DE102021125715A1 - PROCESS FOR SEPARATION OF POLYMER ELEMENTS MANUFACTURED BY AN ADDITIVE MANUFACTURING PROCESS USING GRANULAR MEANS - Google Patents

PROCESS FOR SEPARATION OF POLYMER ELEMENTS MANUFACTURED BY AN ADDITIVE MANUFACTURING PROCESS USING GRANULAR MEANS Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Polymerelementen, die durch einen additiven Herstellungsprozess erhalten wurden. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen einer Behandlungsflüssigkeit in einer Kammer (1) einer Vorrichtung (100) sowie ein Bereitstellen der zu behandelnden Polymerelemente. Ferner umfasst das Verfahren optional einen Erwärmungsschritt zum Erhitzen einer Behandlungsflüssigkeit auf eine Temperatur unter einer oberen Schwellentemperatur, wobei die obere Schwellentemperatur in einem Bereich von 1°C bis 80°C unter der Schmelztemperatur des Polymers liegt, aus dem die Polymerelemente geformt sind. Das Verfahren umfasst ferner einen Glättungsschritt, wobei die Polymerelemente mit der Behandlungsflüssigkeit bei einer Temperatur oberhalb einer unteren Schwellentemperatur und unterhalb der oberen Schwellentemperatur für eine vorbestimmte Zeitdauer in Kontakt stehen oder gelangen. Dies erfolgt unter Bedingungen, bei denen die Behandlungsflüssigkeit in flüssiger Form vorliegt. Ferner umfasst das Verfahren optional einen Kühlschritt zum Kühlen der Polymerelemente. Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zur Behandlung von Polymerelementen.The present invention relates to a method for treating polymer elements obtained by an additive manufacturing process. The method comprises providing a treatment liquid in a chamber (1) of a device (100) and providing the polymer elements to be treated. The method further optionally includes a heating step of heating a treatment liquid to a temperature below an upper threshold temperature, the upper threshold temperature being in a range of 1°C to 80°C below the melting temperature of the polymer from which the polymer elements are formed. The method further comprises a smoothing step, wherein the polymer elements are or come into contact with the treatment liquid at a temperature above a lower threshold temperature and below the upper threshold temperature for a predetermined period of time. This occurs under conditions where the treatment liquid is in liquid form. Furthermore, the method optionally includes a cooling step for cooling the polymer elements. The present invention also relates to a device for treating polymer elements.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur bevorzugten Behandlung von Polymerelementen, insbesondere als Schüttgut, welche durch einen additiven Fertigungsprozess gewonnen wurden, gemäß Anspruch 1 und ferner eine Vorrichtung zur Behandlung von Polymerelementen gemäß Anspruch 35 bzw. gemäß jeweils der Oberbegriffe oder Gattungsbegriffe dieser Ansprüche. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Steuer- oder Regeleinrichtung.The present invention relates to a method for the preferred treatment of polymer elements, in particular as bulk material, which were obtained by an additive manufacturing process, according to claim 1 and also a device for the treatment of polymer elements according to claim 35 or according to the preambles or generic terms of these claims. The present invention also relates to a control or regulating device.

Additive Verfahren, auch dreidimensionale (3D) Druckverfahren genannt, gibt es in unterschiedlichen Formen ausgehend von Baustoffen in flüssiger, viskoser, fester oder pulverförmiger Form.Additive processes, also known as three-dimensional (3D) printing processes, come in different forms based on building materials in liquid, viscous, solid or powder form.

Fused Filament Fabrication (FFF) verwendet ein kontinuierliches Filament aus einem thermoplastischen Material, das in geschmolzener Form auf das wachsende (entstehende) Werkstück aufgebracht wird.Fused Filament Fabrication (FFF) uses a continuous filament of a thermoplastic material that is applied in molten form to the growing (nascent) workpiece.

Eine andere Art von 3D-Druckverfahren verwendet Baumaterial in Pulverform, das durch Sintern, Schmelzen, Aufschmelzen oder Binden des Pulvers an ausgewählten Stellen zur Herstellung von Elementen selektiv verfestigt wird. Diese Elemente werden aufgebaut, indem pulverförmiges Baumaterial Schicht für Schicht abgelagert wird.Another type of 3D printing process uses build material in powder form, which is selectively consolidated by sintering, melting, melting, or binding the powder at selected locations to create elements. These elements are built up by depositing powdered build material layer by layer.

Das Baumaterial kann ein Polymer, ein Metall, eine Keramik oder ein Verbundmaterial sein. Eine Klasse von Polymeren, die für die additive Fertigung nützlich ist, ist die Klasse der Polyamid-Polymere und Polyamid-Blends, also z. B. Mischungen. Ein Element wird gebildet, indem eine Schicht Baumaterial in Pulverform auf eine Bauplattform aufgebracht wird und dann basierend auf computererzeugten Daten das Pulver in den Teilen der Schicht, die Teil des Elements werden sollen, selektiv erhitzt oder gebunden wird. Beispielsweise kann das Pulver durch Infrarotstrahlung verflüssigt oder geschmolzen, durch einen Laserstrahl gesintert oder durch ein Bindematerial verbunden werden. Anschließend wird die Plattform abgesenkt, eine weitere Schicht Baustoff in Pulverform hinzugefügt und erneut aufgeschmolzen, verschmolzen oder verklebt. Diese Schritte werden wiederholt, bis das Element erstellt wurde.The building material can be a polymer, metal, ceramic or composite material. One class of polymers that is useful for additive manufacturing is the class of polyamide polymers and polyamide blends, e.g. B. Mixtures. An element is formed by depositing a layer of powdered build material on a build platform and then, based on computer-generated data, selectively heating or bonding the powder in the parts of the layer that are to become part of the element. For example, the powder can be liquefied or melted by infrared radiation, sintered by a laser beam, or bonded by a binding material. The platform is then lowered, another layer of building material is added in powder form and melted, fused or glued again. These steps are repeated until the item is created.

Eine selektive Erwärmung kann durch einen Laserstrahl erreicht werden, wie zum Beispiel beim selektiven Lasersintern (SLS), oder durch Infrarotstrahlung, wie zum Beispiel bei Multi-Jet-Fusion (MJF)-Prozessen, einschließlich Hochgeschwindigkeitssintern (HSS).Selective heating can be achieved by a laser beam, such as in selective laser sintering (SLS), or by infrared radiation, such as in multi-jet fusion (MJF) processes, including high-speed sintering (HSS).

Eine selektive Verfestigung kann unter anderem durch Binder-Jetting-Verfahren erreicht werden. Das Hauptprinzip dieser Verfestigungsverfahren ist die Verwendung eines Pulvers, das behandelt wird, um an vorbestimmten Stellen zu verfestigen, um das Element zu ergeben.A selective solidification can be achieved, among other things, by binder jetting processes. The main principle of these consolidation methods is the use of a powder which is treated to solidify at predetermined locations to give the element.

Additive Sinterverfahren eignen sich besonders für die Herstellung von Elementen mit filigranen Strukturen, feinen Kanälen und/oder komplexen Formen.Additive sintering processes are particularly suitable for the production of elements with filigree structures, fine channels and/or complex shapes.

Baustoffe, die in additiven Verfahren verwendet werden, sind oft Polymere, und die Qualität der bei diesen Verfahren erhaltenen Elemente hängt vom verwendeten Polymer ab. Eine für die additive Fertigung sehr begehrenswerte Polymerklasse ist Polyamid, ein sehr robustes Polymer, das gegenüber Umwelteinflüssen beständig ist und gute mechanische Eigenschaften aufweist. Daher ist Polyamid in Pulverform ein nützliches Baumaterial und wird in Multi-Jet-Fusion (MJF), HSS und Selective Laser Sintering (SLS) Prozessen verwendet. Andere bekannte Verfahren verwenden Licht zum Verfestigen von photoreaktivem Flüssigharz, beispielsweise laserbasierte Stereolithographie (SLA) und digitale Lichtverarbeitung (DLP). Ein weiteres bekanntes Verfahren ist das Multijet-Modeling (MJM), bei dem Material erhitzt und aus Nano-Jets auf die Bauplattform „gerieselt“, gehärtet und mit UV-Licht ausgehärtet wird.Building materials used in additive processes are often polymers and the quality of the elements obtained from these processes depends on the polymer used. A very desirable class of polymers for additive manufacturing is polyamide, a very tough polymer that is resistant to environmental influences and has good mechanical properties. Therefore, powdered polyamide is a useful building material and is used in Multi-Jet-Fusion (MJF), HSS and Selective Laser Sintering (SLS) processes. Other known methods use light to solidify photoreactive liquid resin, such as laser-based stereolithography (SLA) and digital light processing (DLP). Another well-known process is multi-jet modeling (MJM), in which material is heated and “trickled” onto the construction platform from nano-jets, hardened and cured with UV light.

Andere Materialien, die bei Sinterprozessen nützlich sind, sind thermoplastische Polymere wie thermoplastische Elastomere, wie unter anderem thermoplastisches Polyurethan (TPU), thermo-plastische Polyamide (TPA), thermoplastische Copolyesterverbindungen (TPC).Other materials useful in sintering processes are thermoplastic polymers such as thermoplastic elastomers such as thermoplastic polyurethane (TPU), thermoplastic polyamide (TPA), thermoplastic copolyester compound (TPC) among others.

Diese Polymere haben oft eine unerwünscht raue Oberfläche mit einer Rauheit von bis zu 20 µm und mehr.These polymers often have an undesirably rough surface with a roughness of up to 20 μm and more.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren vorzugschlagen, um die Oberflächenglätte mittels additiver Fertigungsverfahren erhaltener Elemente zu erhöhen.The object of the present invention is to propose a method for increasing the surface smoothness of elements obtained by means of additive manufacturing methods.

Ferner soll eine Vorrichtung zur Behandlung von Polymerelementen angegeben werden.Furthermore, a device for the treatment of polymer elements is to be specified.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 35 gelöst.The object according to the invention is achieved by a method having the features of claim 1 and by a device having the features of claim 35.

Erfindungsgemäß wird somit ein Verfahren zur Behandlung von Polymerelementen, die durch einen additiven Herstellungsprozess erhalten wurden, vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen einer Behandlungsflüssigkeit in einer Kammer einer Vorrichtung sowie ein Bereitstellen der zu behandelnden Polymerelemente. Ferner umfasst das Verfahren optional einen Erwärmungsschritt zum Erhitzen einer Behandlungsflüssigkeit auf eine Temperatur unter einer oberen Schwellentemperatur, wobei die obere Schwellentemperatur vorzugsweise in einem Bereich von 1°C bis 80°C unter der Schmelztemperatur des Polymers liegt, aus dem die Polymerelemente geformt sind. Das Verfahren umfasst ferner einen Glättungsschritt, wobei die Polymerelemente mit der Behandlungsflüssigkeit bei einer Temperatur oberhalb einer unteren Schwellentemperatur und unterhalb der oberen Schwellentemperatur für eine vorbestimmte Zeitdauer in Kontakt stehen oder gelangen. Dies erfolgt unter Bedingungen, bei denen die Behandlungsflüssigkeit in flüssiger Form vorliegt. Ferner umfasst das Verfahren optional einen Kühlschritt zum Kühlen der Polymerelemente.According to the invention, a method for treating polymer elements obtained by an additive manufacturing process is thus proposed. The procedure includes a Providing a treatment liquid in a chamber of a device and providing the polymer elements to be treated. The method further optionally comprises a heating step of heating a treatment liquid to a temperature below an upper threshold temperature, the upper threshold temperature preferably being in a range of 1°C to 80°C below the melting temperature of the polymer from which the polymer elements are formed. The method further comprises a smoothing step, wherein the polymer elements are or come into contact with the treatment liquid at a temperature above a lower threshold temperature and below the upper threshold temperature for a predetermined period of time. This occurs under conditions where the treatment liquid is in liquid form. Furthermore, the method optionally includes a cooling step for cooling the polymer elements.

Behandelbar sind erfindungsgemäß auch Elemente, die wie oben beschrieben hergestellt wurden, beispielsweise durch MJF-, HSS-, SLS-, FFF- oder Binder-Jet-Verfahren unter Verwendung von Polymerpulver als Baumaterial und einer Energiequelle wie Laser- oder Infrarotstrahlung, Erhitzen usw. zum Verfestigen, um aus dem Pulver eine feste Struktur zu erzeugen.Elements that have been produced as described above can also be treated according to the invention, for example by MJF, HSS, SLS, FFF or binder jet processes using polymer powder as the building material and an energy source such as laser or infrared radiation, heating, etc. to solidify to create a solid structure from the powder.

Beispiele sind Binder-Jetting-Verfahren mit PMMA als Baustoff und einem Bindemittel zur Erzeugung der Massivstruktur oder mit PC, POM, PSU oder PEI als Baustoff und einem FFF-Verfahren zur Erzeugung der Massivstruktur. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist vorteilhafterweise auch nützlich zur Behandlung von Elementen, die aus thermoplastischem Polymerpulver hergestellt wurden. Auch mit DLP-, SLA- und MJM-Prozessen erhaltene Elemente können mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung behandelt werden. Pulverbasierte Druckverfahren wie MJF, HSS und SLS eignen sich besonders für die Herstellung komplizierter Elemente mit sehr feinen Strukturen, da das Pulverbett die Elemente stützt. Die dabei erhaltenen Elemente können mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung behandelt werden.Examples are binder jetting processes with PMMA as the building material and a binder to produce the solid structure, or with PC, POM, PSU or PEI as the building material and an FFF process to produce the solid structure. The method of the present invention is also advantageously useful for treating elements made from thermoplastic polymer powder. Elements obtained with DLP, SLA and MJM processes can also be treated with the method of the present invention. Powder-based printing methods such as MJF, HSS and SLS are particularly suitable for the production of complicated elements with very fine structures, as the powder bed supports the elements. The elements thus obtained can be treated by the method of the present invention.

Erfindungsgemäß wird ferner eine Vorrichtung zur Behandlung von Polymerelementen, die durch ein additives Herstellungsverfahren erhalten wurden, vorgeschlagen. Die Vorrichtung umfasst eine Kammer mit einem Deckel, mindestens einen Behälter zur Aufnahme der Polymerelemente und der Behandlungsflüssigkeit und Mittel zur Temperatursteuerung. Die Vorrichtung umfasst hierbei ferner vorzugsweise mindestens eine der folgenden Einrichtungen: eine Umwälzeinrichtung, eine Heizeinrichtung und/oder einen Kühlmitteltank mit einem Kühlfluid.According to the invention, a device for the treatment of polymer elements obtained by an additive manufacturing process is also proposed. The device comprises a chamber with a lid, at least one container for containing the polymer elements and the treatment liquid, and means for temperature control. The device preferably also includes at least one of the following devices: a circulation device, a heating device and/or a coolant tank with a cooling fluid.

Der Behälter kann einen Innenbehälter, insbesondere zur Aufnahme der Polymerelemente, aufweisen.The container can have an inner container, in particular for accommodating the polymer elements.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Steuer- oder Regeleinrichtung, programmiert, um das erfindungsgemäße Verfahren in jeder hierin offenbarten Ausführungsform ausführen zu lassen oder zu veranlassen, etwa durch Steuerbefehle an die hierzu erforderlichen Komponenten und/oder Aktoren, insbesondere wie hierin offenbart. Die Steuervorrichtung kann hierzu in Signalkommunikation mit den erforderlichen Komponenten stehen oder hierzu vorbereitet sein.The present invention also relates to a control or regulating device programmed to have or cause the method according to the invention to be carried out in each embodiment disclosed herein, for example by control commands to the components and/or actuators required for this purpose, in particular as disclosed herein. For this purpose, the control device can be in signal communication with the required components or can be prepared for this.

Erfindungsgemäße Ausführungsformen können manche, einige oder alle der folgenden Merkmale in beliebiger Kombination aufweisen, soweit dies für den Fachmann nicht erkennbar technisch unmöglich ist. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind jeweils auch Gegenstand der Unteransprüche und Ausführungsformen.Embodiments according to the invention can have some, some or all of the following features in any combination, insofar as this is not clearly technically impossible for a person skilled in the art. Advantageous developments of the present invention are also the subject matter of the dependent claims and embodiments.

Bei allen folgenden Ausführungen ist der Gebrauch des Ausdrucks „kann sein“ bzw. „kann haben“ usw. synonym zu „ist vorzugsweise“ bzw. „hat vorzugsweise“ usw. zu verstehen und soll erfindungsgemäße Ausführungsformen erläutern.In all of the following statements, the use of the expression “can be” or “can have” etc. is to be understood synonymously with “is preferably” or “has preferably” etc. and is intended to explain embodiments according to the invention.

