DE102021004471B3 - Device for producing a filament with a device for detecting a distribution of fillers within the filament - Google Patents

Device for producing a filament with a device for detecting a distribution of fillers within the filament Download PDF

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Landscapes

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Abstract

Es wird eine Einrichtung zur Herstellung eines Filaments mit einer Vorrichtung zur Erfassung einer Verteilung von Füllstoffen innerhalb des Filaments offenbart, mit folgenden Merkmalen:a) das Filament (10) ist ein Filament (10) für eine additive Fertigung,b) das Filament (10) ist mit Füllstoffen (11) gefüllt,c) die Füllstoffe (11) sind Partikel,d) die Füllstoffe (11) sind, bezogen auf ein Gesamtgewicht eines Filaments (10), zu mehr als 1 Gew.-% Füllstoffe (11) aus der Gruppe umfassend Rußpartikel, Graphen, Carbon-Nanotubes oder Metallpartikel,e) die Vorrichtung weist eine ortsfest angeordnete Sensoranordnung (20) auf,f) entlang der Sensoranordnung (20, 30, 40) wird das Filament (10) mit den Füllstoffen (11) geführt,g) die Sensoranordnung (20) ist eine Sensoranordnung (20), die eine Mess-Spule (21) zur Messung von Induktionsströmen zur Induktions-Messung aufweist,h) die Sensoranordnung (20) weist neben der Mess-Spule (21) auch eine Erregerspule (22) für das Filament (10) auf,i) die Erregerspule (22) wird mit einem Wechselstrom beaufschlagt, dessen Frequenz im Bereich von 25 kHz bis 100 MHz liegt.A device for producing a filament with a device for detecting a distribution of fillers within the filament is disclosed, having the following features: a) the filament (10) is a filament (10) for additive manufacturing, b) the filament (10 ) is filled with fillers (11),c) the fillers (11) are particles,d) the fillers (11), based on the total weight of a filament (10), are more than 1% by weight of fillers (11) from the group comprising soot particles, graphene, carbon nanotubes or metal particles,e) the device has a stationary sensor arrangement (20),f) along the sensor arrangement (20, 30, 40) the filament (10) with the fillers ( 11), g) the sensor arrangement (20) is a sensor arrangement (20) which has a measuring coil (21) for measuring induction currents for induction measurement, h) the sensor arrangement (20) has, in addition to the measuring coil ( 21) also an excitation coil (22) for the filament (10), i) the Erre ger coil (22) is supplied with an alternating current, the frequency of which is in the range from 25 kHz to 100 MHz.

Description

Die Erfindung betrifft die Charakterisierung gefüllter Filamente.The invention relates to the characterization of filled filaments.

Filamente mit Füllstoffen werden in der additiven Fertigung eingesetzt, um die Eigenschaften eines additiv gefertigten Bauteils gezielt zu beeinflussen. Je nach Wahl der Füllstoffe können dabei die Eigenschaften des additiv gefertigten Werkstoffes beeinflusst werden. Beispielsweise kann das Werkstück elektrisch leitend oder magnetisch gemacht werden. Die Eigenschaften eines additiv gefertigten Bauteils werden dadurch beeinflusst, wie viele Füllstoffe in den jeweiligen Bereichen vorliegen und wie diese verteilt sind. Dabei können geringe Unterschiede der Füllstoffe erheblichen Einfluss auf die Eigenschaften des Bauteils haben. Liegen lokal unterschiedliche Mengen oder Verteilungen an Füllstoffen vor, unterscheiden sich die Eigenschaften des Bauteils ebenfalls in den betroffenen Bereichen. Die Menge und Verteilung der Füllstoffe im additiv gefertigten Bauteil wird direkt über die Menge und Verteilung der Füllstoffe im Filament beeinflusst, welches als Ausgangsmaterial für die Fertigung dient. Um unerwünschte Abweichungen der Bauteileigenschaften zu vermeiden, ist es somit notwendig, eine gleichmäßige Verteilung an Füllstoffen im Ausgangsmaterial, dem Filament, zu haben.Filaments with fillers are used in additive manufacturing to specifically influence the properties of an additively manufactured component. Depending on the choice of fillers, the properties of the additively manufactured material can be influenced. For example, the workpiece can be made electrically conductive or magnetic. The properties of an additively manufactured component are influenced by how many fillers are present in the respective areas and how they are distributed. Small differences in the fillers can have a significant impact on the properties of the component. If there are locally different amounts or distributions of fillers, the properties of the component also differ in the affected areas. The amount and distribution of the fillers in the additively manufactured component is directly influenced by the amount and distribution of the fillers in the filament, which serves as the starting material for production. In order to avoid undesirable deviations in the component properties, it is therefore necessary to have an even distribution of fillers in the starting material, the filament.

