arranged, always behind the application device. Thus, the application device cannot touch the support element during a relative movement between the support element and the application device, which is carried out essentially parallel to the production plane.

Mit der Ausbringungsöffnung ist die Öffnung gemeint, durch die das Verfestigungsmittel und/oder die thermische Energie die Ausbringungseinrichtung verlässt. Die Ausbringungsöffnung erstreckt sich typischerweise parallel zur Herstellungsebene. Das die Ausbringungsöffnung ausbildende Element der Ausbringungseinrichtung ist typischerweise das Element der Ausbringungseinrichtung, welches den geringsten Abstand zur Herstellungsebene aufweist.The discharge opening means the opening through which the solidification agent and/or the thermal energy leaves the discharge device. The discharge port typically extends parallel to the fabrication plane. The element of the dispensing device that forms the dispensing opening is typically the element of the dispensing device that is at the shortest distance from the production plane.

In einer weiteren Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beträgt der Abstand A zwischen der Ausbringungseinrichtung und der Herstellungsebene wenigstens 0,15 mm und höchstens 1 mm, insbesondere wenigstens 0,25 mm und höchstens 0,75 mm.In a further embodiment of the method according to the invention, the distance A between the application device and the production plane is at least 0.15 mm and at most 1 mm, in particular at least 0.25 mm and at most 0.75 mm.

Dabei ist der Abstand A in Ausbringungsrichtung des Verfestigungsmittels und/oder der thermischen Energie zu messen.The distance A is to be measured in the application direction of the solidification agent and/or the thermal energy.

In einer weiteren Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Abstand A zwischen der Ausbringungseinrichtung und der Herstellungsebene fest eingestellt.In a further embodiment of the method according to the invention, the distance A between the application device and the production level is fixed.

Die Herstellungsebene ist zunächst eine ideelle Ebene, in der durch Verfestigung formlosen Materials ein Abschnitt oder eine Schicht des herzustellenden Objekts ausgebildet wird.The fabrication plane is, first of all, an imaginary plane in which a section or layer of the object to be manufactured is formed by solidification of formless material.

Mit anderen Worten wird durch das feste Einstellen des Abstands A das Verfestigungsmittel und/oder die thermische Energie auf eine Ebene, nämlich die Herstellungsebene, fokussiert.In other words, by setting the distance A in a fixed manner, the solidification agent and/or the thermal energy is/are focused on one plane, namely the manufacturing plane.

Der Abstand A wird zeitlich vor dem ersten Aufbringen von Verfestigungsmittel bzw. dem ersten Einbringen thermischer Energie fest eingestellt und typischerweise während der Herstellung des Objekts im Wesentlichen nicht verändert. Pausen während des Herstellungsprozesses, die beispielsweise für eine Reinigung der Ausbringungsöffnung erforderlich sind, sind dabei unbeachtlich.The distance A is fixed in time before the first application of solidification agent or the first introduction of thermal energy and is typically essentially not changed during the manufacture of the object. Pauses during the manufacturing process, which are necessary for cleaning the discharge opening, for example, are irrelevant.

Mittels der Festlegung des Abstands A zwischen der Ausbringungseinrichtung und der Herstellungsebene ist die Qualität des herzustellenden Objekts beeinflussbar. Eine gleichmäßige Qualität des Objekts erfordert es typischerweise, dass der Abstand A während des Herstellungsprozesses im Wesentlichen nicht variiert und/oder einen bestimmten Wert nicht überschreitet.The quality of the object to be produced can be influenced by defining the distance A between the deployment device and the production plane. A consistent quality of the object typically requires that the distance A does not vary substantially during the manufacturing process and/or does not exceed a certain value.

In einer weiteren Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beträgt der Abstand B zwischen der Herstellungsebene und dem Endbereich der seitlichen Begrenzung wenigstens 1 mm, insbesondere wenigstens 5 mm.In a further embodiment of the method according to the invention, the distance B between the production plane and the end area of the lateral boundary is at least 1 mm, in particular at least 5 mm.

Dabei ist der Abstand B in Ausbringungsrichtung des Verfestigungsmittels und/oder der thermischen Energie zu messen.The distance B is to be measured in the application direction of the solidification agent and/or the thermal energy.

In einer weiteren Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mittels einer Ebnungseinrichtung, insbesondere einer Rakel, in der Herstellungsebene eine im Wesentlichen ebene Oberfläche formlosen Materials erzeugt, wobei die Ebnungseinrichtung in einer zur Ausbringungseinrichtung im Wesentlichen fest beabstandeten Bewegungsebene bewegt wird.In a further embodiment of the method according to the invention, a leveling device, in particular a doctor blade, is used to produce a substantially flat surface of amorphous material in the production plane, with the leveling device being moved in a movement plane that is essentially at a fixed distance from the application device.

Mit anderen Worten wird mittels der Ebnungseinrichtung in der Herstellungsebene eine Oberfläche formlosen Materials erzeugt. Die Oberfläche ist dabei, unbeachtlich der Randbereiche des das Tragelement überragenden formlosen Materials, im Wesentlichen eben, d.h. sich gleichmäßig und im Wesentlichen flach erstreckend. Da die Oberfläche in der Herstellungsebene ausgebildet wird, entspricht der Abstand der Oberfläche des formlosen Materials zu der Ausbringungseinrichtung Ao im Wesentlichen dem Abstand A. Der Abstand Ao kann ebenfalls vor dem ersten Aufbringen von Verfestigungsmittel bzw. vor dem Einbringen thermischer Energie fest eingestellt werden.In other words, a surface of shapeless material is produced by means of the leveling device in the production plane. Irrespective of the edge regions of the shapeless material projecting beyond the support element, the surface is essentially flat, i.e. extending evenly and essentially flat. Since the surface is formed in the production plane, the distance between the surface of the shapeless material and the application device Ao essentially corresponds to distance A. The distance Ao can also be set before the first application of solidification agent or before the introduction of thermal energy.

Der Abstand Ao ist beispielsweise dadurch fest einstellbar, dass der zur Herstellungsebene senkrechte Abstand Ao zwischen einer Ebene, in der beispielsweise eine Rakel einer mit der Ausbringungseinrichtung mechanisch gekoppelten Ebnungseinrichtung bewegt wird, und einer Ausbringungsöffnung des Verfestigungsmittels und/oder der thermischen Energie fest eingestellt wird. Dabei sind in diesem Beispiel die Ausbringungsöffnung und/oder die Rakel relativ zueinander und senkrecht zur Herstellungsebene zwecks Einstellung des Abstands AO bewegbar. Das dem formlosen Material zugewandte Ende der Rakel wird zwecks Ausbildung der Oberfläche in der Herstellungsebene in der Herstellungsebene oder lediglich knapp über der Herstellungsebene bewegt.The distance Ao can be fixed, for example, by setting the distance Ao perpendicular to the production plane between a plane in which, for example, a doctor blade of a leveling device mechanically coupled to the application device is moved, and an application opening for the solidification agent and/or the thermal energy. In this example, the discharge opening and/or the squeegee can be moved relative to one another and perpendicularly to the production plane for the purpose of setting the distance A 0 . The end of the squeegee facing the shapeless material is moved in the production plane or just slightly above the production plane in order to form the surface in the production plane.