Wann immer hierin Zahlenworte genannt werden, so versteht der Fachmann diese als Angabe einer zahlenmäßig unteren Grenze. Sofern dies zu keinem für den Fachmann erkennbaren Widerspruch führt, liest der Fachmann daher beispielsweise bei der Angabe „ein“ oder „einem“ stets „wenigstens ein“ oder „wenigstens einem“ mit. Dieses Verständnis ist ebenso von der vorliegenden Erfindung mit umfasst wie die Auslegung, dass ein Zahlenwort wie beispielsweise „ein“ alternativ als „genau ein“ gemeint sein kann, wo immer dies für den Fachmann erkennbar technisch möglich ist. Beides ist von der vorliegenden Erfindung umfasst und gilt für alle hierin verwendeten Zahlenworte.Whenever numerical words are mentioned herein, the person skilled in the art understands them as indicating a numerical lower limit. Provided that this does not lead to a discernible contradiction for the person skilled in the art, the person skilled in the art always reads “at least one” or “at least one” when specifying “a” or “an”. This understanding is also encompassed by the present invention, as is the interpretation that a numerical word such as "a" can alternatively be meant as "exactly one" wherever this is clearly technically possible for a person skilled in the art. Both are encompassed by the present invention and apply to all numerals used herein.

Wann immer hierin von Raumangaben, wie z. B. von „oben“, „unten“, „links“ oder „rechts“, die Rede ist, versteht der Fachmann hierunter die Anordnung in den hier angehängten Figuren und/oder im Gebrauchszustand. „Unten“ ist dem Erdmittelpunkt oder dem unteren Rand der Figur näher als „oben“.Whenever spatial information, such as e.g. B. from "top", "bottom", "left" or "right", the person skilled in the art understands the arrangement in the figures attached here and / or in the state of use. "Bottom" is closer to the center of the earth or the bottom of the figure than "above".

Vorteilhafte Weiterentwicklungen der vorliegenden Erfindung sind jeweils Gegenstand von Unteransprüchen und Ausführungsformen.Advantageous further developments of the present invention are the subject matter of subclaims and embodiments.

Wenn hierin von einer Ausführungsform die Rede ist, so stellt diese eine erfindungsgemäße, beispielhafte Ausführungsform dar.Where reference is made herein to an embodiment, this represents an exemplary embodiment according to the invention.

Wenn hierin offenbart ist, dass der erfindungsgemäße Gegenstand ein oder mehrere Merkmale in einer bestimmten Ausführungsform aufweist, so ist hierin jeweils auch offenbart, dass der erfindungsgemäße Gegenstand genau dieses oder diese Merkmale in anderen, ebenfalls erfindungsgemäßen Ausführungsformen ausdrücklich nicht aufweist, z. B. im Sinne eines Disclaimers. Für jede hierin genannte Ausführungsform gilt somit, dass die gegenteilige Ausführungsform, beispielsweise als Negation formuliert, ebenfalls offenbart ist.If it is disclosed herein that the object according to the invention has one or more features in a specific embodiment, it is also disclosed herein that the object according to the invention expressly does not have this or these features in other embodiments that are also according to the invention, e.g. B. in the sense of a disclaimer. For each embodiment mentioned herein, the contrary embodiment, for example formulated as a negation, is also disclosed.

Wenn hierin Verfahrensschritte genannt sind, so ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in einigen Ausführungsform konfiguriert, um eine, mehrere oder alle dieser Verfahrensschritte, insbesondere wenn dies automatisch durchführbare Schritte sind, in beliebiger Kombination auszuführen oder entsprechende Vorrichtungen, welche sich vorzugsweise namentlich an die Bezeichnung des jeweiligen Verfahrensschritts anlehnen (z. B. „Ermitteln“ als Verfahrensschritt und „Vorrichtung zum Ermitteln“ für die Vorrichtung, usw.) und welche ebenfalls Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung(en) sein oder hiermit in Signalverbindung verbunden sein können, entsprechend anzusteuern.If method steps are mentioned here, the device according to the invention is configured in some embodiments to carry out one, several or all of these method steps, in particular if these are steps that can be carried out automatically, in any combination or corresponding devices, which preferably refer to the name of the respective Based on the method step (e.g. "determine" as a method step and "device for determining" for the device, etc.) and which can also be part of the device(s) according to the invention or can be connected to it in a signal connection, to be controlled accordingly.

Wenn hierin von programmiert oder konfiguriert die Rede ist, so können diese Begriffe in manchen Ausführungsformen gegeneinander austauschbar sein.When reference is made herein to programmed or configured, these terms may be interchangeable in some embodiments.

Wenn hierin von einer Signal- oder Kommunikationsverbindung zweier Komponenten die Rede ist, so kann hierunter eine im Gebrauch bestehende Verbindung zu verstehen sein. Ebenso kann hierunter zu verstehen sein, dass eine Vorbereitung zu einer solchen (kabelgebundenen, kabellosen oder auf andere Weise umgesetzten) Signalverbindung besteht, beispielsweise durch eine Kopplung beider Komponenten, etwa mittels pairing, usw. If a signal or communication connection between two components is discussed here, this can be understood to mean a connection that exists during use. This can also be understood to mean that there is a preparation for such a signal connection (wired, wireless or implemented in some other way), for example by coupling both components, for example by means of pairing, etc.

Unter pairing versteht man einen Prozess, der im Zusammenhang mit Rechnernetzwerken erfolgt, um eine anfängliche Verknüpfung zwischen Rechnereinheiten zum Zwecke der Kommunikation herzustellen. Das bekannteste Beispiel hierfür ist das Herstellen einer Bluetooth-Verbindung, mittels welcher verschiedene Einrichtungen (z. B. Smartphone, Kopfhörer) miteinander verbunden werden. Pairing wird gelegentlich auch als bonding bezeichnet.Pairing is a process that takes place in the context of computer networks to create an initial link between computer units for the purpose of communication. The most well-known example of this is the establishment of a Bluetooth connection, by means of which various devices (e.g. smartphone, headphones) are connected to one another. Pairing is also sometimes referred to as bonding.

Die Steuer- oder Regeleinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann programmiert sein, um einzelne, manche oder alle der hierin offenbarten Verfahrensschritte automatisch zu bewirken oder zu veranlassen.The control or regulating device of the device according to the invention can be programmed to automatically bring about or cause individual, some or all of the method steps disclosed herein.

Die Begriffe „Additive Manufacturing, Additive Fertigung, Additive Fertigungsverfahren“, wie sie in der vorliegenden Anmeldung verwendet werden, umfassen verschiedene Verfahren, bei denen Polymermaterial, insbesondere Polymerpulver, computergesteuert zu dreidimensionalen Objekten verarbeitet wird.The terms “additive manufacturing, additive manufacturing, additive manufacturing methods” as used in the present application encompass various methods in which polymer material, in particular polymer powder, is processed into three-dimensional objects under computer control.

Sie umfassen ein Sintern ebenso wie ein Binder Jetting- oder FFF-Verfahren.They include sintering as well as binder jetting or FFF processes.

Sie umfassen Verfahren, bei denen ein Polymerpulver zuerst geschmolzen, verschmolzen, gesintert oder gebunden und dann an vorbestimmten Stellen verfestigt wird. Es handelt sich also um einen Prozess, bei dem aus Baustoffen wie thermoplastischen Elastomeren oder Polyamiden Schicht für Schicht ein festes Element gebildet wird. Sie umfassen auch lichtinduzierte Prozesse wie SLA, DLP und MJM.They include processes in which a polymer powder is first melted, fused, sintered or bonded and then solidified at predetermined locations. It is therefore a process in which a solid element is formed layer by layer from building materials such as thermoplastic elastomers or polyamides. They also include light-induced processes such as SLA, DLP and MJM.

Insbesondere umfasst der Begriff „Additive Fertigung“, wie er in der vorliegenden Anmeldung verwendet wird, ein Verfahren, bei dem ein Polymerpulver in eine vorbestimmte Form oder ein vorbestimmtes Muster verfestigt wird, um einen Gegenstand oder ein Element, also ein Bauteil, aufzubauen.In particular, the term "additive manufacturing" as used in the present application encompasses a process in which a polymer powder is solidified into a predetermined shape or pattern in order to build up an object or an element, ie a component.

Der Begriff „pulverbasierte additive Fertigung“, wie er in der vorliegenden Anmeldung verwendet wird, bezieht sich auf additive Fertigungsverfahren, die Polymere in Pulverform als Baumaterial verwenden.The term "powder-based additive manufacturing" as used in the present application refers to additive manufacturing processes that use polymers in powder form as the construction material.

Der Begriff „Element“, wie er in der vorliegenden Anmeldung verwendet wird, bezieht sich auf ein Produkt, das durch additive Fertigung erhalten wurde. Alternativ findet der Ausdruck „Bauteil“ die gleiche oder dieselbe Bedeutung.The term "element" as used in the present application refers to a product obtained by additive manufacturing. Alternatively, the term "component" shall have the same or the same meaning.

Ein Element kann aus einem beliebigen verwendbaren Polymer hergestellt sein oder daraus bestehen, insbesondere aus einem Polymer oder Copolymer auf Polyamidbasis.An element may be made of or consist of any useful polymer, particularly a polyamide-based polymer or copolymer.

Der Begriff „Polymer“, wie er in der vorliegenden Anmeldung verwendet wird, umfasst Polymere, die aus einer Art von Monomer oder aus zwei oder mehr Arten von Monomeren erhalten werden. Er umfasst Homopolymere, Copolymere, Blockpolymere und Mischungen verschiedener Polymertypen, insbesondere von hierin genannten.The term "polymer" as used in the present application includes polymers obtained from one type of monomer or from two or more types of monomers. It includes homopolymers, copolymers, block polymers and mixtures of different types of polymers, especially those mentioned herein.

Der Begriff „Polyamid-Element“, wie er in der vorliegenden Anmeldung verwendet wird, bezieht sich auf ein Element, das durch einen additiven Herstellungsprozess unter Verwendung von Polyamid oder einem Polyamid enthaltenden Material als Baumaterial erhalten wurde.The term "polyamide element" as used in the present application refers to an element obtained by an additive manufacturing process using polyamide or a material containing polyamide as a construction material.

Der Begriff „Polyamid“, wie er in der vorliegenden Anmeldung verwendet wird, umfasst einen Polyamidtyp, eine Mischung aus zwei oder mehr Polyamidtypen, Polyamidcopolymere wie PA6/PPO sowie Polyamidblends. Er umfasst auch Polymere, die als „Nylon“ bekannt sind.The term “polyamide” as used in the present application includes a type of polyamide, a mixture of two or more types of polyamide, polyamide copolymers such as PA6/PPO and polyamide blends. It also includes polymers known as "nylon".

Der in der vorliegenden Anmeldung verwendete Begriff „Polyamidpulver“ umfasst eine Art von Polyamidpulver oder eine Pulvermischung aus zwei oder mehr Arten von Polyamiden sowie Polyamidblends, d. h. Mischungen aus einem oder mehreren Polyamidpulvern mit anderen Pulvern, wie andere Polymerpulver, Metallpulver, Keramikpulver, Fasern usw.The term "polyamide powder" used in the present application includes one type of polyamide powder or a powder mixture of two or more types of polyamides as well as polyamide blends, i. H. Mixtures of one or more polyamide powders with other powders such as other polymer powders, metal powders, ceramic powders, fibers, etc.

Der Begriff „thermoplastisches Polymer“, wie er in der vorliegenden Anmeldung verwendet wird, umfasst thermoplastische Elastomere wie thermoplastisches Polyurethan (TPU), thermoplastische Polyamide (TPA), thermoplastische Polyetheramide wie PEBA neben anderen. Der Begriff thermoplastische Polymere umfasst auch Polymere wie ABS und PEI. Der Begriff umfasst insbesondere solche thermoplastischen Polymere bzw. Elastomere, die für pulverbasierte additive Fertigungsverfahren geeignet sind.The term "thermoplastic polymer" as used in the present application encompasses thermoplastic elastomers such as thermoplastic polyurethane (TPU), thermoplastic polyamides (TPA), thermoplastic polyetheramides such as PEBA, among others. The term thermoplastic polymers also includes polymers such as ABS and PEI. The term includes in particular those thermoplastic polymers or elastomers that are suitable for powder-based additive manufacturing processes.

Der Begriff „thermoplastisches Polymerpulver“, wie er in der vorliegenden Anmeldung verwendet wird, umfasst eine oder mehrere Arten von Pulvern von thermoplastischen Polymeren, wie beispielsweise ein Pulver einer Art eines solchen Polymers oder eine Pulvermischung von zwei oder mehr Arten von thermoplastischen Polymerpulvern als Polymerblends, d. h. Mischungen aus einem oder mehreren thermoplastischen Polymerpulvern mit anderen Pulvern, wie anderen Polymerpulvern, Metallpulvern, Keramikpulvern, Fasern etc.The term "thermoplastic polymer powder" as used in the present application includes one or more types of powders of thermoplastic polymers, such as a powder of one type of such polymer or a powder mixture of two or more types of thermoplastic polymer powders as polymer blends, i.e. H. Mixtures of one or more thermoplastic polymer powders with other powders such as other polymer powders, metal powders, ceramic powders, fibers etc.

Eine „untere Schwellentemperatur“, wie sie in der vorliegenden Anmeldung verwendet wird, ist eine Temperatur, deren Überschreitung zu einer Glättung des Elements und/oder zu einer bevorzugt bleibenden Veränderung der Oberfläche bzw. der Oberflächenbeschaffenheit führt.A “lower threshold temperature”, as used in the present application, is a temperature which, if exceeded, results in the element being smoothed out and/or in a preferably permanent change in the surface or the surface quality.

Das Glätten kann langsam, aber erkennbar etwa bei der unteren Schwellentemperatur beginnen, wenn ein Element mit einer Behandlungsflüssigkeit oberhalb der unteren Schwellentemperatur behandelt wird.Smoothing can start slowly but noticeably at around the lower threshold temperature when an element is treated with a treatment liquid above the lower threshold temperature.

Die untere Schwellentemperatur kann vom Polymer des Elements, der Größe und Form des Elements, der Behandlungsflüssigkeit und dem Druck im Behandlungsbehälter abhängig sein.The lower threshold temperature may depend on the polymer of the element, the size and shape of the element, the treatment liquid, and the pressure in the treatment vessel.

Eine „obere Schwellentemperatur“, wie sie in der vorliegenden Anmeldung verwendet wird, ist eine Temperatur, oberhalb der das Element oder seine Geometrie (insbesondere seine computergesteuert angestrebte Geometrie) zumindest teilweise verzerrt oder zerstört wird; sie hängt bevorzugt von der spezifischen Behandlungsflüssigkeit, dem Polymer und seiner Schmelztemperatur ab.An “upper threshold temperature” as used in the present application is a temperature above which the element or its geometry (particularly its computer-controlled target geometry) is at least partially distorted or destroyed; it preferably depends on the specific treatment liquid, the polymer and its melting temperature.

Die obere Schwellentemperatur liegt unterhalb des Schmelzpunkts bzw. dem Schmelzbereich des Polymers. Die untere und obere Schwellentemperatur können wie unten gezeigt bestimmt werden.The upper threshold temperature is below the melting point or melting range of the polymer. The lower and upper threshold temperatures can be determined as shown below.

Wenn eine Temperatur für das Auftragen einer Flüssigkeit oder die Behandlung mit einer Flüssigkeit angegeben wird, bezieht sich die Temperatur bevorzugt auf die Temperatur dieser Flüssigkeit.When a temperature is given for applying a liquid or treating with a liquid, the temperature preferably refers to the temperature of that liquid.

Das Auftragen einer „Flüssigkeit bei x°C“ bedeutet, dass die Flüssigkeit beim Auftragen eine Temperatur von x°C und/oder mindestens x°C hat, und vorzugsweise weiter, dass die Temperatur der Flüssigkeit für den angegebenen Zeitraum gehalten wird, zum Beispiel durch Heizmittel, wie z. B. ein Heizbad.Applying a “liquid at x°C” means that the liquid is at a temperature of x°C and/or at least x°C when applied, and preferably further that the temperature of the liquid is maintained for the specified period of time, for example by means of heating, e.g. B. a heating bath.

Die hierin genannte Glättungstemperatur ist somit vorzugsweise die Temperatur der Behandlungsflüssigkeit im hierin offenbarten Glättungsschritt b).The smoothing temperature mentioned herein is therefore preferably the temperature of the treatment liquid in smoothing step b) disclosed herein.

Die Begriffe „Raumtemperatur“ oder „Umgebungstemperatur“, wie sie in der vorliegenden Anmeldung verwendet werden, beziehen sich auf eine Temperatur von 20°C.The terms "room temperature" or "ambient temperature" as used in the present application refer to a temperature of 20°C.

Wenn der Begriff „Auftragen“ oder „Auftrag“ in Bezug auf die Behandlung mit einer Behandlungsflüssigkeit nach Anspruch 1 verwendet wird, bedeutet dies, dass die Behandlungsflüssigkeit auf das Element aufgetragen wird oder das Element in die Behandlungsflüssigkeit eingebracht wird, so dass das Element ganz oder teilweise benetzt wird oder in Kontakt mit der Behandlungsflüssigkeit gebracht wird.When the term "applying" or "application" is used in relation to treatment with a treatment liquid according to claim 1, this means that the treatment liquid is applied to the element or the element is introduced into the treatment liquid so that the element is wholly or is partially wetted or brought into contact with the treatment liquid.