Aus der US 2020 / 0 101 670 A1 ist eine Vorrichtung zur Erfassung von Messgrößen eines sich während eines DIW-3D-Druckverfahrens aus einer Tinte bildenden, sich verfestigenden Filaments bekannt.From the U.S. 2020/0 101 670 A1 discloses a device for acquiring measured variables of a solidifying filament that forms from an ink during a DIW 3D printing process.

Ein Aufsatz (WU, Y. C., et al. Towards high-energy, high-resolution computed tomography via a laser driven micro-spot gamma-ray source. Scientific reports, 2018, 8. Jg., Nr. 1, S. 1-7) zeigt eine Vorrichtung zur Erfassung einer Verteilung von Füllstoffen innerhalb eines Filaments. Die Filamente sind zu mehr als 1 Gew.-% mit Kupferplättchen gefüllt. Die Vorrichtung weist eine ortsfest angeordnete Sensoranordnung auf, entlang derer das Filament mit den Füllstoffen geführt wird.An essay (WU, Y. C., et al. Towards high-energy, high-resolution computed tomography via a laser driven micro-spot gamma-ray source. Scientific reports, 2018, vol. 8, no. 1, p. 1- 7) shows a device for detecting a distribution of fillers within a filament. The filaments are filled with copper flakes to an extent of more than 1% by weight. The device has a stationary sensor arrangement along which the filament with the fillers is guided.

Die US 6 228 287 B1 zeigt eine Einrichtung zur Herstellung eines Zwischenprodukts. Die Einrichtung weist eine Vorrichtung zur Erfassung einer Verteilung von Füllstoffen im Zwischenprodukt auf. Das Zwischenprodukt dient der Herstellung eines PTC-Thermisors. Das Zwischenprodukt ist mit Füllstoffen gefüllt. Die Füllstoffe sind, bezogen auf ein Gesamtgewicht, zu mehr als 1 Gew.-% Rußpartikel. Die Vorrichtung weist eine ortsfest angeordnete Sensoranordnung auf, entlang derer das Zwischenprodukt mit den Füllstoffen geführt wird. Die Sensoranordnung weist einen Widerstandsmesser auf.the U.S. 6,228,287 B1 shows a device for the production of an intermediate product. The device has a device for detecting a distribution of fillers in the intermediate product. The intermediate product is used to manufacture a PTC thermistor. The intermediate is filled with fillers. More than 1% by weight of the fillers, based on the total weight, are carbon black particles. The device has a stationary sensor arrangement, along which the intermediate product with the fillers is guided. The sensor assembly includes an ohmmeter.

Ein weiterer Aufsatz (SALSKI, 8., et al. Portable automated radio-frequency scanner for non-destructive testing of carbon-fibre-reinforced polymer composites. Journal of Nondestructive Evaluation, 2016, 35. Jg., Nr. 2, S. 1-8) zeigt eine bewegliche Prüfeinrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung eines eingespannten CFK-Bauteiles. Die Sensoranordnung weist eine Mess-Spule zur Messung von Induktionsströmen zur Induktions-Messung auf. Die Sensoranordnung arbeitet im Bereich von Bereich von 10 bis 300 MHz.Another essay (SALSKI, 8., et al. Portable automated radio-frequency scanner for non-destructive testing of carbon-fibre-reinforced polymer composites. Journal of Nondestructive Evaluation, 2016, vol. 35, no. 2, p. 1-8) shows a mobile testing device for non-destructive testing of a clamped CFRP component. The sensor arrangement has a measuring coil for measuring induction currents for induction measurement. The sensor arrangement operates in the range from 10 to 300 MHz.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, für eine Einrichtung zur Herstellung von Filamenten eine Vorrichtung zu schaffen, mit der die Qualität der hergestellten Filamente, die Füllstoffe aufweisen, bestimmt werden kann.The invention is based on the object of creating a device for a device for producing filaments, with which the quality of the filaments produced, which have fillers, can be determined.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.This object is achieved according to the invention by the features of claim 1.