Darüber hinaus kann die Ebnungseinrichtung dazu eingerichtet sein, eine Schicht formlosen Materials einer bestimmten Schichtdicke zu erzeugen.In addition, the leveling device can be set up to produce a layer of amorphous material of a specific layer thickness.

In einer weiteren Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein bewegbares Bodenelement des Tragelements senkrecht zur Herstellungsebene bewegt, wobei eine Bewegung des Bodenelements in Richtung auf die Herstellungsebene durch einen mechanischen Anschlag begrenzt wird, so dass das Bodenelement zur Herstellungsebene stets beabstandet ist.In a further embodiment of the method according to the invention, a movable res bottom element of the support element is moved perpendicularly to the production plane, with a movement of the bottom element in the direction of the production plane being limited by a mechanical stop, so that the bottom element is always spaced apart from the production plane.

Insbesondere wird das Bodenelement vor dem Beginn des ersten Aufbringens von Verfestigungsmittel und/oder thermischer Energie an dem mechanischen Anschlag zur Anlage gebracht. Der mechanische Anschlag ist dabei derart angeordnet und ausgestaltet, dass die der Ausbringungseinrichtung zugewandte Seite des Bodenelements zur dem der Ausbringungseinrichtung zugewandten Endbereich der seitlichen Begrenzung bzw. der Oberseite der seitlichen Wandungen des Tragelements beabstandet ist. Mit anderen Worten kann das Bodenelement nicht über den der Ausbringungseinrichtung zugewandten Endbereich der seitlichen Begrenzung hinaus auf die Ausbringungseinrichtung zubewegt werden. Durch den mechanischen Anschlag wird somit sichergestellt, dass das Bodenelement den der Ausbringungseinrichtung zugewandten Endbereich der seitlichen Begrenzung nicht überragen kann.In particular, the floor element is brought into contact with the mechanical stop before the start of the first application of solidification agent and/or thermal energy. The mechanical stop is arranged and designed in such a way that the side of the base element facing the application device is at a distance from the end region of the lateral boundary or the upper side of the lateral walls of the support element facing the application device. In other words, the floor element cannot be moved beyond the end region of the lateral boundary facing the application device towards the application device. The mechanical stop thus ensures that the floor element cannot protrude beyond the end region of the lateral boundary facing the application device.

Die Bewegung des Bodenelements erfolgt in Richtung der Ausbringung des Verfestigungsmittels und/oder der thermischen Energie und damit im Wesentlichen senkrecht zur Herstellungsebene. Bewegt wird das Bodenelement mittels einer Bewegungseinrichtung, z.B. mittels eines Hubzylinders, die Bestandteil des Tragelements oder einer Arbeitsplattform sein kann, an der das Tragelement angeordnet ist bzw. angeordnet wird. Im letzteren Fall wird bei der Anordnung des Tragelementes an der Arbeitsplattform eine mechanische Verbindung zwischen dem Bodenelement und der Bewegungseinrichtung ausgebildet. Die Bewegung des Bodenelements wird mittels einer Steuereinrichtung gesteuert, die mit der Steuerung der Ausbringungseinrichtung datentechnisch gekoppelt ist. Auf diese Weise ist steuerbar, dass eine Ausbringung von Verfestigungsmittel und/oder thermischer Energie erst nach Abschluss der Bewegung des Bodenelements erfolgt.The movement of the floor element takes place in the direction of application of the solidification agent and/or the thermal energy and thus essentially perpendicular to the production plane. The floor element is moved by means of a movement device, e.g. by means of a lifting cylinder, which can be part of the support element or a working platform on which the support element is or will be arranged. In the latter case, when the support element is arranged on the working platform, a mechanical connection is formed between the floor element and the movement device. The movement of the floor element is controlled by means of a control device which is data-technically coupled to the control of the application device. In this way, it can be controlled that consolidating agent and/or thermal energy is only applied after the movement of the floor element has ended.

Das von dem Bodenelement und der seitlichen Begrenzung begrenzte Volumen wird vor dem Beginn des ersten Aufbringens von Verfestigungsmittel und/oder thermischer Energie mit formlosem Material aufgefüllt. Darüber hinaus wird weiteres formloses Material ausgebracht, bis formloses Material in der Herstellungsebene angeordnet ist.The volume delimited by the floor element and the lateral boundary is filled with amorphous material before the start of the first application of solidification agent and/or thermal energy. In addition, further amorphous material is deployed until the amorphous material is placed in the build plane.

In einer alternativen Ausführungsform wird mittels einer mit der Bewegungseinrichtung für das Bodenelement gekoppelten Positionserkennungseinrichtung die Position des bewegbaren Bodenelements relativ zu der der Ausbringungseinrichtung zugewandten Seite der seitlichen Begrenzung direkt oder indirekt erkannt, und bei Erreichen einer zuvor festgelegten Startposition des Bodenelements durch die Bewegung des Bodenelements in Richtung auf die Ausbringungseinrichtung die Bewegung des Bodenelements in Richtung auf die Ausbringungseinrichtung gestoppt. Ist die Startposition erreicht, wird solange formloses Material ausgebracht, bis formloses Material in der Herstellungsebene angeordnet ist, woraufhin ein erstes Aus- bzw. Einbringen von Verfestigungsmittel und/oder thermischer Energie erfolgt.In an alternative embodiment, the position of the movable floor element relative to the side of the lateral boundary facing the application device is detected directly or indirectly by means of a position detection device coupled to the movement device for the floor element, and when a previously defined starting position of the floor element is reached by the movement of the floor element in In the direction of the application device, the movement of the base element is stopped in the direction of the application device. Once the starting position has been reached, shapeless material is discharged until shapeless material is arranged in the production level, whereupon solidification agent and/or thermal energy is first discharged or introduced.