Dies kann durch dem Fachmann bekannte Mittel erreicht werden, beispielsweise durch Bedampfen und/oder Eintauchen der Elemente in die Behandlungsflüssigkeit, so dass die Elemente z. B. vollständig von der Behandlungsflüssigkeit umgeben sind, oder dass ausgewählte Teile der Elemente von der Behandlungsflüssigkeit benetzt werden.This can be achieved by means known to those skilled in the art, for example by vaporizing and/or immersing the elements in the treatment liquid so that the elements e.g. B. are completely surrounded by the treatment liquid, or that selected parts of the elements are wetted by the treatment liquid.

Bevorzugt ist, dass die Behandlungsflüssigkeit die gesamte Oberfläche eines Elements berührt und auch in Kanäle, Löcher usw. fließen kann oder, falls beabsichtigt, zumindest ausgewählte Abschnitte der Oberfläche des Elements bedeckt.It is preferred that the treatment liquid touches the entire surface of an element and can also flow into channels, holes, etc. or, if intended, at least cover selected portions of the surface of the element.

Ein Zeitraum zum Aufbringen der Behandlungsflüssigkeit ist der Zeitraum, in dem die Behandlungsflüssigkeit bei der vorbestimmten Temperatur (oder Glättungstemperatur) mit dem Element in Kontakt ist oder bis Behandlungsflüssigkeit bzw. das Element/die Elemente voneinander getrennt werden. A period for applying the treatment liquid is the period during which the treatment liquid is in contact with the member at the predetermined temperature (or smoothing temperature) or until the treatment liquid and the member(s) are separated from each other.

Zeiträume zum Erhitzen und Glätten sind solche Zeiträume, in denen die Heizflüssigkeit bzw. Behandlungsflüssigkeit die angegebene Temperatur hat und mit dem Element in Kontakt steht.Heating and smoothing periods are periods when the heating liquid or treatment liquid is at the specified temperature and in contact with the element.

Der Begriff „Behandlungsflüssigkeit“, wie er in der vorliegenden Anmeldung verwendet wird, bezieht sich auf ein flüssiges Gemisch, beispielsweise umfassend Wasser und mindestens einen Alkohol, z. B. einen einwertigen oder mehrwertigen, z. B. aliphatischen, Alkohol, zur Behandlung mindestens eines Elements.The term "treatment liquid" as used in the present application refers to a liquid mixture, for example comprising water and at least one alcohol, e.g. B. a monovalent or polyvalent, z. B. aliphatic, alcohol, to treat at least one element.

Ein Wasser-Alkohol-Gemisch ist ein wässriges Gemisch, das mindestens einen einwertigen oder mehrwertigen, z. B. aliphatischen, Alkohol enthält.A water-alcohol mixture is an aqueous mixture containing at least one monohydric or polyhydric, e.g. B. aliphatic, contains alcohol.

Ein Wasser-Alkohol-Gemisch kann eine Kombination von zwei oder mehr einwertigen und/oder mehrwertigen, z. B. aliphatischen, Alkoholen umfassen.A water-alcohol mixture can be a combination of two or more monohydric and/or polyhydric, e.g. B. aliphatic, include alcohols.

Ein Gewichtsverhältnis von Wasser und Alkohol bezieht sich auf das Verhältnis zwischen Wasser und der Gesamtmenge an Alkoholen, insbesondere einwertigen aliphatischen Alkoholen, in der Behandlungsflüssigkeit.A weight ratio of water and alcohol refers to the ratio between water and the total amount of alcohols, especially monohydric aliphatic alcohols, in the treatment liquid.

Das Verhältnis von Wasser und Alkohol wird in Prozent angegeben und bezieht sich auf Gewichtsprozent.The ratio of water and alcohol is given in percent and refers to percent by weight.

Ein Wasser-Alkohol-Gemisch kann als Hauptbestandteile Wasser und mindestens eine Sorte, z. B. einwertiger aliphatischer, Alkohole enthalten, insbesondere in den hier angegebenen Mengenverhältnissen, und gegebenenfalls zusätzlich Zusatzstoffe wie ein oder mehrere weitere Lösungsmittel, die beispielsweise aromatische Alkohole sein können, zumeist in geringeren Mengen, enthalten.A water-alcohol mixture can contain water and at least one type, e.g. B. monohydric aliphatic alcohols, in particular in the quantitative ratios given here, and optionally additional additives such as one or more other solvents, which can be, for example, aromatic alcohols, mostly in smaller amounts.

Ein mehrwertiger Alkohol ist eine organische Verbindung, die mindestens zwei OH-Gruppen trägt und gegebenenfalls weitere Substituenten oder funktionelle Gruppen wie oben definiert aufweisen kann.A polyhydric alcohol is an organic compound which carries at least two OH groups and can optionally have further substituents or functional groups as defined above.

Beispiele sind unter anderem Glykol, Glycerin, Triethylenglykol, Propylenglykol, Ethyldiglykol, Ethyltriglykol, Polyethylenglykol, Butylglykol, Butyldiglykol, Butyltriglykol, Methoxypropylalkohol.Examples include glycol, glycerin, triethylene glycol, propylene glycol, ethyl diglycol, ethyl triglycol, polyethylene glycol, butyl glycol, butyl diglycol, butyl triglycol, methoxypropyl alcohol.

Wenn in dieser Anmeldung allgemein von „Alkohol“ gesprochen wird, umfasst dieser Begriff mindestens einen wie oben definierten Alkohol sowie ein Gemisch von Alkoholen. Der Begriff „zusätzliches Lösungsmittel“, wie er in der vorliegenden Anmeldung verwendet wird, umfasst ein einzelnes organisches Lösungsmittel oder ein Gemisch aus zwei oder mehr Lösungsmitteln, die zusätzlich zum Alkohol oder Wasser-Alkohol-Gemisch, welches die Behandlungsflüssigkeit bildet oder darin wie hierin offenbart vorliegt, verwendet werden und kein Wasser oder keinen einwertigen aliphatischen Alkohol umfassen, obwohl es aromatische Alkohole umfassen kann.When “alcohol” is spoken of generally in this application, this term includes at least one alcohol as defined above and a mixture of alcohols. The term "additional solvent" as used in the present application includes a single organic solvent or a mixture of two or more solvents, which is in addition to the alcohol or water-alcohol mixture forming or in the treatment liquid as disclosed herein is present and does not comprise water or a monohydric aliphatic alcohol, although it may comprise aromatic alcohols.

Jegliche Menge an zusätzlichem Lösungsmittel, wie beispielsweise mehrwertiger oder aromatischer Alkohol, wird zusätzlich zu der Menge der Behandlungsflüssigkeit zugegeben.Any amount of additional solvent such as polyhydric or aromatic alcohol is added in addition to the amount of treatment liquid.

Jedes zusätzliche Lösungsmittel und/oder Weichmacher kann in der Behandlungsflüssigkeit in einer Menge von bis zu 20 Gew.-%, beispielsweise bis zu 10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Behandlungsflüssigkeitsmenge, enthalten sein.Any additional solvent and/or plasticizer may be present in the treatment liquid in an amount of up to 20% by weight, for example up to 10% by weight, based on the weight of the amount of treatment liquid.

Der Begriff „Weichmacher“, wie er in der vorliegenden Anmeldung verwendet wird, bezieht sich auf eine Verbindung, die die Plastizität eines Materials erhöht, insbesondere die Flexibilität von Polymeren erhöht, beispielsweise indem sie die Anziehung zwischen Polymerketten verringert. Beispiele für Weichmacher sind aromatische Ester wie Phthalate, Benzoate, aliphatische Ester wie Citrate, Adipate, Sebacate, cycloaliphatische Ester wie Cyclohexandicarbonsäurealkylester.The term "plasticizer" as used in the present application refers to a compound that increases the plasticity of a material, in particular increases the flexibility of polymers, for example by reducing the attraction between polymer chains. Examples of plasticizers are aromatic esters such as phthalates, benzoates, aliphatic esters such as citrates, adipates, sebacates, cycloaliphatic esters such as alkyl cyclohexanedicarboxylates.

Der Begriff „Weichmacher“ umfasst auch biobasierte Verbindungen wie aus Öl abgeleitete Verbindungen, zum Beispiel Sojaölderivate, oder ätherische Öle wie Campher.The term "emollient" also includes bio-based compounds such as oil-derived compounds, for example soybean oil derivatives, or essential oils such as camphor.

Der Begriff „Funktionalisierungsmittel“, wie er in der vorliegenden Anmeldung verwendet wird, bezieht sich auf ein Mittel, das dem Element bzw. der Oberfläche des Elements eine Funktion hinzufügt oder einführt.The term "functionalizing agent" as used in the present application refers to an agent that adds or introduces a function to the element or the surface of the element.

Die Funktion kann eine chemische, physikalische, ästhetische, schützende usw. Funktion sein.The function can be a chemical, physical, aesthetic, protective, etc. function.

Das „Verfestigen“ eines Pulvers kann durch Schmelzen, Sintern, Schmelzen oder Binden eines Pulvers erreicht werden.The "solidification" of a powder can be achieved by melting, sintering, fusing, or binding a powder.

Der Begriff „Kammer“, wie er in der vorliegenden Anmeldung verwendet wird, bezieht sich auf eine Behandlungskammer (hierin auch: Prozesskammer oder Hauptkammer), in der die Elemente behandelt werden.The term "chamber" as used in the present application refers to a processing chamber (also herein: process chamber or main chamber) in which the elements are processed.

Die Kammer kann jede Art von Behälter sein, der zum Aufbringen einer Behandlungsflüssigkeit geeignet ist und vorzugsweise Heizmittel umfasst, beispielsweise eine externe oder interne Mikrowelleneinheit oder Ultraschalleinheit.The chamber can be any type of container suitable for applying a treatment liquid and preferably includes heating means, for example an external or internal microwave unit or ultrasonic unit.

Die Kammer kann eine Druckkammer sein, in manchen Ausführungsformen ist sie es nicht. In solchen Ausführungsformen hat sie z. B. keinen Deckel, oder benötigt keinen.The chamber may be a pressure chamber, but in some embodiments it is not. In such embodiments it has e.g. B. no lid, or does not require one.

Die Oberflächenrauheit eines Materials oder Elements bezieht sich auf die Textur auf der Oberfläche. Sie wird durch z. B. Abweichungen im Profil, d. h. Abweichungen in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche, quantifiziert.The surface roughness of a material or element refers to the texture on the surface. It is z. B. Deviations in the profile, i. H. Deviations in a direction perpendicular to the surface, quantified.

Messwerte für das Profil ergeben sich aus der Abtastung des Ist-Profils mit einer Sonde. Oberflächenfehler, wie Risse, Kratzer und Dellen, sollten nicht Teil des Profils sein und nicht in den Messwert einfließen. Üblicherweise verwendete Rauheitsparameter sind Ra als arithmetischer Mittelwert der Rauheit, wobei der arithmetische Mittelwert der Absolutwerte der Profilabweichungen von der Mittellinie des Rauheitsprofils gemessen wird, oder Rz als mittlere Rautiefe, wobei der Mittelwert von i (normalerweise i=5) Profilabweichungen von i Abtastlängen werden gemessen.Measured values for the profile result from scanning the actual profile with a probe. Surface defects such as cracks, scratches and dents should not be part of the profile and should not be included in the reading. Commonly used roughness parameters are R a as the arithmetic mean roughness, where the arithmetic mean of the absolute values of the profile deviations is measured from the center line of the roughness profile, or R z as the mean roughness depth, where the mean of i (usually i=5) profile deviations of i scan lengths are measured.

Wenn in der vorliegenden Anmeldung von Oberflächenrauheit gesprochen wird, bezieht sich dies auf Ra-Werte, d. h. arithmetische mittlere Rauheitswerte, sofern der Kontext nichts anderes besagt.When surface roughness is mentioned in the present application, this refers to R a values, ie arithmetic mean roughness values, unless the context indicates otherwise.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung umfasst die Behandlung von Elementen durch Aufbringen einer Behandlungsflüssigkeit.The method of the present invention involves treating elements by applying a treating liquid.

Erfindungsgemäß wurde vorteilhaft gefunden, dass die Oberfläche von Elementen geglättet werden kann, indem eine Behandlungsflüssigkeit, die Wasser und mindestens einen Alkohol wie zuvor definiert (also ein- oder mehrwertig) umfasst, bei einer vorbestimmten Temperatur und für eine vorbestimmte Zeitdauer aufgetragen wird oder das Element einer solchen Behandlungsflüssigkeit bei einer vorbestimmten Temperatur und für eine vorbestimmte Zeitdauer ausgesetzt wird.According to the invention, it was advantageously found that the surface of elements can be smoothed by applying a treatment liquid, which comprises water and at least one alcohol as defined above (i.e. monovalent or polyvalent), at a predetermined temperature and for a predetermined period of time, or the element is exposed to such a treatment liquid at a predetermined temperature and for a predetermined period of time.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur Behandlung von Schüttgut, worunter man versteht, dass mehrere Elemente innerhalb des genannten Zeitraums zusammen, insbesondere in einer gemeinsamen Behandlungsflüssigkeit gemeinsam, behandelt und nicht stufenweise getrennt oder durch Trennvorrichtungen getrennt werden.The method according to the invention is suitable for the treatment of bulk material, by which is meant that several elements are treated together within the specified period of time, in particular together in a common treatment liquid, and are not separated in stages or separated by separating devices.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung umfasst optional mindestens drei Schritte - a) einen Erwärmungsschritt, b) einen Glättungsschritt und c) einen Kühlschritt, wie in Anspruch 1 definiert, und kann weitere Schritte wie einen Vorbehandlungsschritt, einen Nachbehandlungsschritt, einen funktionalisierenden Schritt, einen Bedampfungsschritt oder zusätzliche Schritte beinhalten.The method of the present invention optionally comprises at least three steps - a) a heating step, b) a smoothing step and c) a cooling step, as defined in claim 1, and may further steps such as a pre-treatment step, a post-treatment step, a functionalizing step, a vapor deposition step or include additional steps.

In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren keinen Erwärmungsschritt, insbesondere keinen Erwärmungsschritt, wie er hierin beschrieben ist. In solchen Ausführungsformen basiert der Glättungsschritt auf dem Vorliegen einer Behandlungsflüssigkeit oder einem Gemisch aus oder mit Behandlungsflüssigkeit und Elementen von gewünschter Glättungstemperatur wie sie hierin, insbesondere für den Glättungsschritt b), offenbart ist.In some embodiments, the method does not include a heating step, in particular a heating step as described herein. In such embodiments the smoothing step is based on the presence of a treatment liquid or a mixture of or with treatment liquid and elements of desired smoothing temperature as disclosed herein, in particular for smoothing step b).

Somit umfasst das Verfahren zur Behandlung von Polymerelementen, die durch einen additiven Herstellungsprozess erhalten wurden, z. B. folgende Schritte:

  1. a) optional einen Erwärmungsschritt zum Erhitzen einer Behandlungsflüssigkeit auf eine Temperatur unter einer oberen Schwellentemperatur, wobei die obere Schwellentemperatur vorzugsweise in einem Bereich von 1°C bis 80°C unter der Schmelztemperatur des Polymers liegt, aus dem die PolymerElemente geformt werden oder wurden,
  2. b) einen Glättungsschritt, bei dem die Polymerelemente mit der Behandlungsflüssigkeit in der Kammer bei einer Temperatur oberhalb einer unteren Schwellentemperatur und unterhalb der oberen Schwellentemperatur für eine vorbestimmte Zeitdauer in Kontakt stehen, optional unter Bedingungen, bei denen die Behandlungsflüssigkeit in flüssiger Form vorliegt,
  3. c) optional einen Kühlschritt zum Kühlen der Polymerelemente, vorzugsweise auf eine Temperatur von mindestens 5°C unter der oberen Schwellentemperatur, besonders bevorzugt auf eine Temperatur unter der unteren Schwellentemperatur,
wobei die Behandlungsflüssigkeit Wasser und mindestens einen Alkohol, z. B. einen einwertigen oder mehrwertigen, vorzugsweise aliphatischen, Alkohol umfasst, wobei das Gewichtsverhältnis von Wasser zu Alkohol in einem Bereich von 98:2 bis 20:80 liegt.Thus, the method of treating polymer elements obtained by an additive manufacturing process, e.g. B. the following steps:
  1. a) optionally a heating step for heating a treatment liquid to a temperature below an upper threshold temperature, the upper threshold temperature preferably being in a range from 1°C to 80°C below the melting temperature of the polymer from which the polymer elements are or were formed,
  2. b) a smoothing step in which the polymer elements are in contact with the treatment liquid in the chamber at a temperature above a lower threshold temperature and below the upper threshold temperature for a predetermined period of time, optionally under conditions where the treatment liquid is in liquid form,
  3. c) optionally a cooling step for cooling the polymer elements, preferably to a temperature of at least 5°C below the upper threshold temperature, more preferably to a temperature below the lower threshold temperature,
wherein the treatment liquid is water and at least one alcohol, e.g. B. a monohydric or polyhydric, preferably aliphatic, alcohol, wherein the weight ratio of water to alcohol is in a range of 98:2 to 20:80.

Die vorstehenden Schritte a) bis c) des Verfahrens finden optional in dieser Reihenfolge statt.The above steps a) to c) of the method optionally take place in this order.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die obere Schwellentemperatur in einem Bereich von 50°C bis 325°C wie 80°C bis 190°C liegen oder hierauf bestimmt sein.According to a preferred embodiment of the invention, the upper threshold temperature may be in or determined to be in a range of 50°C to 325°C, such as 80°C to 190°C.