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass mit der Vorrichtung zur Erfassung einer Verteilung von Füllstoffen innerhalb eines Filaments eine Qualitätssicherung erfolgt. Die Qualitätssicherung ist wichtig, da die Filamente für eine additive Fertigung bestimmt sind und daher auch für die Qualität der damit hergestellten Bauteile entscheidend sind. Beispielsweise könnte das Bauteil ein Radarabsorptionsbauteil sein. Die Füllstoffe sind bezogen auf ein Gesamtgewicht eines Filaments zu mehr als 1 Gew.-% Füllstoffe aus der Gruppe umfassend Rußpartikel, Graphen, Carbon-Nanotubes oder Metallpartikel, um dem additiv zu fertigenden Bauteil magnetische und/oder elektrisch leitende Eigenschaften zu verleihen. Die Vorrichtung weist eine ortsfest angeordnete Sensoranordnung auf. Entlang der Sensoranordnung wird das Filament mit den Füllstoffen geführt. Daher findet eine Messung der Filamente kontinuierlich statt. Die Sensoranordnung ist eine Sensoranordnung, die eine Spule zur Messung von Induktionsströmen aufweist. Die Sensoranordnung zur Messung von Induktionsströmen eignet sich alleine oder in Kombination

  • • mit einer Sensoranordnung, die einen Gamma-Strahlungsdetektor aufweist,
  • • und/oder mit einer Sensoranordnung, die einen Widerstandsmesser aufweist, dazu, die Verteilung und Menge der Füllstoffe zu messen. Die Sensoranordnung umfasst eine Mess-Spule zur Induktions-Messung und darüber hinaus auch eine Erregerspule für das Filament. Durch die Erregerspule werden dabei Wirbelströme im Filament erzeugt. Diese Wirbelströme erzeugen ebenfalls ein Magnetfeld, welches durch die Mess-Spule erfasst wird. Erfasst wird die Amplitude und die Phasenverschiebung zum Erregersignal. Die Verteilung der Füllstoffe beeinflusst die Ausbildung der Wirbelströme, dadurch das Magnetfeld und somit das Messergebnis. Über einen Vergleich von Sollwerten, welche mit Gutteilen ermittelt wurden, lassen sich so Abweichungen in der Verteilung der Filamente identifizieren und die Qualität des Filaments überwachen.
The advantages of the invention are that quality assurance takes place with the device for detecting a distribution of fillers within a filament. Quality assurance is important because the filaments are intended for additive manufacturing and are therefore also crucial for the quality of the components produced with them. For example, the component could be a radar absorption component. Based on the total weight of a filament, the fillers are more than 1 wt. The device has a stationary sensor arrangement. The filament with the fillers is guided along the sensor arrangement. Therefore, the filaments are measured continuously. The sensor arrangement is a sensor arrangement which has a coil for measuring induction currents. The sensor arrangement for measuring induction currents is suitable alone or in combination
  • • with a sensor arrangement that has a gamma radiation detector,
  • • and/or with a sensor arrangement comprising an ohmmeter to measure the distribution and quantity of the fillers. The sensor arrangement includes a measuring coil for induction measurement and also an excitation coil for the filament. Eddy currents are generated in the filament by the excitation coil. These eddy currents also generate a magnetic field, which is recorded by the measuring coil. The amplitude and the phase shift to the excitation signal are recorded. The distribution of the fillers influences the formation of the eddy currents, thereby the magnetic field and thus the measurement result. By comparing target values, which were determined with good parts, deviations in the distribution of the filaments can be identified and the quality of the filament can be monitored.