Die Bewegungseinrichtung ist dazu eingerichtet, das bewegbare Bodenelement ausgehend von der Startposition schrittweise in zur Ausbringungsrichtung entgegengesetzter Richtung abzusenken. Auf diese Weise können aufeinanderfolgende Schichten formlosen Materials nacheinander in der Herstellungsebene ausgebracht bzw. erzeugt werden, sodass eine schichtweise und bereichsweise Verfestigung formlosen Materials erfolgen kann.The movement device is set up to gradually lower the movable floor element, starting from the starting position, in the opposite direction to the deployment direction. In this way, successive layers of amorphous material can be applied or produced one after the other in the production plane, so that amorphous material can be solidified in layers and in certain areas.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung zur generativen Herstellung eines Objekts mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur generativen Herstellung eines Objekts aus einem formlosen Material. Die Vorrichtung umfasst eine Materialausgabeeinheit zur Ausbringung formlosen Materials auf ein Tragelement. Ferner umfasst die Vorrichtung wenigstens ein Tragelement, welches zur Rückhaltung formlosen Materials zumindest eine seitliche begrenzende Begrenzung aufweist. Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung wenigstens eine Ausbringungseinrichtung, mittels der zwecks bereichsweiser Verfestigung von formlosem Material zumindest an der Oberfläche des ausgebrachten formlosen Materials ein Verfestigungsmittel auf formloses Material in einer Herstellungsebene ausbringbar ist und/oder mittels der thermische Energie zum bereichsweisen Aufschmelzen formlosen Materials in der Herstellungsebene zwecks anschließender Erstarrung aufgeschmolzenen Materials in formloses Material in der Herstellungsebene einbringbar ist. Außerdem umfasst die Vorrichtung eine Ebnungseinrichtung, die dafür eingerichtet ist, im Wesentlichen in der Herstellungsebene, eine Oberfläche formlosen Materials zu erzeugen, wobei die Herstellungsebene sich zwischen der Ausbringungseinrichtung und einem der Ausbringungseinrichtung zugewandten Endbereich der seitlichen Begrenzung erstreckt.A second aspect of the invention is a device for the generative production of an object by means of the method according to the invention for the generative production of an object from an amorphous material. The device includes a material dispensing unit for dispensing amorphous material onto a support member. Furthermore, the device comprises at least one support element, which has at least one lateral delimitation for the retention of shapeless material. In addition, the device comprises at least one application device, by means of which a solidification agent can be applied to amorphous material in a production level for the purpose of area-wise solidification of amorphous material, at least on the surface of the discharged amorphous material, and/or by means of thermal energy for area-by-area melting of amorphous material in the production level for the purpose of subsequent solidification of melted material can be introduced into shapeless material on the production level. In addition, the device comprises a leveling device which is set up to produce a surface of amorphous material essentially in the production plane, the production plane extending between the application device and an end region of the lateral boundary facing the application device.

Dabei kann die Ebnungseinrichtung mit der Ausbringungseinrichtung mechanisch gekoppelt sein, so dass die Ebnungseinrichtung gemeinsam mit der Ausbringungseinrichtung relativ zu dem Tragelement bewegbar ist.The leveling device can be mechanically coupled to the application device, so that the leveling device can be moved relative to the support element together with the application device.

Die Ebnungseinrichtung umfasst zur Herstellung einer im Wesentlichen ebenen Oberfläche formlosen Materials, die sich im Wesentlichen in der Herstellungsebene erstreckt, ein Ebnungswerkzeug, wie beispielsweise eine Rakel, dass in der Herstellungsebene bzw. lediglich knapp über der Herstellungsebene in einer Bewegungsebene beweglich ist.The leveling device comprises a leveling tool, such as a squeegee, for producing a substantially flat surface of amorphous material, which essentially extends in the production plane, that can be moved in the production plane or just slightly above the production plane in a movement plane.

In einer Ausführungsform umfasst das Tragelement einen Rand oder eine seitliche Wandung, welche die seitliche Begrenzung mit deren Endbereich ausbilden und ausgebrachtes formloses Material seitlich abstützen. Ferner kann das Tragelement ein entlang der Ausbringungsrichtung des Verfestigungsmittels und/oder der thermischen Energie bewegbares Bodenelement umfassen.In one embodiment, the support element comprises an edge or a lateral wall which forms the lateral boundary with its end area and laterally supports the amorphous material that has been discharged. Furthermore, the support element can comprise a base element that can be moved along the direction of application of the solidification agent and/or the thermal energy.

Die Ausbringungseinrichtung umfasst in einer besonderen Ausführungsform eine Reinigungseinheit, mit der, z. B. eine Ausbringungsdüse, gereinigt werden kann.In a particular embodiment, the application device comprises a cleaning unit with which, e.g. B. an application nozzle can be cleaned.

Ferner umfasst die Ausbringungseinrichtung eine Bewegungseinrichtung, mit der die Ausbringungseinrichtung oder wenigstens die Ausbringungsöffnung, z.B. eine Ausbringungsdüse, entlang der Ausbringungsrichtung bewegbar ist. Unter anderem auf diese Weise ist der Abstand A zwischen der Ausbringungseinrichtung und der Herstellungsebene einstellbar.Furthermore, the dispensing device comprises a movement device with which the dispensing device or at least the dispensing opening, e.g. a dispensing nozzle, can be moved along the dispensing direction. In this way, among other things, the distance A between the application device and the production plane can be adjusted.

Auch umfasst die Ausbringungseinrichtung typischerweise im Falle der Verwendung eines Verfestigungsmittels eine Verfestigungsmittelbereitstellung in Form eines Tanks. Im Falle der Verwendung thermischer Energie umfasst die Ausbringungseinrichtung eine Energiequelle zur Bereitstellung der in das formlose Material einzubringenden Energie.If a solidification agent is used, the application device typically also includes a provision of solidification agent in the form of a tank. If thermal energy is used, the application device comprises an energy source for providing the energy to be introduced into the shapeless material.

In einer weiteren Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst die Vorrichtung eine Abstandserkennungseinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, eine Abweichung zwischen einer Sollposition des Tragelements von einer Istposition des Tragelements, insbesondere jeweils relativ zur Herstellungsebene, zu detektieren, so dass bei Überschreitung einer zulässigen Abweichung durch die Abstandserkennungseinrichtung ein Signal, insbesondere ein Stoppsignal, an eine Steuereinheit leitbar ist, sodass mittels der Steuereinheit das Verfahren zur generativen Herstellung abbrechbar oder unterbrechbar ist.In a further embodiment of the device according to the invention, the device comprises a distance detection device which is set up to detect a deviation between a target position of the support element and an actual position of the support element, in particular in each case relative to the production plane, so that when a permissible deviation is exceeded by the distance detection device a signal, in particular a stop signal, can be routed to a control unit, so that the method for additive manufacturing can be aborted or interrupted by means of the control unit.

Insbesondere umfasst die Abstandserkennungseinrichtung wenigstens einen Positionssensor, der die Istposition des Tragelements detektiert, sodass ein Abgleich mit einer Sollposition erfolgen kann.In particular, the distance detection device comprises at least one position sensor, which detects the actual position of the support element, so that a comparison with a target position can take place.