In manchen erfindungsgemäßen Ausführungsformen wurde vorteilhaft gefunden, dass die Verwendung einer Mischung eines einwertigen aliphatischen Alkohols mit Wasser die Anpassung eines geeigneten Zeitraums für die Glättungsreaktion ermöglicht.In some embodiments of the present invention, it has been found advantageous that the use of a mixture of a monohydric aliphatic alcohol with water allows an appropriate period of time for the smoothing reaction to be adjusted.

Es wurde zudem festgestellt, dass es eine untere Schwellentemperatur gibt, unterhalb derer keine oder kaum eine Glättung auftritt.It was also found that there is a lower threshold temperature below which no or hardly any smoothing occurs.

Wenn nach dem Glättungsschritt b) die Temperatur verringert wird, beispielsweise durch Abkühlen, wird der Glättungsvorgang langsamer und/oder stoppt.If, after the smoothing step b), the temperature is reduced, for example by cooling, the smoothing process becomes slower and/or stops.

Unterhalb der unteren Schwellentemperatur tritt keine Glättungswirkung, oder keine nennenswerte Glättungswirkung, auf.Below the lower threshold temperature there is no smoothing effect, or no significant smoothing effect.

Die untere Schwellentemperatur ist abhängig von der Behandlungsflüssigkeit, von der Abkühlgeschwindigkeit bei der die Glättung stoppt sowie von der Größe und Form der Elemente und dem verwendeten Polymer, aus dem die Elemente bestehen.The lower threshold temperature depends on the treatment liquid, the cooling rate at which the smoothing stops, the size and shape of the elements and the polymer used from which the elements are made.

Die optimale Glättungszeit, also z. B. die Dauer des Glättungsschritts b), und die optimale Abkühlgeschwindigkeit können durch Routineversuche ermittelt werden.The optimal smoothing time, e.g. B. the duration of the smoothing step b), and the optimal cooling rate can be determined by routine tests.

In manchen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die Behandlungsflüssigkeit vorzugsweise Wasser und mindestens einen, vorzugsweise einwertigen, vorzugsweise aliphatischen, Alkohol, wie beispielsweise Ethanol, beispielsweise in einem Gewichtsverhältnis von Wasser zu Alkohol von 98:2 bis 10:90, wie z. B. 85:15 bis 40:60.In some embodiments of the method according to the invention, the treatment liquid preferably comprises water and at least one, preferably monohydric, preferably aliphatic, alcohol, such as ethanol, for example in a weight ratio of water to alcohol of 98:2 to 10:90, such as. 85:15 to 40:60.

In anderen Ausführungsformen umfasst die Behandlungsflüssigkeit vorzugsweise Wasser und mehrwertigen Alkohol, wie beispielsweise Propylenglykol, beispielsweise in einem Gewichtsverhältnis von 99:1 bis 1:99, wie 70:30 bis 2:98.In other embodiments, the treatment liquid preferably comprises water and polyhydric alcohol such as propylene glycol, for example in a weight ratio of 99:1 to 1:99, such as 70:30 to 2:98.

In anderen Ausführungsformen liegen Alkohole ganz oder zumindest größtenteils in reiner Form vor bzw. bestehen aus Mischungen unterschiedlicher Alkohole, wie beispielsweise reinem Propylenglykol oder einer Mischung aus Propylenglykol und Triethylenglykol und/oder Polyethylenglykol. Ebenso können Glykole mit einfachen Alkoholen wie beispielsweise Ethanol oder Isopropanol als Behandlungsmittel gemischt werden, mit oder ohne Zusatz von Wasser.In other embodiments, alcohols are completely or at least mostly in pure form or consist of mixtures of different alcohols, such as pure propylene glycol or a mixture of propylene glycol and triethylene glycol and/or polyethylene glycol. Likewise, glycols can be mixed with simple alcohols such as ethanol or isopropanol as treating agents, with or without the addition of water.

In einigen Ausführungsformen liegen in der Behandlungsflüssigkeit granulare Medien vor. Diese können vorzugsweise als Trennmittel dienen und/oder die Oberflächenbeschaffenheit der Elemente in vorteilhafter Weise verändern, indem sich die Geometrie der granularen Medien durch bevorzugt plastische Verformung strukturell auf der Oberfläche zumindest teilweise abzeichnet, eine mechanische Materialverschiebung an der Oberfläche der Elemente herbeigeführt oder begünstigt wird und/oder granulare Medien einen Materialabtrag an den Elementen generieren.In some embodiments, granular media are present in the treatment liquid. These can preferably serve as release agents and/or change the surface properties of the elements in an advantageous manner, in that the geometry of the granular media is at least partially visible on the surface through preferably plastic deformation, a mechanical material displacement on the surface of the elements is brought about or promoted and /or granular media generate material removal on the elements.

Durch die Verwendung von granularen Medien kann, vor allem bei der Behandlung von Schüttgut, das Verkleben der Polymerelemente reduziert werden. Anders ausgedrückt kann die Intensität der Glättung erhöht werden, also ein stärker geglättetes Ergebnis erreicht werden, ohne dass die Polymerelemente verkleben und/oder Druckspuren untereinander und/oder gegenüber der Behälterwand erwirken.The use of granular media can reduce the sticking of the polymer elements, especially when treating bulk goods. In other words, the intensity of the smoothing can be increased, that is to say a more strongly smoothed result can be achieved without the polymer elements sticking together and/or causing pressure marks with one another and/or with respect to the container wall.

Ein granulares Medium besteht aus vielen, festen Partikeln wie Körnern oder Kugeln oder umfasst solche. Die Physik oder Effekt der granularen Medien beruht vorrangig auf mechanischen Wechselwirkungen.A granular medium consists of or includes many solid particles such as grains or spheres. The physics or effect of the granular media is primarily based on mechanical interactions.

In manchen Ausführungsformen sind die granularen Medien aus Keramik, Glas, Metall, Kunststoff, Mineralien wie Korund, Naturstoffe wie Nussschalen oder auch Mischungen/Compounds hieraus oder sie weisen solche Materialien auf.In some embodiments, the granular media are made of ceramic, glass, metal, plastic, minerals such as corundum, natural substances such as nut shells, or also mixtures/compounds thereof, or they have such materials.

In einigen Ausführungsformen liegen die granularen Medien in Kugelform vor.In some embodiments, the granular media are in spherical form.

In anderen Ausführungsformen können die granularen Medien in jeder beliebigen anderen Form vorliegen. Sie können beispielsweise Zylinder, Pyramiden oder Quader sein.In other embodiments, the granular media can be in any other form. For example, they can be cylinders, pyramids or cuboids.

In bestimmten Ausführungsformen können die granularen Medien Abschnitte in Kugel-, Zylinder-, Pyramiden-, Quaderform oder anders geformte Abschnitte aufweisen.In certain embodiments, the granular media may have sections in the shape of spheres, cylinders, pyramids, cuboids, or other shaped sections.

In manchen Ausführungsformen reicht die Größe, wie z. B. Länge, Breite, Durchmesser, der granularen Medien von ca. 0,1 mm bis ca. 30 mm, bevorzugt liegt ihre Größe zwischen 0,4 mm und 12 mm.In some embodiments, the size, such as B. length, width, diameter, the granular media from about 0.1 mm to about 30 mm, preferably their size is between 0.4 mm and 12 mm.

Größere Durchmesser bzw. Kantenlängen als ca. 0,1 mm sind besonders von Vorteil, weil sie nicht zum Verkleben innerhalb der aufgeweichten Polymeroberfläche neigen und damit nicht dauerhaft im bzw. auf dem Polymerelement verbleiben.Larger diameters or edge lengths than about 0.1 mm are particularly advantageous because they do not tend to stick within the softened polymer surface and therefore do not remain permanently in or on the polymer element.

Granulare Medien nicht größer als ca. 30 mm haben sich hinsichtlich einer Verhinderung bzw. starken Reduzierung des Verklebens als besonders vorteilhaft erwiesen.Granular media no larger than approx. 30 mm have proven to prevent or star ken reduction of sticking proven to be particularly advantageous.

In einigen Ausführungsformen weisen die granularen Medien unterschiedliche Größen und/oder unterschiedliche Formen auf und/oder bestehen aus unterschiedlichen Materialien.In some embodiments, the granular media are of different sizes and/or different shapes and/or are made of different materials.

In manchen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zumindest vorübergehend für eine Durchmischung der Behandlungsflüssigkeit mit den Polymerelementen und den granularen Medien gesorgt.In some embodiments of the method according to the invention, the treatment liquid is mixed with the polymer elements and the granular media, at least temporarily.

In einigen Ausführungsformen geschieht die Durchmischung in Form von Strömung und/oder Schall bzw. Ultraschall und/oder Vibration und/oder evtl. anderen Formen wie Druckveränderung.In some embodiments, the mixing takes place in the form of flow and/or sound or ultrasound and/or vibration and/or possibly other forms such as pressure changes.

In manchen Ausführungsformen dienen die granularen Medien neben einer Reduzierung möglicher Verklebungen von Polymerelementen des Weiteren auch zur Mikrostrukturierung der Polymerelemente. Anders ausgedrückt zeichnen sich die Geometrien der granularen Medien bzw. Teile davon auf der Oberfläche der Polymerelemente ab. Mit zunehmender Erweichung der Polymerelemente während des Glättungsprozesses können diese Effekte zunehmend stärker werden. Bei anschließender Reduzierung der Behandlungstemperatur und damit bevorzugt einhergehenden Aushärtung der Oberflächen können sich diese Mikrostrukturen dauerhaft abzeichnen.In some embodiments, the granular media serve not only to reduce possible sticking of polymer elements but also to microstructure the polymer elements. To put it another way, the geometries of the granular media or parts thereof stand out on the surface of the polymer elements. As the polymer elements soften during the smoothing process, these effects can become progressively more pronounced. If the treatment temperature is subsequently reduced and the surfaces are hardened as a result, these microstructures can become permanently visible.

In bestimmten Ausführungsformen kann die Strukturierung der Oberfläche der Polymerelemente optional ein eigener, zusätzlicher Behandlungsschritt sein. Je nachdem, welche Oberflächenbeschaffenheit erzielt werden soll, kann diese durch die geeignete Wahl der granularen Medien in Verbindung mit Parametern wie Zeit und Temperatur sowie der Intensität der Umwälzung gezielt herbeigeführt werden. Alternativ, beispielsweise, wenn vorrangig keine Oberflächenstrukturen erzeugt werden sollen, kann die Behandlungsflüssigkeit, mit oder ohne granulare Medien, bevorzugt als reines Trennmittel verwendet werden, indem die Parameter entsprechend anders gewählt werden.In certain embodiments, the structuring of the surface of the polymer elements can optionally be a separate, additional treatment step. Depending on which surface finish is to be achieved, this can be brought about in a targeted manner through the appropriate choice of granular media in connection with parameters such as time and temperature as well as the intensity of the circulation. Alternatively, for example if no surface structures are primarily to be produced, the treatment liquid, with or without granular media, can preferably be used as a pure release agent by selecting the parameters differently accordingly.

In einigen Ausführungsformen kann ergänzend ein Effekt auf die Farbe von „nicht weißen“ Polymerelementen, wie durch Herstellung mittels MJF oder HSS, erzielt werden. In some embodiments, an additional effect on the color of “off-white” polymer elements, such as by fabrication using MJF or HSS, can be achieved.

Beispielsweise haben MJF-Elemente im Inneren eine schwarze Färbung und werden durch das Schüttgutverfahren ohne granulare Medien bevorzugt grau oder weiß an der Oberfläche. Die Polarität der granularen Medien kann zu einer stärkeren Durchmischung an der Oberfläche sorgen, so dass die Elemente stärker schwarz werden. Dieses ist bevorzugt durch granulare Medien mit unpolaren Eigenschaften der Fall. Granulare Medien mit stark polar ausgeprägten Eigenschaften können den Effekt der Grau- bzw. Weißfärbung stärken.For example, MJF elements have a black coloration on the inside and are preferentially gray or white on the surface due to the bulk processing without granular media. The polarity of the granular media can cause more mixing at the surface, making the elements more black. This is preferably the case with granular media with non-polar properties. Granular media with strongly polar properties can strengthen the effect of gray or white coloring.

In manchen Ausführungsformen können die granularen Medien gleichzeitig oder in einem bevorzugt vorgelagerten Verfahrensschritt für ein Entpulvern der Polymerelemente, i. d. R. vor der eigentlichen Glättung, sorgen. Die Pulverrückstände sollten dabei bevorzugt ausgefiltert werden. Gleichzeitig ist es vorteilhaft, dass die granularen Medien bevorzugt eine Partikelgröße ca. größer 0,2 mm, besonders bevorzugt größer 0,4 mm aufweisen, damit sie nicht wie das Restpulver ausgefiltert werden, sondern bevorzugt erst gar nicht von der Pumpe angesaugt werden. Das Restpulver hat in der Regel eine Partikelgröße von ca. 0,05 mm.In some embodiments, the granular media can be used simultaneously or in a preferably preceding process step for depowdering of the polymer elements, i. i.e. R. before the actual smoothing. The powder residues should preferably be filtered out. At the same time, it is advantageous that the granular media preferably have a particle size of approximately greater than 0.2 mm, particularly preferably greater than 0.4 mm, so that they are not filtered out like the residual powder, but are preferably not sucked in by the pump in the first place. The residual powder usually has a particle size of approx. 0.05 mm.

In einigen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden vor dem Glättungsschritt b) die Elemente in mindestens einem Erwärmungs- und/oder Bedampfungsschritt in einem oberen Abschnitt der Kammer, in welcher der Glättungsschritt b) erfolgt oder erfolgen wird, welcher mit Gas befüllt ist, über eine vorbestimmte Mindestdauer vorgehalten.In some embodiments of the method according to the invention, before the smoothing step b), the elements are subjected to at least one heating and/or steaming step in an upper section of the chamber in which the smoothing step b) takes place or will take place, which is filled with gas, via a predetermined Minimum duration reserved.

Die Mindestdauer kann von ca. 30 Sekunden bis zu ca. 12 Stunden betragen. Dies hängt stark davon ab, was erreicht werden soll, z. B. können Elemente bevorzugt nur vorgewärmt bzw. z. B. mit Wasser(-dampf) gesättigt werden. Alternativ oder ergänzend können physikalische Veränderungen der Oberfläche, beispielsweise eine Carbonblack-Verschiebung nach innen, bereits in diesem Vorbehandlungsschritt erzielt werden.The minimum duration can be from about 30 seconds to about 12 hours. This depends heavily on what is to be achieved, e.g. B. elements can preferably only be preheated or z. B. with water (steam) are saturated. Alternatively or in addition, physical changes to the surface, such as an inward shift of carbon black, can already be achieved in this pre-treatment step.

Bei Verwendung von z. B. bei Wasser/Ethanol als Behandlungsflüssigkeit können die Elemente mit schützendem Wasser(-dampf) gesättigt werden, und sie können hierdurch in kürzerer Zeit als ohne Einsatz von Dampf auf die höhere Temperatur gebracht werden. Eine solche Wassereinlagerung kann bei der eigentlichen Glättung dafür sorgen, dass die Erweichung der Oberfläche weniger tief einhergeht und damit Verformung von z. B. dünnen Konturen weniger zum Tragen kommt und/oder Elemente auch weniger zum Verkleben neigen.When using z. B. with water / ethanol as the treatment liquid, the elements can be saturated with protective water (steam) and they can thereby be brought to the higher temperature in less time than without the use of steam. During the actual smoothing, such a water retention can ensure that the softening of the surface is less severe and thus deformation of e.g. B. thin contours less effective and / or elements less prone to sticking.

Die Anlage ist in diesen Ausführungsformen vorzugsweise so ausgeführt, dass die Behandlungsflüssigkeit die Kammer, hierin auch: Prozesskammer, nicht vollständig füllt, sodass im oberen Kammerteil ein Gasbereich ist, in welchem die Polymerelemente vor dem eigentlichen Behandlungsprozess verweilen. Bei der Kammertemperierung entsteht durch die mögliche Verdampfung der Lösungsmittel hier druckabhängig eine bevorzugte Dampfphase in der die Polymerelemente vorbehandelt und/oder vortemperiert werden können, bevor sie in die Behandlungsflüssigkeit eingebracht werden.In these embodiments, the system is preferably designed in such a way that the treatment liquid does not completely fill the chamber, here also: process chamber, so that there is a gas area in the upper part of the chamber, in which the polymer elements remain before the actual treatment process. During chamber temperature control, a preferred vapor phase is created in the chamber due to the possible evaporation of the solvents, depending on the pressure the polymer elements can be pre-treated and/or pre-tempered before they are introduced into the treatment liquid.

In manchen Ausführungsformen wird der Gasdruck, bevorzugt Stickstoffdruck, in einem oberen Abschnitt der Kammer während des Bedampfungsschritts geregelt oder eingestellt. Bevorzugte Werte reichen von 1 bar (Atmosphärendruck) bis zu ca. 20 bar, oder von 1.000 hPa bis 20.000 hPa.In some embodiments, the gas pressure, preferably nitrogen pressure, is controlled or adjusted in an upper portion of the chamber during the vapor deposition step. Preferred values range from 1 bar (atmospheric pressure) up to about 20 bar, or from 1,000 hPa to 20,000 hPa.