Die Erregerspule wird mit einem Wechselstrom in verschiedenen Frequenzen beaufschlagt, dessen Frequenz im Bereich von 25kHz bis 100 MHz liegt. Durch die Änderung der Frequenz der Erregerspule ändert sich das durch die Wirbelströme induzierte Magnetfeld, wobei die Frequenz den Beitrag von leitfähigen Partikeln in unterschiedlicher Tiefe beeinflusst. Die Nutzung mehrerer Frequenzen zur Messung führt zu einer größeren Menge an Daten, für welche ein Soll-Ist-Abgleich durchgeführt werden kann, sodass die Empfindlichkeit der Messung für Anwendungen zur Qualitätssicherung gesteigert werden kann.The excitation coil is subjected to an alternating current at various frequencies, the frequency of which lies in the range from 25 kHz to 100 MHz. Changing the frequency of the excitation coil changes the magnetic field induced by the eddy currents, with the frequency affecting the contribution of conductive particles at different depths. The use of multiple frequencies for measurement leads to a larger amount of data for which a target/actual comparison can be carried out, so that the sensitivity of the measurement for quality assurance applications can be increased.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Sensoreinrichtung zur Induktionsmessung mit einer Sensoreinrichtung mit einem Gamma-Strahlungsdetektor kombiniert.According to an advantageous embodiment of the invention, the sensor device for induction measurement is combined with a sensor device with a gamma radiation detector.

Hierauf aufbauend weist die Sensoranordnung einen Gamma-Strahler auf, der auf den Gamma-Strahlungsdetektor gerichtet ist und das entlanggeführte Filament durchleuchtet. Die Füllstoffe absorbieren die Gammastrahlung zu einem anderen Anteil als das Material des Filaments und beeinflussen somit die Intensität der Strahlung, welche durch den Sensor erfasst wird. Durch die Abschwächung der Intensität lässt sich somit auf die zwischen Strahler und Sensor vorhanden Menge an Füllstoffen im Filament schließen.Building on this, the sensor arrangement has a gamma emitter which is directed towards the gamma radiation detector and illuminates the filament guided along it. The fillers absorb the gamma radiation to a different extent than the material of the filament and thus influence the intensity of the radiation that is detected by the sensor. The weakening of the intensity thus allows conclusions to be drawn about the amount of fillers in the filament between the emitter and the sensor.

Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Gamma-Strahlungsdetektor und der Gamma-Strahler rotierend angeordnet sind und der Detektor ein Flächendetektor ist. Somit kann die Abschwächung der Intensität aus verschiedenen Richtungen gemessen werden. Durch die Überlagerung der Rotationsbewegung von Strahl und Detektor mit der Längsbewegung des Filaments ergibt sich eine Helix-Bewegung, sodass jeder Abschnitt des Filaments aus mehreren Richtungen durchstrahlt wird und eine kontinuierliche Messung möglich ist. Durch numerische Rekonstruktion lässt sich aus den Einzelaufnahmen aus unterschiedlichen Richtungen ein Volumenmodell erzeugen. Somit können die Menge und die Verteilung der Füllstoffe im Filament bestimmt werden.It is particularly advantageous here if the gamma radiation detector and the gamma emitter are arranged in a rotating manner and the detector is an area detector. Thus, the attenuation of the intensity can be measured from different directions. The superimposition of the rotational movement of beam and detector with the longitudinal movement of the filament results in a helical movement, so that each section of the filament is irradiated from several directions and continuous measurement is possible. A volume model can be generated from the individual images from different directions by means of numerical reconstruction. Thus, the amount and the distribution of the fillers in the filament can be determined.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen:

  • 1 einen Abschnitt eines Filaments illustrierend Bereiche, die eine unterschiedliche Verteilung von Füllstoffen zeigen;
  • 2 eine Sensoranordnung, die eine Mess-Spule zur Messung von Induktionsströmen aufweist;
  • 3 eine Sensoranordnung zur Ergänzung, die einen Gamma-Strahlungsdetektor aufweist;
  • 4 eine Sensoranordnung ebenfalls zur Ergänzung, die einen Widerstandsmesser aufweist.
Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings. Here show:
  • 1 a section of a filament illustrating areas showing different distribution of fillers;
  • 2 a sensor arrangement which has a measuring coil for measuring induction currents;
  • 3 a supplemental sensor assembly including a gamma radiation detector;
  • 4 a sensor arrangement also as a supplement, which has an ohmmeter.