In einer speziellen Ausführungsform der Vorrichtung ist die Abstandserkennungseinrichtung in eine Arbeitsplattform integriert, an der das Tragelement auswechselbar an einer Abstellposition positionierbar ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann mehr als zwei auf einer Arbeitsplattform, insbesondere auf einer kreisringförmigen Arbeitsplattform, angeordnete bzw. anordbare Tragelemente umfassen, wobei die Ausbringungseinrichtung und die Tragelemente relativ zueinander parallel zur Herstellungsebene bewegbar sind.In a special embodiment of the device, the distance detection device is integrated into a work platform on which the support element can be positioned in a parking position in an exchangeable manner. The device according to the invention can comprise more than two support elements which are arranged or can be arranged on a work platform, in particular on a circular work platform, the application device and the support elements being movable relative to one another parallel to the production plane.

Typischerweise umfasst die Vorrichtung eine Vielzahl von Tragelementen sowie eine Arbeitsplattform mit einer Vielzahl von Abstellpositionen, an denen jeweils ein Tragelement mittels einer Transporteinrichtung auswechselbar anordbar ist und die jeweils mit wenigstens einem Positionssensor einer Abstandserkennungseinrichtung ausgestattet sind.The device typically comprises a large number of support elements and a working platform with a large number of storage positions, at each of which a support element can be arranged in an exchangeable manner by means of a transport device and which are each equipped with at least one position sensor of a distance detection device.

Dabei kann grundsätzlich ein jedes Tragelement an einer jeden Abstellposition positioniert werden. Ein jedes Tragelement und eine jede Abstellposition weisen typischerweise gewisse Fertigungs- bzw. Montagetoleranzen auf. Ferner unterliegt ein jeder Positionierungsvorgang eines Tragelements an einer Abstellposition typischerweise gewissen Toleranzen. Die genannten Toleranzen können dazu führen, dass der Abstand zwischen der Ausbringungseinrichtung und den der Ausbringungseinrichtung zugewandten Endbereichen der seitlichen Begrenzungen der Tragelemente in einem kontinuierlichen generativen Herstellungsprozess nicht exakt eingehalten werden kann. In Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, die Fertigungstoleranzen der Tragelemente sowie die Toleranzen des Positionierungsvorgangs der Tragelemente auszugleichen, und auf diese Weise Kollisionen zwischen Tragelementen bzw. deren seitlichen Begrenzungen und Ausbringungseinrichtungen zu vermeiden.In principle, each support element can be positioned at each parking position. Each support element and each parking position typically have certain manufacturing or assembly tolerances. Furthermore, each positioning process of a support element at a parking position is typically subject to certain tolerances. The tolerances mentioned can result in the distance between the deployment device and the end regions of the lateral boundaries of the support elements facing the deployment device not being able to be maintained exactly in a continuous additive manufacturing process. In connection with the method according to the invention, it is possible to compensate for the manufacturing tolerances of the supporting elements and the tolerances of the positioning process of the supporting elements, and in this way to avoid collisions between supporting elements or their lateral boundaries and deployment devices.

Die Tragelemente können jeweils einen bewegbares Bodenelement aufweisen. Ein jeder Abstellbereich, der zur Positionierung eines Tragelements an ihm eingerichtet ist, umfasst in einer solchen Ausführung eine Hubeinrichtung, die mit dem bewegbaren Bodenelement bei der Positionierung des Tragelements verbindbar ist, sodass mittels der Hubeinrichtung der bewegbare Boden senkrecht zur Herstellungsebene bewegbar ist.The support elements can each have a movable floor element. In such an embodiment, each storage area that is set up for positioning a support element on it comprises a lifting device that can be connected to the movable floor element when the support element is positioned, so that the movable floor can be moved perpendicularly to the production plane by means of the lifting device.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand des in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.The invention is explained below with reference to the exemplary embodiment illustrated in the accompanying drawings.

Es zeigen

  • 1: eine Vorrichtung zur generativen Herstellung eines Objekts, nicht betrieben nach dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren zur generativen Herstellung eines Objekts;
  • 2: eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur generativen Herstellung eines Objekts, betrieben nach dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren zur generativen Herstellung eines Objekts;
  • 3: ein Tragelement mit daran angeordnetem formlosem Material zu Beginn der generativen Herstellung von Objekten mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens;
  • 4: ein Tragelement mit daran angeordnetem formlosem Material am Ende der generativen Herstellung von Objekten mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens;
  • 5: ein Ausgestaltungsform des Tragelement mit daran angeordnetem formlosem Material in einer Draufsicht; sowie
  • 6: die Anordnung eines Tragelements an einer Arbeitsplattform.
Show it
  • 1 : a device for the additive manufacturing of an object, not operated after manufacturing method according to the invention for the additive manufacturing of an object;
  • 2 : a device according to the invention for the generative production of an object, operated according to the production method according to the invention for the generative production of an object;
  • 3 : a support element with amorphous material arranged thereon at the beginning of the generative production of objects by means of the method according to the invention;
  • 4 : a support element with shapeless material arranged thereon at the end of the generative production of objects by means of the method according to the invention;
  • 5 : an embodiment of the support element with shapeless material arranged thereon in a plan view; such as
  • 6 : the arrangement of a support element on a work platform.

1 zeigt den Stand der Technik und wurde bereits eingangs erläutert. 2 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur generativen Herstellung eines Objekts, betrieben nach dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren zur generativen Herstellung eines Objekts. 1 shows the state of the art and has already been explained at the outset. 2 shows the device 1 according to the invention for the generative production of an object, operated according to the production method according to the invention for the generative production of an object.

Die in 2 gezeigte Vorrichtung 1 zeigt analog zu der in 1 gezeigten Vorrichtung eine Ausbringungseinrichtung 30, die über eine Steuereinrichtung 60 zur Steuerung der Relativbewegung 70 der Ausbringungseinrichtung 30 sowie zur Steuerung der Abgabe des Verfestigungsmittels 31 verfügt, die mittels einer Steuerleitung 61 mit einer Verfestigungsmittelbereitstellung 32 verbunden ist. Die Verfestigungsmittelbereitstellung 32 stellt das Verfestigungsmittel 31 bereit, welches über die Verfestigungsmittelleitung 31 zu einer Ausbringungsdüse 34 geleitet wird, mittels der das Verfestigungsmittel 31 auf bzw. in das formlose Material 10 bereichsweise auf- bzw. eingetragen wird. Die Ausbringungsdüse 34 ist in einer senkrechten Bewegung 35 bewegbar. Der Abstand A zwischen der Ausbringungsdüse 34 und der Herstellungsebene 2 wird zu Beginn des generativen Herstellungsprozesses eines Objekts fest eingestellt und wird typischerweise während der Herstellung des Objekts nicht verändert.In the 2 Device 1 shown shows, analogously to that in 1 The device shown has an application device 30, which has a control device 60 for controlling the relative movement 70 of the application device 30 and for controlling the delivery of the solidification agent 31, which is connected to a solidification agent supply 32 by means of a control line 61. The solidifying agent supply 32 makes the solidifying agent 31 available, which is conducted via the solidifying agent line 31 to an application nozzle 34, by means of which the solidifying agent 31 is applied or introduced to or into the shapeless material 10 in certain areas. The application nozzle 34 can be moved in a vertical movement 35 . The distance A between the discharge nozzle 34 and the production plane 2 is set at the beginning of the generative production process of an object and is typically not changed during the production of the object.