Mit der genauen Regelung des Gasdrucks, welches als Prozessgas in die Prozess-Kammer eingeleitet wird, kann die Zusammensetzung der Gasphase bevorzugt gesteuert werden.The composition of the gas phase can preferably be controlled with the precise control of the gas pressure, which is introduced into the process chamber as process gas.

In einigen Ausführungsformen entspricht der Bedampfungsschritt dem Erwärmungsschritt a) oder er überlappt sich zeitlich mit diesem.In some embodiments, the vapor deposition step corresponds to the heating step a) or it temporally overlaps with it.

Durch die Vorbehandlung bzw. Vortemperierung können in manchen Ausführungsformen die Behandlungsergebnisse optimiert werden und/oder die Behandlungszeit der Polymerelemente in der Behandlungsflüssigkeit reduziert werden.In some embodiments, the treatment results can be optimized and/or the treatment time of the polymer elements in the treatment liquid can be reduced by the pretreatment or preheating.

Durch einen geringen oder keinen zusätzlichen Gasdruck zu Beginn der Aufheizphase der Behandlungsflüssigkeit kann Ethanol ab ca. 78°C und Wasser ab ca. 100°C verdampfen, bzw. azeotrope Phasen in einem Temperaturbereich dazwischenliegend. Die sich daraus bildende Dampfmenge und -konzentration und/oder das Dampfverhältnis ist durch eine gezielte Regelung des Gasdrucks in der Prozess-Kammer zumindest in bestimmten Maßen einstellbar und steuerbar. Eine Durchmischung von evtl. vorherrschenden Dampfphasen, also Bereichen, in denen unterschiedliche Dampfkonzentrationen vorliegen und/oder von Temperaturfenstern kann durch geeignete Vorrichtungen, wie beispielsweise Propeller, welche bevorzugt an der Oberseite des Kessels positioniert sind, und/oder weiteren Antriebsmitteln wie Schallwellen und/oder weiteren Vorrichtungen für eine unterstützte Gasumwälzung erzielt werden.With little or no additional gas pressure at the beginning of the heating phase of the treatment liquid, ethanol can evaporate from approx. 78°C and water from approx. 100°C, or azeotropic phases in a temperature range in between. The resulting amount and concentration of steam and/or the steam ratio can be adjusted and controlled at least to a certain extent by targeted regulation of the gas pressure in the process chamber. Mixing of any predominant vapor phases, i.e. areas in which there are different vapor concentrations and/or temperature windows, can be achieved by suitable devices such as propellers, which are preferably positioned on the top of the boiler, and/or other drive means such as sound waves and/or other devices for assisted gas circulation can be achieved.

Die Polymerelemente befinden sich in dieser Ausgestaltung während des Aufheizvorgangs des Prozessmittels zumindest bevorzugt oder teilweise in der Gas-_bzw. Dampfzone und werden dort gezielt vorbehandelt und vortemperiert.In this configuration, the polymer elements are at least preferably or partially in the gas or steam zone and are specifically pre-treated and pre-tempered there.

In manchen Ausführungsformen ist oder wird das Wasser der Behandlungsflüssigkeit ganz oder teilweise durch Glycerin, ein Glykol, insbesondere ein Propylenglykol, ein Polyethylenglykol oder ein Trieethylenglykol ersetzt oder ausgetauscht.In some embodiments, the water in the treatment liquid is or will be completely or partially replaced or replaced by glycerol, a glycol, in particular a propylene glycol, a polyethylene glycol or a triethylene glycol.

In einigen Ausführungsformen erfolgt ein Entpulvern von Polymerelementen bevorzugt in Verbindung mit granularen Medien, beispielsweise mittels Umwälzens, mittels Druckschwankungen, mittels Ultraschall und/oder mittels Schallwellen.In some embodiments, polymer elements are preferably de-powdered in connection with granular media, for example by means of circulation, by means of pressure fluctuations, by means of ultrasound and/or by means of sound waves.

Das Entpulvern kann in manchen Ausführungsformen durch die Kombination von granularen Medien mit flüssigen Behandlungsmitteln, bevorzugt bestehend aus Alkoholen und/oder Wasser durchgeführt werden.In some embodiments, the depowdering can be carried out by combining granular media with liquid treatment agents, preferably consisting of alcohols and/or water.

Das Entpulvern kann in einigen Ausführungsformen als Vorbehandlungsschritt durchgeführt werden und/oder mit dem Glättungsschritt kombiniert werdenIn some embodiments, the depowdering can be carried out as a pre-treatment step and/or combined with the smoothing step

Hierbei kann beispielsweise ein Ethanol-Wasser Gemisch das an den Polymerelementen haftende Restpulver ab ca. 50°C (konzentrationsabhängig) in eine Art schmierigen Zustand (seifenähnlich) versetzen. In diesem Zustand löst sich das meiste Restpulver statisch zwar nicht ab, jedoch lässt es sich durch zusätzliche mechanische/physikalische Bearbeitung wie Gleitschleifen und oder Strahlen, bevorzugt in Verbindung mit granularen Medien und/oder durch Strahlen mittels flüssigem Behandlungsmittel, besser ablösen. Das Entpulvern kann sowohl im Zusammenspiel mit granularen Medien geschehen z. B. mittels Ultraschall oder Vibration, wie auch ohne zusätzliche Medien im Behandlungsmittel, also mit reinem Ethanol/Wasser bzw. Isopropanol/Wasser (rflüssige Additive).Here, for example, an ethanol-water mixture can put the residual powder adhering to the polymer elements in a kind of greasy state (soap-like) from approx. 50°C (depending on the concentration). In this state, most of the residual powder does not come off statically, but it can be better detached by additional mechanical/physical processing such as vibratory grinding and/or blasting, preferably in connection with granular media and/or by blasting with a liquid treatment agent. The depowdering can be done in combination with granular media, e.g. B. by means of ultrasound or vibration, as well as without additional media in the treatment agent, i.e. with pure ethanol/water or isopropanol/water (rliquid additives).

Druckunterschiede in der Kammer durch aktive Erhöhung bzw. Senkung des Gasdrucks innerhalb der Kammer können für einen zusätzlichen Effekt des Entpulverns sorgen. Dafür ursächlich kann einmal generell der Wechsel von Kompression zu Expansion sein. Als zweite Erklärung für ein stärkered Entpulvern in Relation zum Kammerdruck bzw. Gasdruck kann die Tatsache sein, dass sich bei einem Gasdruck unterhalb des Behandlungsmittel-Dampfdrucks in Bezug auf die gerade vorherrschende Temperatur des Behandlungsmittels innerhalb des Behandlungsmittels Dampfblasen bilden (es also zu kochen beginnt) und diese für eine zusätzliche Bewegungsenergie an der Oberfläche der Polymerelemente sorgen, welche Restpulver besser ablösen kann.Pressure differences in the chamber by actively increasing or decreasing the gas pressure inside the chamber can provide an additional depowdering effect. The reason for this can be the change from compression to expansion in general. A second explanation for stronger depowdering in relation to the chamber pressure or gas pressure can be the fact that at a gas pressure below the treatment agent vapor pressure in relation to the current temperature of the treatment agent, vapor bubbles form within the treatment agent (i.e. it starts to boil). and these ensure additional kinetic energy on the surface of the polymer elements, which can better remove residual powder.

Dieser Gasdruck, bevorzugt Stickstoffdruck, kann beim Schüttgut-Prozess genutzt werden, um im Gasbereich bzw. in der Dampfphase befindliche Polymerelemente mit Wasser bzw. Alkohol-Wasser vorzubehandeln und/oder möglichst gleichmäßig auf ein bestimmtes Temperaturniveau zu bringen.This gas pressure, preferably nitrogen pressure, can be used in the bulk material process in order to pretreat polymer elements in the gas area or in the vapor phase with water or alcohol-water and/or to bring them to a specific temperature level as uniformly as possible.

Alternativ oder ergänzend können in manchen Ausführungsformen durch die gezielte Einleitung von Behandlungsmitteln bei der Umwälzung die Polymerelementeigenschaften, die Stärke der Glättung und die mögliche Verklebung von Polymerelementen vorteilhaft gezielt beeinflusst werden. Wählt man bei der Einleitung eine Strömung, welche den Inhalt der Kammer im Ringstrom umwälzt, so hat man eine gute Wärmeverteilung von der Kammerwand her, wenn diese beheizt wird. Wählt man zusätzlich von unten zumindest einen Teil der Strömung für eine aufströmende Richtung, so erzeugt man bezogen auf die Polymerelemente einen Auftrieb, wirkt also der Schwerkraft entgegen und kann gleichzeitig eine höhere Durchmischung/Durchwälzung der Polymerelemente erreichen (Ringstrom und Aufstrom durch Pumpen-Umwälzung).Alternatively or additionally, the polymer element properties, the strength of the in some embodiments through the targeted introduction of treatment agents during circulation Smoothing and the possible bonding of polymer elements are advantageously specifically influenced. If a flow is chosen for the introduction which circulates the contents of the chamber in an annular flow, then there is good heat distribution from the chamber wall when it is heated. If at least part of the flow is selected from below for an upward flow direction, a buoyancy is generated in relation to the polymer elements, i.e. counteracts gravity and at the same time a higher degree of mixing/circulation of the polymer elements can be achieved (annular flow and upward flow through pump circulation). .

Hierbei beschreibt der Begriff „Aufstrom“ eine bevorzugt gezielt herbeigeführte Strömung bzw. eine zumindest teilweise ausgeübte Bewegung des Behandlungsmittels und/oder der granularen Medien und/oder der Elemente in eine Richtung, die sich innerhalb einer Kammer zumindest in Abschnitten und zumindest annähernd von unten nach oben erstreckt. Ein „Aufstrom“ kann beispielsweise durch die gerichtete Strömung einer Pumpe erzielt werden, indem der Auslass der Pumpe innerhalb einer Kammer zumindest größtenteils von unten nach oben gerichtet ist.Here, the term "upflow" describes a flow that is preferably brought about in a targeted manner or an at least partially exercised movement of the treatment agent and/or the granular media and/or the elements in a direction that is within a chamber at least in sections and at least approximately from below extends above. An “upflow” can be achieved, for example, by the directional flow of a pump, in that the outlet of the pump is at least mostly directed from the bottom up within a chamber.

Der Begriff „Ringstrom“ beschreibt eine bevorzugt gezielt herbeigeführte Strömung bzw. eine zumindest teilweise ausgeübte Bewegung des Behandlungsmittels und/oder der granularen Medien und/oder der Elemente in eine Richtung, die sich innerhalb einer Kammer zumindest in Abschnitten und zumindest annähernd kreisförmig, spiralförmig oder wendelförmig erstreckt, also zumindest teilweise eine rotatorische Bewegung ausübt, welche u. a. durch die Form der Behälterwandung der Kammer beeinflusst werden kann. Ein „Ringstrom“ kann beispielsweise durch die gerichtete Strömung einer Pumpe in Kombination mit einer Behälterwandung erzielt werden, indem sich der Auslass der Pumpe zumindest teilweise und annähernd in einer tangentialen Richtung zu einer Gehäuse- oder Behälterwandung erstreckt.The term "annular flow" describes a flow that is preferably brought about in a targeted manner or an at least partially exerted movement of the treatment agent and/or the granular media and/or the elements in a direction that is at least in sections and at least approximately circular, spiral or extends helically, i.e. at least partially exerts a rotational movement, which i.a. can be influenced by the shape of the container wall of the chamber. An “annular flow” can be achieved, for example, by the directed flow of a pump in combination with a container wall, in that the outlet of the pump extends at least partially and approximately in a tangential direction to a housing or container wall.

In einigen Ausführungsformen ist eine Einrichtung zur Messung der Oberflächenglättung der in der Kammer vorliegenden Elemente, oder zumindest eines hiervon, vorgesehen. Diese Einrichtung kann z. B. eine optische Messeinrichtung sein oder umfassen. Sie kann eine mechanisch wirkende Einrichtung sein, oder Kombinationen hieraus. So kann z. B. ein scharfer Gegenstand vorgesehen sein, welcher testweise in eines der Elemente eindrückt, während dessen Oberfläche durch die fortschreitende Glättung zunehmend weicher wird. Die Eindringtiefe der Spitze dieses Gegenstands in die erweichte Oberfläche kann optisch oder auf andere Weise ermittelt werden und Rückschluss auf die Stärke der bereits erfolgten Glättung erlauben. Für einen Rückschluss können vorab Zielparameter, eine Bewertungsskala, Referenzwerte, Referenzbilder usw. vorgesehen und hinterlegt sein, z. B. in der Steuervorrichtung oder einem hiermit verbundenen Daten- oder Bildspeicher.In some embodiments, a device is provided for measuring the surface smoothness of the elements present in the chamber, or at least one of them. This facility can B. be or include an optical measuring device. It can be a mechanically acting device, or combinations thereof. So e.g. For example, a sharp object can be provided, which as a test pushes into one of the elements, while its surface becomes increasingly softer as a result of the progressive smoothing. The depth of penetration of the tip of this object into the softened surface can be determined optically or in some other way and allow conclusions to be drawn about the extent of the smoothing that has already taken place. Target parameters, an evaluation scale, reference values, reference images etc. can be provided and stored in advance for a conclusion, e.g. B. in the control device or a data or image memory connected thereto.

In manchen Ausführungsformen können zur Überprüfung oder Überwachung der Glättung eine Kamera und/oder ein optisches Mikroskop und/oder ein Infrarotmessgerät vorgesehen sein.In some embodiments, a camera and/or an optical microscope and/or an infrared measuring device can be provided for checking or monitoring the smoothing.

Die Vorrichtung ist in einigen Ausführungsformen mit mehreren Vorratsbehältern für oder mit Behandlungsflüssigkeit, oder Aufnahmen hierfür, vorgesehen.In some embodiments, the device is provided with a plurality of reservoirs for or with treatment liquid, or receptacles therefor.

In manchen Ausführungsformen können vorhandene Vorratsbehälter für oder mit Behandlungsflüssigkeit auf voneinander verschiedene Weisen markiert sein, z. B. mit QR-Codes zur automatischen Erkennung.In some embodiments existing reservoirs for or with treatment liquid can be marked in different ways, e.g. B. with QR codes for automatic recognition.

In diesen Ausführungsformen kann ergänzend vorgesehen sein, dass vorzugsweise so markierte Vorratsbehälter von der Vorrichtung bevorzugt eigenständig ausgetauscht werden, z. B. nach einer gewissen Anzahl von Glättungszyklen, über welche hinweg sich das Behandlungsmittel verändert haben kann, z. B. in seiner Konzentration und/oder in der Konsistenz. Mehrere Vorratsbehälter können daher vorgesehen sein, sie können trennbar oder nicht fest verbunden vorgehalten sein. Der bevorzugt automatisierte Wechsel zwischen Inhalten unterschiedlicher Vorratsbehältern mit unterschiedlichen Behandlungsflüssigkeiten, oder welche zumindest einzelne Bestandteilen der Behandlungsflüssigkeit aufweisen, kann beispielsweise über Ventile erfolgen, welche unterschiedliche fluidische Verbindungen innerhalb der Vorrichtung darstellen können, wie beispielsweise Mehrwegeventile.In these embodiments, provision can additionally be made for storage containers that are preferably marked in this way to be replaced by the device, preferably independently, e.g. B. after a certain number of smoothing cycles, over which the treatment agent may have changed, z. B. in its concentration and / or in the consistency. Several reservoirs can therefore be provided, they can be kept separable or not permanently connected. The preferably automated change between the contents of different storage containers with different treatment liquids, or which have at least individual components of the treatment liquid, can take place, for example, via valves which can represent different fluidic connections within the device, such as multi-way valves.

In einigen Ausführungsformen ist wenigstens ein Sensor zur Bestimmung der Konzentration der Behandlungsflüssigkeit vorgesehen. Es kann weiter vorgesehen sein, die Konzentration der Behandlungsflüssigkeit, insbesondere als Reaktion auf Sensorrückmeldungen hin, und/oder die Glättungsparameter während und/oder zwischen den Glättungsschritten aufeinander folgender Glättungszyklen oder -chargen anzupassen.In some embodiments at least one sensor is provided for determining the concentration of the treatment liquid. Provision can also be made to adapt the concentration of the treatment liquid, in particular as a reaction to sensor feedback, and/or the smoothing parameters during and/or between the smoothing steps of subsequent smoothing cycles or batches.