Die 1 illustriert ein Filament 10 für eine additive Fertigung. Das Filament 10 ist mit Füllstoffen 11 gefüllt. Die Füllstoffe 11 sind Partikel. Die Füllstoffe 11 sind, bezogen auf ein Gesamtgewicht eines Filaments 10, zu mehr als 1 Gew.-% Füllstoffe 11 aus der Gruppe umfassend Rußpartikel, Graphen, Carbon-Nanotubes oder Metallpartikel. Die eingezeichneten Bereiche 12 und 15 illustrieren eine innerhalb einer Toleranz liegende Verteilung von Füllstoffen 11. Dagegen zeigt der Bereich 13 eine unterhalb der Toleranz liegende Verteilung von Füllstoffen 11 und der Bereich 14 eine oberhalb der Toleranz liegende Verteilung von Füllstoffen 11.the 1 illustrates a filament 10 for additive manufacturing. The filament 10 is filled with fillers 11 . The fillers 11 are particles. The fillers 11 are, based on the total weight of a filament 10, more than 1% by weight of fillers 11 from the group consisting of soot particles, graphene, carbon nanotubes or metal particles. The drawn areas 12 and 15 illustrate a distribution of fillers 11 that is within a tolerance. In contrast, area 13 shows a distribution of fillers 11 that is below the tolerance and area 14 shows a distribution of fillers 11 that is above the tolerance.

Die 2 zeigt eine Sensoranordnung 20, die eine Mess-Spule 21 zur InduktionsMessung umfasst. Die Sensoranordnung 20 weist neben der Mess-Spule 21 auch eine Erregerspule 22 für das Filament 10 auf. Die Erregerspule 22 wird mit einem Wechselstrom beaufschlagt, dessen Frequenz im Bereich von 25kHz bis 100MHz liegt. Die Erregerspule erzeugt ein Magnetfeld, durch welches das Filament bewegt wird. Dieses Magnetfeld wird durch das Filament und die darin enthaltenen Partikeln beeinflusst, da die induzierten Wirbelströme ihrerseits ein Magnetfeld erzeugen.the 2 shows a sensor arrangement 20, which includes a measuring coil 21 for induction measurement. In addition to the measuring coil 21 , the sensor arrangement 20 also has an excitation coil 22 for the filament 10 . The excitation coil 22 is supplied with an alternating current, the frequency of which is in the range from 25 kHz to 100 MHz. The excitation coil creates a magnetic field through which the filament is moved. This magnetic field is influenced by the filament and the particles it contains, since the induced eddy currents themselves create a magnetic field.

In Abweichung zum dargestellten Ausführungsbeispiel können auch mehrere Messspulen und mehrere Erregerspulen eingesetzt werden. Messspulen und Erregerspulen können in unterschiedlichen Abständen angeordnet sein. Ebenso können mehrere Messspulen und mehrere Erregerspulen in Umfangsrichtung um das Filament angeordnet sein.In contrast to the illustrated embodiment, multiple measuring coils and multiple excitation coils can also be used. Measuring coils and excitation coils can be arranged at different distances. Likewise, several measuring coils and several excitation coils can be arranged in the circumferential direction around the filament.

Die 3 zeigt eine mit der Sensoreinrichtung 20 zur Induktionsmessung zu kombinierende Sensoranordnung 30, die einen Gamma-Strahlungsdetektor 31 aufweist. Ferner weist die Sensoranordnung 30 einen Gamma-Strahler 32 auf, der auf den Gamma-Strahlungsdetektor 31 gerichtet ist und das entlanggeführte Filament 10 durchleuchtet. Der Gamma-Strahler 32 ist ein Röntgenstrahler. Die Gamma-Strahlung durchdringt das Filament 10 oder ein Teil davon und trifft auf den Gamma-Strahlungsdetektor 31. Je nach Verteilung der Füllstoffe und somit veränderter Dichte des Filaments ergeben sich im Detektionsbereich Unterschiede in den Intensitäten.the 3 shows a sensor arrangement 30 to be combined with the sensor device 20 for induction measurement, which has a gamma radiation detector 31 . Furthermore, the sensor arrangement 30 has a gamma emitter 32 which is directed towards the gamma radiation detector 31 and illuminates the filament 10 guided along it. The gamma emitter 32 is an X-ray emitter. The gamma radiation penetrates the filament 10 or part of it and impinges on the gamma radiation detector 31. Depending on the distribution of the fillers and thus altered density of the filament, there are differences in the intensities in the detection area.