Zusätzlich zur 1 ist hier dargestellt, dass die Ausbringungseinrichtung 30 über eine Reinigungseinheit 80 zur Reinigung der Ausbringungsdüse 34 verfügt. Die Reinigungseinheit 80 verfügt über einen Tank für Reinigungsmittel 83, ein Reinigungsbad 81 und einen Abstreifer 82 zum Abstreifen überschüssigen Reinigungsmittels. Zur Reinigung der Ausbringungsdüse 34 wird die Ausbringdüse 34 in der Bewegung 35 nach darstellungsgemäß oben bewegt, woraufhin das Reinigungsbad 81 in einer Bewegung 84 unter die Ausbringungsdüse 34 verschoben wird, so dass die Ausbringungsdüse 34 in das Reinigungsbad 81 abgesenkt werden kann. Nach abgeschlossener Reinigung werden die beteiligten Elemente wieder in die hier in 2 gezeigten jeweiligen Stellungen zurückbewegt und der festgelegte Abstand A zwischen der Ausbringungsdüse 34 und der Herstellungsebene 2 wieder hergestellt. Die Reinigung der Ausbringungsdüse 34 erfolgt sporadisch.In addition to 1 it is shown here that the application device 30 has a cleaning unit 80 for cleaning the application nozzle 34 . The cleaning unit 80 has a tank for cleaning agent 83, a cleaning bath 81 and a scraper 82 for scraping off excess cleaning agent. To clean the dispensing nozzle 34 , the dispensing nozzle 34 is moved upwards in the movement 35 as shown, whereupon the cleaning bath 81 is moved under the dispensing nozzle 34 in a movement 84 so that the dispensing nozzle 34 can be lowered into the cleaning bath 81 . After the cleaning is complete, the elements involved are returned to the here in 2 respective positions shown and the fixed distance A between the application nozzle 34 and the production plane 2 is restored. The discharge nozzle 34 is cleaned sporadically.

Ferner ist in 2 die in 1 nicht dargestellte Materialausgabeeinheit 4 zu sehen. Durch die Materialausgabeeinheit 40 wird über den Materialauslass 41 das formlose Material 10 in bzw. auf die Tragelemente 20 ausgebracht. Nicht dargestellt ist, dass die Materialausgabeeinheit 40 über eine Ebnungseinrichtung verfügt, welche mittels einer Rakel eine ebene Oberfläche 11 formlosen Materials 10 herstellt. Die Materialausgabeeinheit 40 und die Ausbringungseinrichtung 30 sind mechanisch miteinander gekoppelt und werden gemeinsam in der Relativbewegung 70 über die Tragelemente 20 von darstellungsgemäß rechts nach links bewegt.Furthermore, in 2 in the 1 material output unit 4, not shown, can be seen. The shapeless material 10 is discharged into or onto the support elements 20 by the material discharge unit 40 via the material outlet 41 . What is not shown is that the material output unit 40 has a leveling device which produces a level surface 11 of shapeless material 10 by means of a squeegee. The material dispensing unit 40 and the dispensing device 30 are mechanically coupled to one another and are moved together in the relative movement 70 via the support elements 20 from the right to the left as shown.

Im Unterschied zu 1 ist hier zu erkennen, dass die Herstellungsebene 2, in die das Verfestigungsmittel 31 ausgebracht wird, zu der Oberfläche 11 des formlosen Materials 10 mit einem Abstand B beabstandet ist, der größer ist als der Anstand A. Mit anderen Worten erstreckt sich das formlose Material 10 über die der Ausbringungseinrichtung 30 zugewandten Endbereiche 23 der seitlichen Begrenzungen 22, die in der hier gezeigten Ausführungsform Schrägen 25 aufweisen, hinaus. Prozessbedingt bildet der die seitlichen Begrenzungen 22 überragende Anteil des formlosen Materials 10 hier ebenfalls Schrägen 12 aus. Die Materialausgabeeinheit 40 stellt sicher, dass formloses Material 10 in der Herstellungsebene 2 ausgebracht ist, bevor das Verfestigungsmittel 31 ausgebracht wird. Mit anderen Worten erzeugt die Materialausgabeeinheit 40, und insbesondere die hier nicht gezeigte Ebnungseinrichtung, eine Oberfläche 11 formlosen Materials 10 in der Herstellungsebene 2.In contrast to 1 It can be seen here that the production level 2, into which the solidifying agent 31 is applied, is at a distance B from the surface 11 of the shapeless material 10, which is greater than the distance A. In other words, the shapeless material 10 extends beyond the end regions 23 of the lateral borders 22 facing the application device 30, which have bevels 25 in the embodiment shown here. Due to the process, the portion of the shapeless material 10 projecting beyond the lateral boundaries 22 also forms bevels 12 here. The material dispensing unit 40 ensures that amorphous material 10 is dispensed in the production level 2 before the solidification agent 31 is dispensed. In other words, the material output unit 40, and in particular the leveling device not shown here, creates a surface 11 of shapeless material 10 in the production plane 2.

Würde im Falle der Ausführung gemäß 2 ein Tragelement 20 wie in 1 dargestellt nicht exakt parallel ausgerichtet sein, so würde die Ausbringungsdüse 34 der Ausbringungseinrichtung 30 nicht mit der seitlichen Begrenzung 22, sondern lediglich mit dem die seitliche Begrenzung 22 überragenden Anteil formlosen Materials 10 weich kollidieren. Die Ausbringungseinrichtung 30 und insbesondere die Ausbringungsdüse 34 würden dabei, im Gegensatz zu dem in 1 gezeigten Fall, nicht beschädigt. Ferner ist gemäß der hier gezeigten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch bei nicht exakter Ausrichtung des Tragelements 20 die Erzeugung einer Oberfläche 11 formlosen Materials 10 in der Herstellungsebene 2 möglich.Would in the case of execution according to 2 a support element 20 as in 1 are not aligned exactly parallel, the discharge nozzle 34 of the discharge device 30 would not collide softly with the lateral boundary 22 but only with the portion of amorphous material 10 protruding beyond the lateral boundary 22 . The application device 30 and in particular the application nozzle 34 would, in contrast to the 1 shown case, not damaged. Furthermore, according to the embodiment of the method according to the invention shown here, even if the support element 20 is not exactly aligned the production of a surface 11 shapeless material 10 in the production level 2 possible.