In manchen Ausführungsformen ist wenigstens ein Filter in oder an der Vorrichtung vorgesehen, insbesondere zur Filtration von Schwebstoffen und oder abgelösten Pulver- bzw. Polymerpartikeln in oder aus der Kammer. Solche Filter können beispielsweise Grobsiebe und/oder Feinsiebe sein oder auch andere Filtermedien wie Filterpapier, Filterschwamm oder Filterwatte. Jedes andere Filtermedium, wie dem Fachmann bekannt, ist anwendbar. Dabei kann das Filtermedium sowohl im laufendem Betrieb beispielsweise durch Einbringung in den Strömungskreis einer Umwälzpumpe, welche die Behandlungsflüssigkeit vor, während und nach der Glättung umwälzt. Eine geeignete Filtereinheit kann auch in einem eigenen Strömungskreis realisiert sein, welcher vorrangig nur zur Filtration des Behandlungsmittels vorgesehen ist. Ein Filter kann dergestalt angeordnet sein, um das evtl. mit Partikeln verunreinigte Behandlungsmittel zu reinigen.In some embodiments, at least one filter is provided in or on the device, in particular for the filtration of suspended matter and/or detached powder or polymer particles in or out of the chamber. Such filters can be, for example, coarse screens and/or fine screens or other filter media such as filter paper, filter sponge or filter floss. Any other filter medium known to those skilled in the art is applicable bar. The filter medium can be used during operation, for example by introducing it into the flow circuit of a circulating pump, which circulates the treatment liquid before, during and after smoothing. A suitable filter unit can also be implemented in a separate flow circuit, which is primarily provided only for filtering the treatment agent. A filter can be arranged in order to clean the treatment agent which may be contaminated with particles.

In einigen Ausführungsformen ist die Erhebung von Messdaten vorgesehen. Die Messdaten können beispielsweise Werte für Temperatur, Druck, Behandlungsmittel-Konzentrationen oder dergleichen sein oder umfassen. Eine Messung von Polymerelement-Kennwerten wie Oberflächenbeschaffenheit, Oberflächenrauheit, Oberflächenhärte, Biegesteifigkeit, Zugfestigkeit, Druckfestigkeit oder weiterer, dem Fachmann bekannten Polymerelement-Messdaten innerhalb der Baukammer vor, während und nach den Behandlungsschritten, kann ebenfalls vorgesehen sein.Some embodiments provide for the collection of measurement data. The measurement data can, for example, be or include values for temperature, pressure, treatment agent concentrations or the like. A measurement of polymer element characteristics such as surface quality, surface roughness, surface hardness, flexural rigidity, tensile strength, compressive strength or other polymer element measurement data known to those skilled in the art within the construction chamber before, during and after the treatment steps can also be provided.

Dabei kann in bestimmten Ausführungsformen ein Auswerten des oder der Parameter eine Anpassung im Prozess von Temperatur, Druck, Zeiten, Konzentration, Heizraten, Abkühlraten, Temperatur-Zeitverhalten zur Folge haben.In certain embodiments, an evaluation of the parameter or parameters can result in an adjustment in the process of temperature, pressure, times, concentration, heating rates, cooling rates, temperature-time behavior.

In manchen Ausführungsformen kann für das Messen ein Referenz-Polymerelement vorgesehen sein, wie z. B. ein Teststäbchen, ein Zugstab, ein Quader oder auch andere, in welchen solche Formen verwendet werden. Insbesondere können auch innenliegende Konturen wie Bohrungen und/oder Kanäle, bevorzugt von Referenz-Polymerelementen, mit solchen Messinstrumenten ausgestattet werden. Die Referenz-Polymerelemente haben dabei den Vorteil, dass keine nutzbaren Polymerelemente durch die Messungen beschädigt werden und gleichzeitig stellen diese Referenz-Polymerelemente bevorzugt standardisierte Formen und Geometrien dar, womit man solche Messungen auch über die Zeit hinweg immer direkt miteinander vergleichen kann und auch solche Daten mit anderen Anlagen und/oder an anderen Standorten vergleichen und anpassen kann. Bevorzugt werden solche Referenz-Polymerelemente in SLS-, MJF-, oder HHS-Verfahren zusammen mit den zu glättenden Polymerelementen gefertigt, um auf die zu glättenden Polymerelemente ausgeübte Parameter während des Drucks wie Zustand des Rohmaterials/Pulvers wie z. B. Alterung, der exakten Temperaturdaten im Aufbauprozess und weiteren Daten oder deren Wirkung dokumentieren und/oder in das Messen und/oder Anpassen der Glättung so weit wie möglich einbinden zu können. Solche Referenz-Polymerelemente können mit einer Codierung an der Oberfläche versehen sein, damit sie für eine Sicherung mit eindeutiger Zuteilung archiviert werden können.In some embodiments, a reference polymer element can be provided for the measurement, such as e.g. B. a test stick, a pull rod, a cuboid or other, in which such forms are used. In particular, internal contours such as bores and/or channels, preferably of reference polymer elements, can also be equipped with such measuring instruments. The reference polymer elements have the advantage that no usable polymer elements are damaged by the measurements and at the same time these reference polymer elements preferably represent standardized shapes and geometries, which means that such measurements can always be directly compared with one another over time, as can such data can be compared and adjusted with other systems and/or at other locations. Such reference polymer elements are preferably manufactured in SLS, MJF, or HHS processes together with the polymer elements to be smoothed in order to be able to measure the parameters exerted on the polymer elements to be smoothed during printing, such as the state of the raw material/powder, e.g. B. aging, the exact temperature data in the construction process and other data or their effect and/or to be able to integrate them as far as possible into the measurement and/or adjustment of the smoothing. Such reference polymer elements may be coded on the surface to enable them to be archived for backup with unique assignment.

In einigen Ausführungsformen ist die Vorrichtung in Signalverbindung verbunden mit weiteren Vorrichtungen dieser Art und/oder mit einer Auswertevorrichtung, oder eine Signalverbindung kann hierfür vorbereitet sein. Eine solche Verbindung oder Vernetzung kann für das Analysieren und/oder Anpassen der Behandlungsparameter einer oder mehrerer der miteinander verbundenen Vorrichtungen dienen.In some embodiments, the device has a signal connection to other devices of this type and/or to an evaluation device, or a signal connection can be prepared for this. Such a connection or network can be used for analyzing and/or adjusting the treatment parameters of one or more of the interconnected devices.

In manchen Ausführungsformen ist ein Notstromsystem oder ein Akkusystem in oder an der Vorrichtung vorgesehen. Mit ihm können zumindest die notwendige Aufrechterhaltung der Steuerung zur Zustandskontrolle und/oder zur Aktivierung eines Notfallprogramms nach einem Stromausfall erfolgen, Ventile für Schutzgas und/oder andere Ventile sollen z. B. auch nach einem Stromausfall noch geschaltet werden können, Kühlflüssigkeit mit einer Pumpe zumindest noch in einem notwendigen Maße umgewälzt werden, und/oder ein Ventil geöffnet, damit beispielsweise Leitungswasser durch den Eigendruck durch die Kühleinrichtung der Anlage gefördert werden kann.In some embodiments, an emergency power system or a battery system is provided in or on the device. With it, at least the necessary maintenance of the control for status control and / or to activate an emergency program after a power failure can be done, valves for protective gas and / or other valves should z. B. can still be switched even after a power failure, cooling liquid can be circulated with a pump at least to the extent necessary, and / or a valve is opened so that, for example, tap water can be pumped through the cooling system of the system by its own pressure.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann für jedes Element nützlich sein, das durch ein additives Herstellungsverfahren aus einem Polymermaterial erhalten wurde.The method of the present invention can be useful for any element obtained from a polymeric material by an additive manufacturing process.

In bestimmten Ausführungsformen ist das mindestens eine zusätzliche Lösungsmittel ausgewählt aus substituierten oder unsubstituierten aromatischen C6-C12-Alkoholen, mehrwertigen Alkoholen ausgewählt aus Glycerin und Glykolen, Estern, Ethern, Ketonen, Lactonen und DMSO oder Mischungen davon, wobei vorzugsweise die Lösungsmittel DMSO oder γ -Butyrolacton ist, und/oder wobei der Weichmacher ausgewählt ist aus aromatischen Estern, aliphatischen Estern, cycloaliphatischen Estern, biobasierten Verbindungen, wobei der Weichmacher vorzugsweise mindestens einer von Phthalaten, Benzoaten, Citraten, Adipaten, Sebacaten ist, Cyclohexandicarbonsäurealkylester, fette Öle, ätherische Öle.In certain embodiments, the at least one additional solvent is selected from substituted or unsubstituted aromatic C 6 -C 12 alcohols, polyhydric alcohols selected from glycerol and glycols, esters, ethers, ketones, lactones and DMSO or mixtures thereof, the solvents preferably being DMSO or γ-Butyrolactone, and / or wherein the plasticizer is selected from aromatic esters, aliphatic esters, cycloaliphatic esters, bio-based compounds, wherein the plasticizer is preferably at least one of phthalates, benzoates, citrates, adipates, sebacates, cyclohexanedicarboxylic acid alkyl esters, fatty oils, essential oils.

In einigen Ausführungsformen kann eine Vielzahl von Polymerelementen in demselben Verfahren behandelt werden. In some embodiments, a variety of polymeric elements can be treated in the same process.

Insbesondere kann das Verfahren der vorliegenden Erfindung für jedes Element angewendet werden, das durch ein additives Herstellungsverfahren aus einem Polymermaterial erhalten wurde, das durch die Behandlungsflüssigkeit der vorliegenden Erfindung bei der Anwendungstemperatur der Behandlungsflüssigkeit wie gewünscht zum Glätten (hierin auch: Glättungstemperatur) erweicht und/oder gelöst wird.In particular, the method of the present invention can be applied to any element obtained by an additive manufacturing process from a polymeric material which has been smoothened as desired by the treatment liquid of the present invention at the application temperature of the treatment liquid (herein also: smoothing temperature) is softened and/or dissolved.

Polymere, die in additiven Fertigungsverfahren eingesetzt werden, sind dem Fachmann bekannt.Polymers that are used in additive manufacturing processes are known to those skilled in the art.

Beispiele für Polymere, die als Baustoff zu einem Element verwendet werden können, sind duroplastische oder thermoplastische Polymere. Materialien, die in pulverbasierten additiven Fertigungsverfahren besonders nützlich sind, sind thermoplastische Polymere wie Polyamide und thermoplastische Elastomere. Beispiele für geeignete Polymere und Polymerklassen sind Polyamid, Acrylate wie Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyoxymethylen (POM), Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylenterephthalatglycol (PETG), Polyetherblockamid (PEBA), Polycarbonate (PC), Polyethylenfuranoat (PEF), Polyurethane wie thermoplastisches Polyurethan (TPU), Polysulfone (PSU) wie Polyethersulfone (PESU) und Polyphenylsulfone (PPSU), Polyetheretherketone (PEEK), Polyetherketon (PEK), Polyimide, Polyetherimide (PEI), Styrolpolymere und Copolymere wie Acrylnitril-Butadien Styrol (ABS), Acrylnitril-Styrol-Acrylat (ASA) oder Triblockpolymere aus Polystyrol-und Poly(ethylenoxid)-Blöcken (ABA) oder ein thermoplastisches Polymer aus Polyetherimid und Polycarbonat, das als Ultem 9085 erhältlich ist, oder Copolymere, Blends oder Mischungen aller oben genannten Materialien.Examples of polymers that can be used as a building material for an element are thermosetting or thermoplastic polymers. Materials that are particularly useful in powder-based additive manufacturing processes are thermoplastic polymers such as polyamides and thermoplastic elastomers. Examples of suitable polymers and polymer classes are polyamide, acrylates such as polymethyl methacrylate (PMMA), polyoxymethylene (POM), polyethylene terephthalate (PET), polyethylene terephthalate glycol (PETG), polyether block amide (PEBA), polycarbonates (PC), polyethylene furanoate (PEF), polyurethanes such as thermoplastic polyurethane (TPU), polysulfone (PSU) such as polyethersulfone (PESU) and polyphenylsulfone (PPSU), polyetheretherketone (PEEK), polyetherketone (PEK), polyimide, polyetherimide (PEI), styrene polymers and copolymers such as acrylonitrile butadiene styrene (ABS), acrylonitrile Styrene acrylate (ASA) or triblock polymers of polystyrene and poly(ethylene oxide) blocks (ABA) or a thermoplastic polymer of polyetherimide and polycarbonate available as Ultem 9085 or copolymers, blends or blends of any of the above materials.

Weiterhin können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch Elemente auf Basis von Photopolymeren wie beispielsweise Acrylate behandelt werden, d. h. Elemente, die mit Verfahren wie Stereolithographie (SLA), DLP oder anderen lichtbasierten Verfahren wie beispielsweise Polyjet oder Multijet erhalten wurden. Es wurde festgestellt, dass das Verfahren der vorliegenden Erfindung vorteilhaft auch für diese Art von Polymeren verwendet werden kann, wenn der Behandlungsschritt vor oder zwischen Teilschritten eines optionalen Nachhärtens durchgeführt wird.Furthermore, elements based on photopolymers such as acrylates can also be treated with the method according to the invention, i. H. Elements obtained with processes such as Stereolithography (SLA), DLP or other light-based processes such as Polyjet or Multijet. It has been found that the method of the present invention can also be used advantageously for this type of polymers when the treatment step is carried out before or between sub-steps of an optional post-curing.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist besonders nützlich für Elemente, die aus Polymeren und Copolymeren auf Polyamidbasis erhalten werden.The method of the present invention is particularly useful for elements obtained from polyamide-based polymers and copolymers.

Polyamid wird in verschiedenen Ausführungen verwendet. Geeignete Polyamide sind aliphatische, teilaromatische und aromatische Polyamide, beispielsweise Polyamid 12 (PA12), Polyamid 6 (PA6), Polyamid 6.6 (PA6.6), Polyamid 11 (PA11), PA 4.6 (PA4.6), Polyamid 612 (PA612), Polyphthalamid (PPA) oder thermoplastische Co-Polyamide oder gemischte oder gefüllte Polyamide wie eine Mischung mit Metallpulver, zum Beispiel eine Mischung aus Aluminiumpulver und Polyamidpulver, die als Alumide erhältlich ist, oder Polyamidpulver gefüllt mit Partikel wie Glaspartikel oder Copolymere, Mischungen oder Mischungen davon. Es hat sich gezeigt, dass PA12 oder gefülltes PA12 für ein Verfahren wie beschrieben und beansprucht besonders geeignet ist.Polyamide is used in different versions. Suitable polyamides are aliphatic, partially aromatic and aromatic polyamides, for example polyamide 12 (PA12), polyamide 6 (PA6), polyamide 6.6 (PA6.6), polyamide 11 (PA11), PA 4.6 (PA4.6), polyamide 612 (PA612) , Polyphthalamide (PPA) or thermoplastic co-polyamides or mixed or filled polyamides such as a mixture with metal powder, for example a mixture of aluminum powder and polyamide powder available as Alumide, or polyamide powder filled with particles such as glass particles or copolymers, mixtures or mixtures thereof . It has been shown that PA12 or filled PA12 is particularly suitable for a method as described and claimed.

Elemente, die mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung geglättet werden können, können beispielsweise solche sein, die wie oben beschrieben durch MJF-, HSS-, SLS-Verfahren unter Verwendung von Polyamidpulver als Baumaterial und einer Energiequelle wie Laser- oder Infrarotstrahlung hergestellt werden, um eine feste Struktur aus die Pulver-, Binder-Jetting-Verfahren unter Verwendung von PMMA als Baumaterial und einem Bindemittel zur Erzeugung der festen Struktur oder unter Verwendung von PC, POM, PSU als Baumaterial und einem FFF-Verfahren zur Erzeugung der festen Struktur oder durch lichtinduzierte Prozesse - wie MJM. MJF, HSS und SLS eignen sich besonders für die Herstellung komplizierter Elemente mit sehr filigranen Strukturen, da das Pulverbett die Elemente trägt.Elements that can be smoothed with the method of the present invention can be, for example, those made as described above by MJF, HSS, SLS methods using polyamide powder as a construction material and an energy source such as laser or infrared radiation to a solid structure from the powder, binder jetting methods using PMMA as a build material and a binder to create the solid structure, or using PC, POM, PSU as a build material and an FFF method to create the solid structure, or by light-induced processes - such as MJM. MJF, HSS and SLS are particularly suitable for the production of complicated elements with very delicate structures, since the powder bed carries the elements.

Auch durch Granulatextrusion oder Pelletextrusion erhaltene Elemente können mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung behandelt werden.Elements obtained by granulate extrusion or pellet extrusion can also be treated with the method of the present invention.

Die Elemente werden erfindungsgemäß mit einer Behandlungsflüssigkeit behandelt. Diese enthält mindestens einen und kann zwei oder mehr einwertige oder mehrwertige, z. B. aliphatische, Alkohole und/oder weitere Lösungsmittel und/oder Zusatzstoffe enthalten.According to the invention, the elements are treated with a treatment liquid. This contains at least one and can contain two or more monovalent or polyvalent, e.g. B. aliphatic alcohols and / or other solvents and / or additives.