Bei Verwendung eines ortsfesten Gamma-Strahlers 32 und eines ortsfesten Gamma-Strahlungssensors könnte die Verteilung der Füllstoffe in Durchstrahlrichtung nicht bewertet werden. Deshalb sind der Gamma-Strahlungsdetektor 31 und der Gamma-Strahler 32 rotierend angeordnet. Diese können über eine Kreisbahn um das entlanggeführte Filament bewegt werden. Die Vorschubgeschwindigkeit des Filaments und die Dreh-Geschwindigkeit vom Gamma-Strahlungsdetektor 31 und Gamma-Strahler 32 ist dabei so eingestellt, dass sich die durchstrahlten Teilvolumina derart überdecken, dass das gesamte Volumen des Filaments erfasst wird. Messungen aus unterschiedlichen Raumrichtungen erlauben es, die lokale Verteilung der Füllstoffe zu bestimmen.When using a stationary gamma emitter 32 and a stationary gamma radiation sensor, the distribution of the fillers in the transmission direction could not be evaluated. Therefore, the gamma ray detector 31 and the gamma emitter 32 are arranged to rotate. These can be moved in a circular path around the filament that is guided along it. The advance speed of the filament and the rotational speed of the gamma radiation detector 31 and gamma emitter 32 are set in such a way that the partial volumes through which the radiation passes overlap in such a way that the entire volume of the filament is detected. Measurements from different spatial directions make it possible to determine the local distribution of the fillers.

In Abweichung zum dargestellten Ausführungsbeispiel können auch mehrere Gamma-Strahler und mehrere Gamma-Strahlungsdetektoren eingesetzt werden. Dadurch kann der Querschnitt des Filaments in mehreren Teilbereichen erfasst werden. Bei der Verwendung mehrerer Quellen und Sensoren kann durch eine Überlagerung und Rückrechnung eine lokale Verteilung der Füllstoffe bestimmt werden.In a departure from the exemplary embodiment shown, a number of gamma emitters and a number of gamma radiation detectors can also be used. This allows the cross-section of the filament to be recorded in several sub-areas. When using several sources and sensors, a local distribution of the fillers can be determined by superimposition and back calculation.

Sensoranordnungen 30, die einen Gamma-Strahlungsdetektor 31 und einen Gamma-Strahler 32 aufweisen, erlauben es auch, elektrisch nichtleitende Füllstoffe, beispielsweise Keramikpartikel, natürliche oder synthetische Fasern, zu detektieren.Sensor arrangements 30, which have a gamma radiation detector 31 and a gamma emitter 32, also make it possible to detect electrically non-conductive fillers, for example ceramic particles, natural or synthetic fibers.

Die 4 zeigt eine mit der Sensoreinrichtung 20 zu kombinierende Sensoranordnung 40, die einen Widerstandsmesser 41 aufweist. Der Widerstandsmesser ist an einem ersten Kontakt 42 und einem zweiten Kontakt 43 angeschlossen. Der erste Kontakt 42 und der zweite Kontakt 43 sind gegenüberliegend angeordnet und umgreifen die Mantelfläche, sodass der Widerstand über den Querschnitt des gefüllten Filaments gemessen wird.the 4 1 shows a sensor arrangement 40 which is to be combined with the sensor device 20 and which has a resistance meter 41 . The resistance meter is connected to a first contact 42 and a second contact 43 . The first contact 42 and the second contact 43 are arranged opposite one another and enclose the outer surface, so that the resistance is measured over the cross section of the filled filament.

In Abweichung zum dargestellten Ausführungsbeispiel können weitere Kontakte entlang des Umfangs des Filaments angeordnet werden und zur Widerstandsmessung miteinander verschaltet werden. Beispielsweise könnten jeweilige Widerstände zwischen gegenüberliegend angeordneten Kontakten gemessen werden, um Messwerte in mehrere Richtungen zu erhalten.In contrast to the exemplary embodiment shown, further contacts can be arranged along the circumference of the filament and connected to one another for resistance measurement. For example, respective resistances between opposing contacts could be measured to obtain readings in multiple directions.

Die Messung des Widerstands eignet sich besonders für elektrisch leitfähige Füllstoffe in einem nicht leitfähigen Material. Der Widerstand könnte auch mittelbar über andere elektrische Messgrößen, wie Strom oder Spannung, gemessen werden.Measuring the resistance is particularly useful for electrically conductive fillers in a non-conductive material. The resistance could also be measured indirectly via other electrical parameters such as current or voltage.