Durch das mit dem Abstand B die seitlichen Begrenzungen 22 überragende formlose Material 10 werden maßliche Toleranzen der Tragelemente 22, die auswechselbar auf einer Arbeitsplattform anordbar sind, sowie Toleranzen hinsichtlich der Ausrichtung der Tragelemente 22 an ihrer jeweiligen Position an einer Arbeitsplattform in besonders einfacher Weise ausgeglichen und Kollisionen zwischen der Ausbringungseinrichtung 30 und den Tragelementen 20 vermieden.Due to the shapeless material 10 protruding beyond the lateral boundaries 22 at the distance B, dimensional tolerances of the support elements 22, which can be arranged interchangeably on a work platform, and tolerances with regard to the alignment of the support elements 22 at their respective position on a work platform are compensated for in a particularly simple manner and Collisions between the application device 30 and the support elements 20 are avoided.

3 zeigt ein Tragelement 20 mit daran angeordnetem formlosem Material 10 zu Beginn der generativen Herstellung von Objekten mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Tragelement 20 verfügt über ein bewegbares Bodenelement 21, das mittels eines Hubzylinders 29 zwischen mechanischen Anschlägen 24 und Anlageflächen 27 des Tragelements 20 in einer Bewegung 28 des Bodenelements 21 darstellungsgemäß vertikal bewegbar ist. Typischer- aber nicht notwendigerweise ist der Hubzylinder 29 Bestandteil der Arbeitsplattform, an der das Tragelement 20 angeordnet wird. Zu Beginn des Herstellungsverfahrens liegt das Bodenelement 21 an den mechanischen Anschlägen 24 an. Dann wird solange formloses Material 10 aufgetragen, bis das formlose Material 10 die Herstellungsebene 2 erreicht und in der Herstellungsebene 2 eine erste Oberfläche ausgebildet ist. Es ist deutlich zu erkennen, dass bereits zu Beginn, wie auch in den folgenden sich im Wesentlichen wiederholenden Prozessschritten, das formlose Material 10 den der Ausbringungseinrichtung 30 zugewandten Endbereich 23 der seitlichen Begrenzung 22 überragt. Dass bis zum Start der Herstellung, also dem ersten Ausbringen von Verfestigungsmittel, ausreichend formloses Material 10 ausgebracht wird, wird mittels einer Steuerung sichergestellt. 3 shows a support element 20 with shapeless material 10 arranged thereon at the start of the additive manufacturing of objects by means of the method according to the invention. The support element 20 has a movable base element 21, which can be moved vertically by means of a lifting cylinder 29 between mechanical stops 24 and contact surfaces 27 of the support element 20 in a movement 28 of the base element 21, as shown. Typically, but not necessarily, the lifting cylinder 29 is part of the work platform on which the support element 20 is arranged. At the beginning of the manufacturing process, the floor element 21 is in contact with the mechanical stops 24 . Amorphous material 10 is then applied until the amorphous material 10 reaches the fabrication plane 2 and a first surface is formed in the fabrication plane 2 . It can be clearly seen that already at the beginning, as well as in the following essentially repeating process steps, the shapeless material 10 protrudes beyond the end region 23 of the lateral boundary 22 facing the dispensing device 30 . A controller ensures that sufficient amorphous material 10 is discharged before the start of production, ie the first discharge of solidifying agent.

3 zeigt außerdem, dass das Tragelement 20 über Transportmitteleingriffe 26 verfügt, mit denen das Tragelement 20 gegriffen und von oder zu einer Abstellposition an einer Arbeitsplattform bewegbar ist, zu der sich die Ausbringungseinrichtung relativ bewegt. 3 FIG. 12 also shows that the support element 20 has transport means engagements 26 with which the support element 20 can be gripped and moved from or to a parking position on a work platform, to which the deployment device moves relative.

4 zeigt das Tragelement 20 analog zu 3 mit daran angeordnetem formlosem Material 10 am Ende der generativen Herstellung von Objekten 100 mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens. Zwischen den Darstellungen des Verfahrens gemäß 3 und 4 wurde das bewegbare Bodenelement 21 schrittweise in der Bewegung 28 nach darstellungsgemäß unten mittels des Hubzylinders 29 in Richtung auf die Anlageflächen 27 abgesenkt. 4 shows the support element 20 analogously to 3 with formless material 10 arranged thereon at the end of the generative production of objects 100 by means of the method according to the invention. Between the representations of the procedure according to 3 and 4 the movable floor element 21 was lowered step by step in the movement 28 according to the illustration below by means of the lifting cylinder 29 in the direction of the contact surfaces 27 .

Bei jedem Absenken des Bodenelements 21 wurde eine neue Oberfläche formlosen Materials 10 in der Herstellungsebene 2 erzeugt, so dass schichtweise die hier schematisch angedeuteten Objekte 100 hergestellt wurden, wobei stets ein Abstand B zwischen den der Ausbringungseinrichtung 30 zugewandten Seiten 23 der seitlichen Begrenzung 22 und der Herstellungsebene 22 bestand. Analog zu 3 sind auch hier die Transportmitteleingriffe 26 und die mechanischen Anschläge 24 zu erkennen.Each time the floor element 21 was lowered, a new surface of amorphous material 10 was created in the production level 2, so that the objects 100 shown schematically here were produced in layers, with a distance B always between the sides 23 of the lateral boundary 22 facing the application device 30 and the Manufacturing level 22 passed. Analogous to 3 the transport means interventions 26 and the mechanical stops 24 can also be seen here.

5 zeigt eine Ausgestaltungsform des Tragelements 20 mit daran angeordnetem formlosem Material 10 in einer Draufsicht. Im Gegensatz zu 3 und 4 sind die mechanischen Anschläge 24 hier als sich über eine durch zwei seitliche Begrenzungen 22 gebildete Ecke hinweg erstreckendes Element ausgeführt. 5 zeigt auch, dass das Tragelement 20 über jeweils zwei Transportmitteleingriffe 26 an zwei gegenüberliegenden seitlichen Begrenzungen 22 verfügt. 5 shows an embodiment of the support element 20 with amorphous material 10 arranged thereon in a plan view. In contrast to 3 and 4 the mechanical stops 24 are embodied here as an element extending over a corner formed by two lateral boundaries 22 . 5 also shows that the support element 20 has two transport means openings 26 on two opposite lateral borders 22.