Es wurde gefunden, dass eine Behandlungsflüssigkeit, die ein Wasser-Alkohol-Gemisch wie in den Ansprüchen definiert oder hierin offenbart, umfasst, nützlich ist, um die Oberfläche von Elementen zu behandeln, die durch additive Fertigung erhalten wurden, insbesondere um die Oberfläche zu glätten und gegebenenfalls Eigenschaften wie Farbe, Glanz, Struktur, Haftfähigkeit, Antihaftfähigkeit, elektrostatische Aufladung, elektrische Leitfähigkeit und/oder um die Oberfläche oder Teile davon zu funktionalisieren. Je nach zu behandelndem Polymer können ein oder mehrere Alkohole in flüssiger Form eingesetzt werden.It has been found that a treatment liquid comprising a water-alcohol mixture as defined in the claims or disclosed herein is useful to treat the surface of elements obtained by additive manufacturing, in particular to smooth the surface and optionally properties such as color, gloss, structure, adhesion, anti-adhesion, electrostatic charging, electrical conductivity and/or to functionalize the surface or parts thereof. Depending on the polymer to be treated, one or more alcohols can be used in liquid form.

Geeignete Alkohole sind vor allem aliphatische C1 - C10 - Alkohole.Suitable alcohols are especially aliphatic C 1 - C 10 - alcohols.

Beispiele für als Behandlungsflüssigkeit gut geeignete aliphatische C1 - C10-Alkohole sind u.a. Ethanol, Isopropanol, Propanol, n-, iso- oder tert. Butanol, Methanol oder ein beliebiges Gemisch davon. Ethanol ist ein einwertiger Alkohol, der für das Verfahren der vorliegenden Erfindung sehr gut geeignet ist.Examples of aliphatic C 1 -C 10 alcohols which are highly suitable as treatment liquids include ethanol, isopropanol, propanol, n-, iso- or tert. butanol, methanol or any mixture thereof. Ethanol is a monohydric alcohol used for the method of the present invention is very suitable.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Behandlungsflüssigkeit Wasser und Ethanol in einem Gewichtsverhältnis von 98:2, oder 95:5, bis 10:90 umfassen und/oder die Behandlungsflüssigkeit kann bei einer Temperatur im Bereich von 120°C bis 180°C aufgebracht werden unter den Bedingungen, bei denen die Behandlungsflüssigkeit in flüssiger Form vorliegt.According to a preferred embodiment of the invention, the treatment liquid may comprise water and ethanol in a weight ratio of 98:2, or 95:5, to 10:90 and/or the treatment liquid may be applied at a temperature ranging from 120°C to 180°C are under the conditions where the treatment liquid is in liquid form.

In manchen Ausführungsformen ist die Behandlungsflüssigkeit Propylenglykol oder weist Propylenglykol auf. Dem Propylenglykol kann Wasser zugesetzt sein oder nicht. Dem Propylenglykol kann mindestens ein (weiterer) Alkohol zugesetzt sein oder nicht.In some embodiments, the treatment liquid is or includes propylene glycol. Water may or may not be added to the propylene glycol. At least one (further) alcohol may or may not be added to the propylene glycol.

Propylenglykol ohne Wasserzusatz glättet insbesondere folgende Polymere durch Tauchen: PA12 ab ca. 145°C, PA11 ab ca. 145°C, TPU (bevorzugt TPU01 von BASF) ab ca. 100°C.Propylene glycol without the addition of water smoothes the following polymers in particular by immersion: PA12 from approx. 145°C, PA11 from approx. 145°C, TPU (preferably TPU01 from BASF) from approx. 100°C.

80%iges Propylenglykol mit 20% Volumeneinheiten Wasser glättet insbesondere folgende Polymere durch Tauchen: PA12 ab ca. 150°C, TPU (bevorzugt TPU01 von BASF) ab ca. 115°C.80% propylene glycol with 20% volume units of water smoothes the following polymers in particular by immersion: PA12 from approx. 150°C, TPU (preferably TPU01 from BASF) from approx. 115°C.

80%iges Propylenglykol mit 20% Polyethylenglykol 400 (anstelle von Polyethylenglykol 400 als Zusatz kann auch Glycerin verwendet werden, mit etwas schlechteren Eigenschaften auf die Oberflächen und tendenziell höheren Behandlungstemperaturen) glättet insbesondere folgende Polymere durch Tauchen: PA12 ab ca. 150°C, TPU (bevorzugt TPU01 von BASF) ab ca. 115°C.80% propylene glycol with 20% polyethylene glycol 400 (glycerine can also be used as an additive instead of polyethylene glycol 400, with slightly poorer properties on the surfaces and tend to have higher treatment temperatures) smoothes the following polymers in particular by immersion: PA12 from approx. 150°C, TPU (preferably TPU01 from BASF) from approx. 115°C.

Die Nutzung von Propylenglykol kann je nach Anwendung beim Glätten folgende Eigenschaften aufweisen:

  • - Es können 5°C bis 40°C höhere Glättungstemperaturen als bei Ethanol bzw. Isopropanol erforderlich sein (sowohl in reiner Form, als auch in Verbindung mit Zusätzen wie Wasser bzw. Polyethylenglykol oder Glycerin bei Konzentrationen vorzugsweise bis zu 50%),
  • - Zusätze wie Wasser oder auch andere, möglichst für den Glättungsprozess weniger aktive bzw. weniger reaktive, Lösemittel wie Polyethylenglykol oder auch Glycerin können die Glättungstemperatur ähnlich wie Wasser erhöhen und können eine Art Blocker während der Abkühlphase darstellen, können also auch die untere Schwellentemperatur bevorzugt auf ein höheres Temperaturniveau setzen.
Depending on the application, the use of propylene glycol during smoothing can have the following properties:
  • - Smoothing temperatures that are 5°C to 40°C higher than with ethanol or isopropanol may be required (both in pure form and in conjunction with additives such as water or polyethylene glycol or glycerine at concentrations preferably up to 50%),
  • - Additives such as water or other solvents that are less active or less reactive for the smoothing process, such as polyethylene glycol or glycerin, can increase the smoothing temperature in a similar way to water and can represent a kind of blocker during the cooling phase, so they can also preferably lower the threshold temperature set a higher temperature level.

In einigen Ausführungsformen ist die Behandlungsflüssigkeit reines oder nahezu reines Propylenglykol (bis zu 95 Gew.-%). Propylenglykol kann somit in reiner oder fast reiner Form ohne entsprechende Zusätze wie Wasser oder andere inaktive, flüssige Substanzen zum Glätten durch Tauchen bzw. im Schüttgut verwendet werden.In some embodiments, the treatment liquid is pure or nearly pure propylene glycol (up to 95% by weight). Propylene glycol can thus be used in pure or almost pure form without the corresponding additives such as water or other inactive liquid substances for smoothing by dipping or in bulk.

In einigen Ausführungsformen kann eine Mischung aus Propylenglykol und Triethylenglykol als Behandlungsflüssigkeit bevorzugt zum Behandeln von TPU01 von BASF bei Temperaturen von 100°C bis 140°C verwendet werden.In some embodiments, a mixture of propylene glycol and triethylene glycol can be used as a treatment liquid preferably for treating TPU01 from BASF at temperatures from 100°C to 140°C.

In manchen Ausführungsformen kann die Behandlungsflüssigkeit ausgewählt sein aus mindestens einem Behandlungsmittel wie Glycerin, Isopropanol, Ethanol, Propylenglykol, Polyethylenglykol, Triethylenglykol, Diethylenglykol, Ethylenglykol, Ethyldiglykol, Ethyltriglykol, Polyethylenglykol, Butylglykol, Butyldiglykol, Butyltriglykol, Methoxypropylalkohol, Ethylacetat, Methylacetat, Butylacetat, Amylacetat, Aceton, Butanon, Iaobutanol, 1-Butanol, Benzylalkohol, γ -Butyrolacton, Propylencarbonat, 1,3 Butandiol, 1,4 Butandiol und Wasser, oder dergleichen aufweisen.In some embodiments, the treatment liquid can be selected from at least one treatment agent such as glycerol, isopropanol, ethanol, propylene glycol, polyethylene glycol, triethylene glycol, diethylene glycol, ethylene glycol, ethyl diglycol, ethyl triglycol, polyethylene glycol, butyl glycol, butyl diglycol, butyl triglycol, methoxypropyl alcohol, ethyl acetate, methyl acetate, butyl acetate, amyl acetate , acetone, butanone, iobutanol, 1-butanol, benzyl alcohol, γ-butyrolactone, propylene carbonate, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol and water, or the like.

Vorteilhafterweise wurde erkannt, dass die glättende Wirkung der erfindungsgemäß eingesetzten Behandlungsflüssigkeit in manchen Fällen durch Zugabe von mindestens einem Weichmacher und/oder mindestens einem zusätzlichen Lösungsmittel verbessert werden kann.It was advantageously recognized that the smoothing effect of the treatment liquid used according to the invention can in some cases be improved by adding at least one plasticizer and/or at least one additional solvent.

Daher verbessert die Zugabe von mindestens einem Weichmacher bei jenen Elementen, die schwer zu glätten sind oder für die eine hohe Temperatur und/oder ein hoher Druck erforderlich wären, die Ergebnisse der Glättung und kann die anzuwendende Temperatur und/oder den anzuwendenden Druck verringern.Therefore, for those elements that are difficult to smooth or that would require high temperature and/or pressure, the addition of at least one plasticizer improves the results of smoothing and can reduce the temperature and/or pressure to be used.

Weichmacher sind dem Fachmann bekannt.Plasticizers are known to those skilled in the art.

Vorzugsweise werden solche verwendet, die nicht toxisch sind.Preferably, those that are non-toxic are used.

Geeignet sind insbesondere Weichmacher, die mit dem zur Herstellung der Elemente verwendeten Polymer verträglich sind. Beispiele für Weichmacher sind aromatische Ester, aliphatische Ester, cycloaliphatische Ester und biobasierte Verbindungen, wie Phthalate, Benzoate, Citrate, Adipate, Sebacate, Cyclohexandicarbonsäurealkylester, fette Öle und ätherische Öle.Plasticizers that are compatible with the polymer used to make the elements are particularly useful. Examples of plasticizers are aromatic esters, aliphatic esters, cycloaliphatic esters and bio-based compounds such as phthalates, benzoates, citrates, adipates, sebacates, alkyl cyclohexanedicarboxylates, fatty oils and essential oils.

Der Weichmacher wird in einer Menge verwendet, die für eine Verbesserung der gewünschten Wirkung sorgt. Es kann eine Menge von 0,1 bis 20 Gew.-%, wie 1 bis 10 Gew.-%, beispielsweise 2 bis 7,5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Behandlungsflüssigkeit, verwendet werden.The plasticizer is used in an amount effective to enhance the desired effect. An amount of 0.1 to 20% by weight, such as 1 to 10% by weight, for example 2 to 7.5% by weight, based on the total weight of the treatment liquid may be used.

Weiterhin kann die Behandlungsflüssigkeit zur Verbesserung der Glättungswirkung mindestens ein zusätzliches Lösungsmittel enthalten.Furthermore, the treatment liquid can contain at least one additional solvent to improve the smoothing effect.

Ohne an eine Theorie gebunden zu sein wird angenommen, dass das zusätzliche Lösungsmittel die Funktion eines Lösungsvermittlers hat, d. h. die glättende Wirkung des Alkohols unterstützt und fördert. Daher kann das zusätzliche Lösungsmittel ein Lösungsmittel sein, das mit dem zur Herstellung des Elements verwendeten Polymer und der Wasser-Alkohol-Mischung kompatibel ist. Als nützlich befundene Lösungsmittel können ausgewählt werden aus substituierten oder unsubstituierten aromatischen C6 - C12 Alkoholen, mehrwertigen Alkoholen ausgewählt aus Glycerin und Glykolen, Estern, Ethern, Ketonen, Lactonen und DMSO oder Mischungen davon, wobei das Lösungsmittel vorzugsweise DMSO oder γ-Butyrolacton ist.Without being bound to a theory, it is assumed that the additional solvent has the function of a solubilizer, ie supports and promotes the smoothing effect of the alcohol. Therefore, the additional solvent can be a solvent that is compatible with the polymer used to make the element and the water-alcohol mixture. Solvents found useful may be selected from substituted or unsubstituted C 6 -C 12 aromatic alcohols, polyhydric alcohols selected from glycerol and glycols, esters, ethers, ketones, lactones and DMSO or mixtures thereof, the solvent preferably being DMSO or γ-butyrolactone .

Die Menge des zusätzlichen Lösungsmittels hängt von der Verträglichkeit und der Wirkung ab.The amount of the additional solvent depends on the tolerability and the effect.

Sie kann nur 0,5 Gew.-% oder weniger und bis zu 20 Gew.-%, beispielsweise bis zu 10 Gew.-% betragen.It can be as little as 0.5% by weight or less and up to 20% by weight, for example up to 10% by weight.

Es hat sich gezeigt, dass bei Zugabe von Weichmacher(n) zur Behandlungsflüssigkeit die untere und/oder obere Schwellentemperatur um bis zu 10°C gesenkt werden kann, während durch Zugabe beispielsweise eines mehrwertigen Alkohols, wie Glycerin, die obere Schwellentemperatur erhöht werden kann. Manchmal ist es sinnvoll, die Schwellentemperaturen zu erhöhen oder zu verringern, um sie an die Kristallisationstemperatur des Polymers anzupassen.It has been shown that when plasticizer(s) are added to the treatment liquid, the lower and/or upper threshold temperature can be reduced by up to 10° C., while the upper threshold temperature can be increased by adding, for example, a polyhydric alcohol such as glycerol. Sometimes it makes sense to increase or decrease the threshold temperatures to match the crystallization temperature of the polymer.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung umfasst vorzugsweise mindestens drei Schritte, wie zuvor beschrieben.The method of the present invention preferably comprises at least three steps as previously described.

Die Behandlungsdauer eines Elements hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie Material, Form und Größe des zu behandelnden Elements, Art der Behandlungsflüssigkeit, aufgebrachte/r Temperatur und Druck, Oberflächenrauheit des zu behandelnden Elements, und anderen.The treatment time of an element depends on various factors such as material, shape and size of the element to be treated, type of treatment liquid, applied temperature and pressure, surface roughness of the element to be treated, and others.

Im Erwärmungsschritt a) umfasst die Behandlungsflüssigkeit die zu behandelnden Polymerelemente und ist während des Erwärmens mit diesen in Kontakt, oder der Erwärmungsschritt a) umfasst, dass die Behandlungsflüssigkeit zumindest auf die untere Schwellentemperatur erhitzt wird, bis zu der oberen Schwellentemperatur oder darüber, und dass die Polymerelemente separat in einer wässrigen Lösung auf eine Temperatur unterhalb der oberen Schwellentemperatur erhitzt werden, und wobei für oder in Schritt b) die Behandlungsflüssigkeit und die Polymerelemente zum Glätten in Kontakt gebracht werden.In the heating step a), the treatment liquid comprises the polymer elements to be treated and is in contact with them during the heating, or the heating step a) comprises that the treatment liquid is heated at least to the lower threshold temperature, up to the upper threshold temperature or above, and that the Polymer elements are heated separately in an aqueous solution to a temperature below the upper threshold temperature, and wherein for or in step b) the treatment liquid and the polymer elements are brought into contact for smoothing.

Im Erwärmungsschritt a) werden die Behandlungsflüssigkeit, und gegebenenfalls die Polymerelemente, vorzugsweise auf eine Temperatur unterhalb der zum Glätten verwendeten Temperatur erwärmt.In the heating step a), the treatment liquid and optionally the polymer elements are preferably heated to a temperature below the temperature used for smoothing.

In einer Ausführungsform werden Behandlungsflüssigkeit und Polymerelemente zusammen erhitzt, so dass das Glätten nicht beginnt, d. h. bis zu einer Temperatur unterhalb der unteren Schwellentemperatur.In one embodiment, treatment liquid and polymer elements are heated together so that smoothing does not begin, i. H. to a temperature below the lower threshold temperature.

Durch diese Vorbehandlung werden die Bauteile mit der Behandlungsflüssigkeit bzw. evtl. mit Wasser gesättigt, bzw. bei kürzeren Zeiten nur oberflächlich gesättigt. Gleichzeitig werden die Bauteile (möglichst homogen und nach Möglichkeit auch im Bauteilkern) auf eine höhere Temperatur gebracht. Auf diese Weise kann es weniger Verzug durch das Glätten geben. As a result of this pre-treatment, the components are saturated with the treatment liquid or possibly with water or, in the case of shorter times, only superficially saturated. At the same time, the components (as homogeneously as possible and, if possible, also in the core of the component) are brought to a higher temperature. This way there can be less distortion from smoothing.

Vorzugsweise wird für diese Ausführungsform in Schritt a) die Behandlungsflüssigkeit mit Polymerelementen auf eine Temperatur im Bereich von 80°C bis 170°C, bevorzugt über einen Zeitraum von 5 Sekunden bis 24 Stunden erhitzt.For this embodiment, in step a), the treatment liquid with polymer elements is preferably heated to a temperature in the range from 80° C. to 170° C., preferably over a period of 5 seconds to 24 hours.

In einer anderen Ausführungsform wird die Behandlungsflüssigkeit getrennt von den Polymerelementen erhitzt und den Polymerelementen nur für den Glättungsschritt oder erst zu diesem zugesetzt.In another embodiment, the treatment liquid is heated separately from the polymer elements and added to the polymer elements only for or only at the smoothing step.