BezugszeichenlisteReference List

1010
Filamentfilament
1111
Füllstofffiller
1212
Bereicharea
1313
Bereicharea
1414
Bereicharea
1515
Bereicharea
2020
Sensoranordnungsensor arrangement
2121
Mess-Spulemeasuring coil
21a21a
Auswerteeinrichtungevaluation device
2222
Erregerspuleexcitation coil
3030
Sensoranordnungsensor arrangement
3131
Gamma-StrahlungsdetektorGamma Radiation Detector
31a31a
Auswerteeinrichtungevaluation device
3232
Gamma-Strahlergamma emitter
4040
Sensoranordnungsensor arrangement
4141
Widerstandsmesserresistance meter
4242
erster Kontaktfirst contact
4343
zweiter Kontaktsecond contact

Claims (4)

Einrichtung zur Herstellung eines Filaments mit einer Vorrichtung zur Erfassung einer Verteilung von Füllstoffen (11) innerhalb eines Filaments (10), mit folgenden Merkmalen: a) das Filament (10) ist ein Filament (10) für eine additive Fertigung, b) das Filament (10) ist mit Füllstoffen (11) gefüllt, c) die Füllstoffe (11) sind Partikel, d) die Füllstoffe (11) sind, bezogen auf ein Gesamtgewicht eines Filaments (10), zu mehr als 1 Gew.-% Füllstoffe (11) aus der Gruppe umfassend Rußpartikel, Graphen, Carbon-Nanotubes oder Metallpartikel, e) die Vorrichtung weist eine ortsfest angeordnete Sensoranordnung (20) auf, f) entlang der Sensoranordnung (20) wird das Filament (10) mit den Füllstoffen (11) geführt, g) die Sensoranordnung (20) ist eine Sensoranordnung (20), die eine Mess-Spule (21) zur Messung von Induktionsströmen zur Induktions-Messung aufweist, h) die Sensoranordnung (20) weist neben der Mess-Spule (21) auch eine Erregerspule (22) für das Filament (10) auf, i) die Erregerspule (22) wird mit einem Wechselstrom beaufschlagt, dessen Frequenz im Bereich von 25 kHz bis 100 MHz liegt.Device for producing a filament with a device for detecting a distribution of fillers (11) within a filament (10), with the following features: a) the filament (10) is a filament (10) for additive manufacturing, b) the filament (10) is filled with fillers (11), c) the fillers (11) are particles, d) the fillers (11), based on the total weight of a filament (10), are more than 1% by weight of fillers ( 11) from the group comprising soot particles, graphene, carbon nanotubes or metal particles, e) the device has a stationary sensor arrangement (20), f) along the sensor arrangement (20) the filament (10) with the fillers (11) out, g) the sensor arrangement (20) is a sensor arrangement (20) which has a measuring coil (21) for measuring induction currents for induction measurement, h) the sensor arrangement (20) has, in addition to the measuring coil (21) also an excitation coil (22) for the filament (10), i) the excitation coil ( 22) comes with a change applied current whose frequency is in the range of 25 kHz to 100 MHz. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der die Sensoreinrichtung (20) zur Induktionsmessung mit einer Sensoreinrichtung (30) mit einem Gamma-Strahlungsdetektor (31) kombiniert ist.setup after claim 1 , In which the sensor device (20) for induction measurement is combined with a sensor device (30) with a gamma radiation detector (31). Einrichtung nach Anspruch 2, bei der die Sensoranordnung (30) mit dem Gamma-Strahlungsdetektor (31) einen Gamma-Strahler (32) aufweist, der auf den Gamma-Strahlungsdetektor (31) gerichtet ist und das entlanggeführte Filament (10) durchleuchtet.setup after claim 2 In which the sensor arrangement (30) with the gamma radiation detector (31) has a gamma emitter (32) which is directed towards the gamma radiation detector (31) and illuminates the filament (10) guided along it. Einrichtung nach Anspruch 3, bei der der Gamma-Strahlungsdetektor (31) und der Gamma-Strahler (32) rotierend angeordnet sind.setup after claim 3 , in which the gamma radiation detector (31) and the gamma emitter (32) are arranged in rotation.
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