6 zeigt die Anordnung eines Tragelements 20 an einer Arbeitsplattform 90. Wie bereits zuvor erwähnt ist es möglich, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung über eine Vielzahl von Tragelementen 20 verfügt, die an beliebigen Positionen einer Arbeitsplattform 90 mittels einer Transporteinrichtung anordbar sind. Beliebig bedeutet dabei, dass nicht ein bestimmtes Tragelement 20 einer bestimmten Abstellposition der Arbeitsplattform 90 zugeordnet ist, sondern ein jedes Tragelement 20 an einer jeden Abstellposition der Arbeitsplattform 90 anordbar ist. Die Anordnung an der Arbeitsplattform 90 erfolgt mittels Zentrierelementen 91, die die relative Position des Tragelements 22 an der Arbeitsplattform 90 durch einen formschlüssigen Fügevorgang gemäß dem Prinzip von Nut und Feder festlegen. Zusätzlich umfasst die hier gezeigte Ausführung eine Abstandserkennungseinrichtung 50 mit wenigstens einem Positionssensor 51. Dabei erkennt der Positionssensor 51 beispielsweise, ob das Tragelement 20 ausreichend weit auf die Arbeitsplattform 90 abgesenkt wurde, wodurch Rückschluss darauf gezogen werden kann, ob der Endbereich der seitlichen Begrenzung 22 des Tragelements 20 in die Herstellungsebene 2 hineinragt bzw. diese überragt. Sollte dies der Fall sein, so ist mittels der Abstandserkennungseinrichtung 50 ein Signal an die Steuereinheit der Ausbringungseinrichtung 30 abgebbar, woraufhin der Herstellungsprozess unterbrochen werden kann oder der Start des Herstellungsprozesses unterbunden werden kann. 6 shows the arrangement of a support element 20 on a work platform 90. As already mentioned above, it is possible for the device according to the invention to have a large number of support elements 20 which can be arranged at any positions on a work platform 90 by means of a transport device. Arbitrarily means that a specific support element 20 is not assigned to a specific storage position of the work platform 90 , but each support element 20 can be arranged at any storage position of the work platform 90 . The arrangement on the working platform 90 takes place by means of centering elements 91, which define the relative position of the support element 22 on the working platform 90 by means of a positive joining process according to the tongue and groove principle. In addition, the embodiment shown here includes a distance detection device 50 with at least one position sensor 51. The position sensor 51 detects, for example, whether the support element 20 has been lowered far enough onto the working platform 90, which allows conclusions to be drawn as to whether the end area of the lateral boundary 22 of the Supporting element 20 protrudes into production plane 2 or projects beyond it. If this is the case, the distance detection device 50 can be used to emit a signal to the control unit of the application device 30, whereupon the manufacturing process can be interrupted or the start of the manufacturing process can be prevented.

BezugszeichenlisteReference List

11
Vorrichtungcontraption
22
Herstellungsebenemanufacturing level
1010
formloses Materialshapeless material
1111
Oberflächesurface
1212
Schräge Materialoblique material
2020
Tragelementsupporting element
2121
Bodenelementfloor element
2222
seitliche Begrenzunglateral limitation
2323
zugewandte Endbereichfacing end area
2424
mechanischer Anschlagmechanical stop
2525
Schräge BegrenzungSloping boundary
2626
Transportmitteleingriffmeans of transport intervention
2727
Anlageflächecontact surface
2828
Bewegung Bodenelementmovement ground element
2929
Hubzylinderlifting cylinder
3030
Ausbringungseinrichtungapplication device
3131
Verfestigungsmittelsolidification agent
3232
VerfestigungsmittelbereitstellungProvision of solidification agent
3333
Verfestigungsmittelleitungsolidification line
3434
Ausbringungsdüseapplication nozzle
3535
Bewegung Ausbringungsdüsemovement of application nozzle
4040
Materialausgabeeinheitmaterial output unit
4141
Materialauslassmaterial outlet
5050
Abstandserkennungseinrichtungdistance detection device
5151
Positionssensorposition sensor
6060
Steuereinheitcontrol unit
6161
Steuerleitungcontrol line
7070
Relativbewegungrelative movement
8080
Reinigungseinheitcleaning unit
8181
Reinigungsbadcleaning bath
8282
Abstreiferscraper
8383
Tank ReinigungsmittelTank detergent
8484
Bewegung Reinigungsbadmovement cleaning bath
9090
Arbeitsplattformworking platform
9191
Zentrierelementcentering element
100100
Objektobject
AA
erster Abstandfirst distance
BB
zweiter Abstandsecond distance

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • EP 3351384 A1 [0008]EP 3351384 A1 [0008]

Claims (10)

Verfahren zur generativen Herstellung eines Objekts (100) aus einem formlosen Material (10), bei dem formloses Material (10) auf ein Tragelement (20) ausgebracht wird, welches zur Rückhaltung formlosen Materials (10) zumindest eine seitliche Begrenzung (22) aufweist, wobei das formlose Material (10) derart ausgebracht wird, dass es die seitliche Begrenzung (22) überragt, und bei dem zwecks bereichsweiser Verfestigung von formlosem Material (10) zumindest an der Oberfläche (11) des ausgebrachten formlosen Materials (10) mittels einer Ausbringungseinrichtung (30) ein Verfestigungsmittel (31) auf formloses Material (10) in einer Herstellungsebene (2) aufgebracht wird und/oder thermische Energie zum bereichsweisen Aufschmelzen formlosen Materials (10) in der Herstellungsebene (2), zwecks anschließender Erstarrung aufgeschmolzenen Materials, in das formlose Material (10) in der Herstellungsebene (2) eingebracht wird, wobei sich die Herstellungsebene (2) zwischen der Ausbringungseinrichtung (30) und einem der Ausbringungseinrichtung (30) zugewandten Endbereich (23) der seitlichen Begrenzung (22) erstreckt.Method for the generative production of an object (100) from a shapeless material (10), in which the shapeless material (10) is applied to a support element (20), which has at least one lateral boundary (22) to retain the shapeless material (10), wherein the shapeless material (10) is discharged in such a way that it protrudes beyond the lateral boundary (22), and in which, for the purpose of area-wise solidification of shapeless material (10), at least on the surface (11) of the discharged shapeless material (10) by means of a discharge device (30) a hardening agent (31) is applied to amorphous material (10) on a production level (2) and/or thermal energy for region-wise melting of amorphous material (10) on the production level (2) for the purpose of subsequent solidification of the molten material in the shapeless material (10) is introduced into the production level (2), the production level (2) being located between the dispensing device (30) and an end region (23) of the lateral boundary (22) facing the dispensing device (30). Verfahren zur generativen Herstellung eines Objekts (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbringungseinrichtung (30) und das Tragelement (20) in einer Relativbewegung (70) im Wesentlichen parallel zur Herstellungsebene (2) relativ zueinander bewegt werden.Method for the additive manufacturing of an object (100). claim 1 , characterized in that the application device (30) and the support element (20) are moved relative to one another in a relative movement (70) essentially parallel to the production plane (2). Verfahren zur generativen Herstellung eines Objekts (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der senkrecht zur Herstellungsebene (2) gemessene kleinste Abstand A zwischen der Ausbringungseinrichtung (30) und der Herstellungsebene (2) zu dem senkrecht zur Herstellungsebene (2) gemessenen kleinsten Abstand B zwischen der Herstellungsebene (2) und dem Endbereich der seitlichen Begrenzung (22) in einem Verhältnis B/A steht, wobei B/A > 1 ist.Method for the generative production of an object (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the smallest distance A measured perpendicular to the production plane (2) between the application device (30) and the production plane (2) to the perpendicular to the production plane (2) measured smallest distance B between the production plane (2) and the end area of the lateral boundary (22) is in a ratio B/A, where B/A>1. Verfahren zur generativen Herstellung eines Objekts (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand A zwischen der Ausbringungseinrichtung (30) und der Herstellungsebene (2) wenigstens 0,15 mm und höchstens 1 mm, insbesondere wenigstens 0,25 mm und höchstens 0,75 mm, beträgt.Method for the generative production of an object (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the distance A between the application device (30) and the production plane (2) is at least 0.15 mm and at most 1 mm, in particular at least 0.25 mm and at most 0.75 mm. Verfahren zur generativen Herstellung eines Objekts (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand A zwischen der Ausbringungseinrichtung (30) und der Herstellungsebene (2) fest eingestellt wird.Method for the generative production of an object (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the distance A between the deployment device (30) and the production plane (2) is fixed. Verfahren zur generativen Herstellung eines Objekts (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand B zwischen der Herstellungsebene (2) und dem Endbereich der seitlichen Begrenzung (22) wenigstens 1 mm, insbesondere wenigstens 5 mm, beträgt.Method for the generative production of an object (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the distance B between the production plane (2) and the end area of the lateral boundary (22) is at least 1 mm, in particular at least 5 mm. Verfahren zur generativen Herstellung eines Objekts (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Ebnungseinrichtung, insbesondere einer Rakel, in der Herstellungsebene (2) eine im Wesentlichen ebene Oberfläche (11) formlosen Materials (10) erzeugt wird, wobei die Ebnungseinrichtung in einer zur Ausbringungseinrichtung (30) im Wesentlichen fest beabstandeten Bewegungsebene bewegt wird.Method for the generative production of an object (100) according to one of the preceding claims, characterized in that a substantially flat surface (11) of shapeless material (10) is produced in the production plane (2) by means of a leveling device, in particular a doctor blade, wherein the leveling device is moved in a movement plane that is essentially at a fixed distance from the application device (30). Verfahren zur generativen Herstellung eines Objekts (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein bewegbares Bodenelement (21) des Tragelements (20) senkrecht zur Herstellungsebene (2) bewegt wird, wobei eine Bewegung des Bodenelements (21) in Richtung auf die Herstellungsebene (2) durch einen mechanischen Anschlag (24) begrenzt wird, so dass das Bodenelement (21) zur Herstellungsebene (2) stets beabstandet ist.Method for the generative production of an object (100) according to one of the preceding claims, characterized in that a movable base element (21) of the support element (20) is moved perpendicularly to the production plane (2), with a movement of the base element (21) in the direction of the production plane (2) is delimited by a mechanical stop (24), so that the base element (21) is always at a distance from the production plane (2). Vorrichtung (1) zur generativen Herstellung eines Objekts (100) mittels eines Verfahrens zur generativen Herstellung eines Objekts (100) aus einem formlosen Material (10) gemäß einem der Ansprüche 1-8, umfassend eine Materialausgabeeinheit (40) zur Ausbringung formlosen Materials (10) auf ein Tragelement (20), wenigstens ein Tragelement (20), welches zur Rückhaltung formlosen Materials (10) zumindest eine seitliche Begrenzung (22) aufweist, wenigstens eine Ausbringungseinrichtung (30), mittels der zwecks bereichsweiser Verfestigung von formlosem Material (10) zumindest an der Oberfläche (11) des ausgebrachten formlosen Materials (10) ein Verfestigungsmittel (31) auf formloses Material (10) in einer Herstellungsebene (2) ausbringbar ist und/oder mittels der thermische Energie zum bereichsweisen Aufschmelzen formlosen Materials (10) in der Herstellungsebene (2) zwecks anschließender Erstarrung aufgeschmolzenen Materials in formloses Material (10) in der Herstellungsebene einbringbar ist, sowie eine Ebnungseinrichtung, die dafür eingerichtet ist, in der Herstellungsebene (2) eine Oberfläche (11) formlosen Materials (10) zu erzeugen, wobei die Herstellungsebene (2) sich zwischen der Ausbringungseinrichtung (30) und einem der Ausbringungseinrichtung (30) zugewandten Endbereich (23) der seitlichen Begrenzung (22) erstreckt.Device (1) for the generative production of an object (100) by means of a method for the generative production of an object (100) from a shapeless material (10) according to one of Claims 1 - 8th , comprising a material dispensing unit (40) for dispensing amorphous material (10) onto a carrier element (20), at least one carrier element (20) which has at least one lateral boundary (22) for retaining amorphous material (10), at least one dispensing device (30 ), by means of which a solidification agent (31) can be applied to amorphous material (10) in a production level (2) for the purpose of solidifying amorphous material (10) in certain areas, at least on the surface (11) of the applied amorphous material (10), and/or by means of the thermal energy for the region-wise melting of shapeless material (10) in the production level (2) for the purpose of subsequent solidification of melted material in shapeless material (10) can be introduced in the production level, and a leveling device that is set up for this purpose in the production level (2). Surface (11) to produce amorphous material (10), wherein the production plane (2) between the Au Delivery device (30) and one of the delivery device (30) facing end region (23) of the lateral boundary (22). Vorrichtung (1) zur generativen Herstellung eines Objekts (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine Abstandserkennungseinrichtung (50) umfasst, welche dazu eingerichtet ist, eine Abweichung zwischen einer Sollposition des Tragelements (20) von einer Istposition des Tragelements (20), insbesondere jeweils relativ zur Herstellungsebene (2), zu detektieren, so dass bei Überschreitung einer zulässigen Abweichung durch die Abstandserkennungseinrichtung (50) ein Signal, insbesondere ein Stoppsignal, an eine Steuereinheit (60) leitbar ist.Device (1) for the additive manufacturing of an object (100). claim 9 , characterized in that the device (1) comprises a distance detection device (50) which is set up to detect a deviation between a target position of the support element (20) and an actual position of the support element (20), in particular in each case relative to the production plane (2), to detect, so that when a permissible deviation is exceeded by the distance detection device (50), a signal, in particular a stop signal, can be routed to a control unit (60).
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE19649865C1 (en) 1996-12-02 1998-02-12 Fraunhofer Ges Forschung Shaped body especially prototype or replacement part production
EP3351384A1 (en) 2014-08-29 2018-07-25 ExOne GmbH 3d printer, 3d printer assembly and generative production method

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