In dieser Ausführungsform kann die Behandlungsflüssigkeit auf eine Temperatur zwischen einer unteren Schwellentemperatur und einer oberen Schwellentemperatur oder sogar darüber erhitzt werden, da die Temperatur der Flüssigkeit beim Kontakt mit den Elementen abnimmt. Beide Ausführungsformen haben Vorteile. Beim gemeinsamen Erhitzen von Flüssigkeit und Elementen ist der Vorgang einfach. Wenn Flüssigkeit und Elemente getrennt erhitzt werden, ist der Prozess flexibler und es kann Energie gespart werden.In this embodiment, the treatment liquid can be heated to a temperature between a lower threshold temperature and an upper threshold temperature, or even higher, as the temperature of the liquid decreases upon contact with the elements. Both embodiments have advantages. When the liquid and elements are heated together, the process is simple. When liquid and elements are heated separately, the process is more flexible and energy can be saved.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann der Erwärmungsschritt a) bei einer Temperatur im Bereich von 40°C bis 200°C für einen Zeitraum von 5 Sekunden bis 24 Stunden durchgeführt werden.According to a preferred embodiment of the invention, the heating step a) can be carried out at a temperature ranging from 40°C to 200°C for a period from 5 seconds to 24 hours.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann in dem Glättungsschritt b) eine Temperatur über der unteren Schwellentemperatur und 1°C bis 30°C unter der oberen Schwellentemperatur für einen Zeitraum von 1, 2 oder 3 Sekunden bis 300 Minuten aufrechterhalten werden.According to another preferred embodiment of the invention, in the smoothing step b) a temperature above the lower threshold temperature and 1°C to 30°C below the upper threshold temperature can be maintained for a period of 1, 2 or 3 seconds to 300 minutes.

Bei der Glättung oder bezogen auf den Glättungsschritt b) gibt es zwei kritische Punkte: die obere Schwellentemperatur und die untere Schwellentemperatur.In smoothing or related to smoothing step b), there are two critical points: the upper threshold temperature and the lower threshold temperature.

Beide Temperaturen können von einem Fachmann wie unten beschrieben bestimmt werden. Bei der Behandlung der Polymerelemente ist darauf zu achten, dass die Elemente keinen Temperaturen ausgesetzt werden, die die Schmelztemperatur des Polymers überschreiten, aus dem die Elemente aufgebaut sind. Daher liegt die obere Schwellentemperatur unter der Schmelztemperatur, mindestens 1°C darunter, und sie kann optional in einem Bereich von 1°C bis 150°C wie 1°C bis 80°C unter der Schmelztemperatur liegen. Die obere Schwellentemperatur ist spezifisch für die im Verfahren verwendete Kombination aus Behandlungsflüssigkeit und Polymer. Es ist die Temperatur, ab der das Element zumindest teilweise verformt oder zerstört wird. Dies ist die Obergrenze für den Glättungsschritt. Die untere Schwellentemperatur ist die Temperatur für eine bestimmte Behandlungsflüssigkeit und ein bestimmtes Polymer, bei der das Glätten beginnt. Diese Temperatur kann wie unten beschrieben bestimmt werden. Somit wird der Glättungsschritt b) bei einer Temperatur ausgeführt, die zwischen der unteren Schwellentemperatur und der oberen Schwellentemperatur liegt und vorzugsweise nahe der oberen Schwellentemperatur liegt, zum Beispiel 1°C bis 30°C, wie 2°C bis 15°C, normalerweise 2°C bis 10°C unter der oberen Schwellentemperatur.Both temperatures can be determined by one skilled in the art as described below. When treating the polymer elements, care must be taken to ensure that the elements are not exposed to temperatures that exceed the melting point of the polymer from which the elements are made. Therefore, the upper threshold temperature is below the melting temperature, at least 1°C below, and may optionally be in a range of 1°C to 150°C, such as 1°C to 80°C below the melting temperature. The upper threshold temperature is specific to the treatment liquid/polymer combination used in the process. It is the temperature above which the element is at least partially deformed or destroyed. This is the upper limit for the smoothing step. The lower threshold temperature is the temperature for a particular treatment liquid and polymer at which smoothing begins. This temperature can be determined as described below. Thus, the smoothing step b) is carried out at a temperature which is between the lower threshold temperature and the upper threshold temperature and is preferably close to the upper threshold temperature, for example 1°C to 30°C, such as 2°C to 15°C, normally 2 °C to 10°C below the upper threshold temperature.

Je niedriger die Temperatur ist und je näher sie an der unteren Schwellentemperatur liegt, desto länger ist die zum Glätten benötigte Zeit. Glättungszeiten von mehr als 15 Minuten werden weniger bevorzugt, da längere Behandlungszeiten zur Zerstörung des Elements führen können und die Gefahr einer geringeren Qualität besteht. Zeiträume im Bereich von 10 Sekunden bis 10 Minuten, wie 20 Sekunden bis 5 Minuten, haben sich als bevorzugt erwiesen. Je näher die Behandlungstemperatur an der oberen Schwellentemperatur liegt, desto schneller ist die Glättungsreaktion und desto kürzer ist die Zeitdauer für die Glättung. Die obere Schwellentemperatur ist spezifisch für jede Kombination einer Behandlungsflüssigkeit und eines Polymers und hängt auch von der Vorrichtung und den Bedingungen ab, die für den Glättungsprozess verwendet werden.The lower the temperature and the closer it is to the lower threshold temperature, the longer the time needed for smoothing. Smoothing times greater than 15 minutes are less preferred as longer treatment times can result in element destruction and risk of lower quality. Time periods in the range of 10 seconds to 10 minutes, such as 20 seconds to 5 minutes have been found to be preferred. The closer the treatment temperature is to the upper threshold temperature, the faster the smoothing response and the shorter the smoothing time. The upper threshold temperature is specific to each treatment liquid and polymer combination and also depends on the apparatus and conditions used for the smoothing process.

Das Glätten der Polymerelemente kann nicht bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Polymers durchgeführt werden, da die Elemente sofort zerstört würden.The smoothing of the polymer elements cannot be carried out at a temperature above the melting point of the polymer since the elements would be destroyed immediately.

Bei einer Temperatur etwas unterhalb des Schmelzpunktes des Polymers können jedoch gute Ergebnisse erzielt werden. Somit liegt die obere Schwellentemperatur in einem Bereich von 1°C bis 80°C unter dem Schmelzpunkt und kann für eine spezielle Kombination von Behandlungsflüssigkeit und Polymer bestimmt werden. Ein Temperaturbereich, der für eine Wasser-Ethanol-Mischung als Behandlungsflüssigkeit zur Behandlung von Polyamidelementen geeignet ist, beträgt 120°C bis 170°C unter Bedingungen, bei denen die Behandlungsflüssigkeit in flüssiger Form vorliegt.However, good results can be obtained at a temperature slightly below the melting point of the polymer. Thus, the upper threshold temperature is in a range of 1°C to 80°C below the melting point and can be determined for a specific combination of treatment liquid and polymer. A temperature range suitable for a water-ethanol mixture as a treating liquid for treating polyamide members is 120°C to 170°C under conditions where the treating liquid is in liquid form.

Zur Bestimmung der oberen Schwellentemperatur werden Polymerelemente 30 Sekunden oder bis zu 2 Minuten mit einer Behandlungsflüssigkeit bei einer vorbestimmten Temperatur in Kontakt gebracht und danach sofort abgekühlt.To determine the upper threshold temperature, polymer elements are brought into contact with a treatment liquid at a predetermined temperature for 30 seconds or up to 2 minutes and then immediately cooled.

Typische Kühlraten liegen zwischen 1°C/Minute bis 60°C/Minute. Anschließend werden die Elemente analysiert. Wenn die Elemente zerstört wurden oder die Oberfläche Anzeichen von Verschlechterung zeigt, lag die Behandlung über der oberen Schwellentemperatur und der Test wird bei 5°C bzw. 1°C bzw. 2°C unter der zuvor angewendeten Temperatur wiederholt. Wenn das Element eine intakte Oberfläche hat, kann der Test bei einer etwas höheren Temperatur wiederholt werden, z. B. 1°C oder 2°C höher. Mit wenigen Experimenten wird so die obere Schwellentemperatur ermittelt oder bestimmt.Typical cooling rates are between 1°C/minute to 60°C/minute. The elements are then analyzed. If the elements were destroyed or the surface shows signs of deterioration, the treatment was above the upper threshold temperature and the test is repeated at 5°C, 1°C and 2°C below the previously applied temperature. If the element has an intact surface, the test can be repeated at a slightly higher temperature, e.g. B. 1°C or 2°C higher. The upper threshold temperature is determined or determined with just a few experiments.

Das Bestimmen der oberen Schwellentemperatur kann Teil des erfindungsgemäßen Verfahrens sein, ebenso das Bestimmen der unteren Schwellentemperatur.Determining the upper threshold temperature can be part of the method according to the invention, as can determining the lower threshold temperature.

Alternativ ist das Bestimmen der oberen Schwellentemperatur dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgelagert. Auf das Ergebnis dieser Bestimmung kann bei Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens zurückgegriffen werden.Alternatively, the determination of the upper threshold temperature precedes the method according to the invention. The result of this determination can be used when executing the method according to the invention.

Die untere Schwellentemperatur ist die andere kritische Temperatur für das Verfahren der vorliegenden Erfindung.The lower threshold temperature is the other critical temperature for the process of the present invention.

Die untere Schwellentemperatur ist die Temperatur, bei der die Glättung beginnt. Sie ist für jede Kombination von Polymer und Behandlungsflüssigkeit spezifisch und kann wie folgt bestimmt werden. Elemente, die durch additive Fertigung aus einem speziellen Polymer, wie Polyamid, erhalten werden, werden mit einer Behandlungsflüssigkeit mit einer vorbestimmten Zusammensetzung, beispielsweise einer Kombination aus Ethanol und Wasser mit einem Verhältnis von Ethanol zu Wasser von 60:40, in Kontakt gebracht. Die mit den Elementen in Kontakt stehende Behandlungsflüssigkeit wird unter Bedingungen auf eine Temperatur erhitzt, bei der die Behandlungsflüssigkeit in flüssiger Form vorliegt, und diese Temperatur wird für eine vorbestimmte Zeitdauer, beispielsweise 1 bis 10 Stunden, wie beispielsweise 2 bis 6 Stunden, gehalten. Nach dieser vorgegebenen Zeitspanne werden die Elemente abgekühlt und untersucht, ob eine Glättung stattgefunden hat. Wenn die Elemente keine und/oder leichte Glättungserscheinungen aufweisen, liegt die Testtemperatur unter der unteren Schwellentemperatur. Bei geringfügigen Anzeichen einer Glättung liegt die Temperatur nahe oder auf der unteren Schwellentemperatur.The lower threshold temperature is the temperature at which smoothing begins. It is specific to each combination of polymer and treatment liquid and can be determined as follows. Elements obtained by additive manufacturing from a specific polymer such as polyamide are contacted with a treatment liquid having a predetermined composition, for example a combination of ethanol and water with a ratio of ethanol to water of 60:40. The treatment liquid in contact with the members is heated to a temperature under conditions where the treatment liquid is in liquid form, and this temperature is controlled for a predetermined one Duration of time, for example 1 to 10 hours, such as 2 to 6 hours. After this specified period of time, the elements are cooled and examined to determine whether smoothing has taken place. If the elements show no and/or slight signs of smoothing, the test temperature is below the lower threshold temperature. With slight signs of smoothing, the temperature is near or at the lower threshold temperature.

Wie bereits oben erwähnt, ist die untere Schwellentemperatur die Temperatur, bei der die Glättung beginnt. Mit anderen Worten können Elemente lange Zeit in der Behandlungsflüssigkeit gelagert werden, vorausgesetzt, die Temperatur liegt unter der unteren Schwellentemperatur. Es kann von Vorteil sein, die zu behandelnden Elemente einige Zeit, beispielsweise 5 Minuten bis 24 Stunden, beispielsweise 15 Minuten bis 10 Stunden, insbesondere 30 Minuten bis 5 Stunden, in der Behandlungsflüssigkeit bei erhöhter Temperatur, jedoch unterhalb der unteren Schwellentemperatur zu lagern. Einerseits kann es von Vorteil sein, wenn die zu behandelnden Elemente bereits eine Temperatur nahe der Glättungstemperatur aufweisen. Andererseits hat sich herausgestellt, dass eine Vorbehandlung von Elementen bei einer Temperatur unterhalb der unteren Schwellentemperatur entweder mit der Behandlungsflüssigkeit oder mit Wasser oder mit einer Mischung aus Wasser mit einer geringeren Alkoholmenge vorteilhaft sein kann, damit die Oberfläche der Elemente mit Wasser gesättigt ist. Dies kann die Pufferfunktion des Wassers beim Glätten erhöhen, d. h. eine Reaktion verzögern, die sonst zu schnell verlief oder die Elemente zerstören kann.As mentioned above, the lower threshold temperature is the temperature at which smoothing begins. In other words, items can be stored in the treatment liquid for a long time provided the temperature is below the lower threshold temperature. It can be advantageous to store the elements to be treated for some time, for example 5 minutes to 24 hours, for example 15 minutes to 10 hours, in particular 30 minutes to 5 hours, in the treatment liquid at an elevated temperature but below the lower threshold temperature. On the one hand, it can be advantageous if the elements to be treated are already at a temperature close to the smoothing temperature. On the other hand, it has been found that pretreating elements at a temperature below the lower threshold temperature either with the treatment liquid or with water or with a mixture of water with a lower amount of alcohol can be advantageous in order for the surface of the elements to be saturated with water. This can increase the buffering function of the water when smoothing, i. H. delay a reaction that would otherwise proceed too quickly or may destroy the elements.

Ohne an eine Theorie gebunden zu sein, wird davon ausgegangen, dass besonders günstige Ergebnisse erzielt werden können, wenn die obere Schwellentemperatur im Bereich der Kristallisationstemperatur des Polymers liegt.Without being bound by theory, it is believed that particularly favorable results can be obtained when the upper threshold temperature is in the range of the crystallization temperature of the polymer.

Es scheint, dass der Glättungsprozess die besten Ergebnisse erzielt, wenn die Glättung etwa bei der Kristallisationstemperatur des Polymers erfolgt. Wie in den Beispielen zu sehen ist, wurden Experimente mit Polyamid, vorzugsweise PA12 (PA2200), mit einer Kristallisationstemperatur zwischen 135°C und 150°C durchgeführt. Wenn eine Behandlungsflüssigkeit verwendet wird, die beispielsweise 40 % Ethanol und 60 % Wasser umfasst, hat sich herausgestellt, dass die obere Schwellentemperatur bei Verwendung eines Polyamids und wenn Bedingungen bereitgestellt werden, so dass diese Behandlungsflüssigkeit in flüssigem Zustand vorliegt, 148°C beträgt. Mit dieser Behandlungsflüssigkeit wurden Polyamid-Elemente über einen Zeitraum von etwa 10 bis 20 Sekunden behandelt und danach abgekühlt. Es kann eine Oberfläche mit einem Ra von 1 µm bis 5 µm erhalten werden.It appears that the smoothing process achieves the best results when smoothing occurs around the crystallization temperature of the polymer. As can be seen in the examples, experiments were carried out with polyamide, preferably PA12 (PA2200), with a crystallization temperature between 135°C and 150°C. When using a treatment liquid comprising, for example, 40% ethanol and 60% water, it has been found that the upper threshold temperature when using a polyamide and providing conditions such that this treatment liquid is in the liquid state is 148°C. Polyamide elements were treated with this treatment liquid for a period of about 10 to 20 seconds and then cooled. A surface with an R a of 1 μm to 5 μm can be obtained.

Der Glättungsprozess und die Qualität der erhaltenen Elemente kann in vielen Fällen durch einen Vorwärmschritt, durch Überwachung und Steuerung der Abkühlzeit und optional durch Nachbehandlung weiter optimiert werden.The smoothing process and the quality of the elements obtained can in many cases be further optimized by a preheating step, by monitoring and controlling the cooling time and optionally by post-treatment.

Es wurde festgestellt, dass der Zeitraum, in dem die Elemente mit der Behandlungsflüssigkeit bei einer Temperatur unterhalb der unteren Schwellentemperatur in Kontakt sind, unkritisch ist, in dem Sinne, dass die Elemente bis zu 48 Stunden lang in der Behandlungsflüssigkeit gehalten werden können, ohne Schaden zu nehmen.It has been found that the period of time that the elements are in contact with the treatment liquid at a temperature below the lower threshold temperature is not critical, in the sense that the elements can be kept in the treatment liquid for up to 48 hours without damage gain weight.

Kritisch ist der Zeitraum, in welchen die Elemente in der Behandlungsflüssigkeit bei Temperaturen oberhalb der unteren Schwellentemperatur verbringen.The period of time that the elements in the treatment liquid spend at temperatures above the lower threshold temperature is critical.

Sobald die Temperatur über der unteren Schwellentemperatur liegt, beginnt der Glättungsprozess, am Anfang langsam und er wird sehr schnell, je näher die Temperatur der oberen Schwellentemperatur kommt. Die Zeitdauer zum Halten der Elemente in Kontakt mit der Behandlungsflüssigkeit bei einer Temperatur zwischen der unteren Schwellentemperatur und 1°C bis 15°C unter der oberen Schwellentemperatur hängt von der Heizrate ab und kann eingestellt werden. Bevorzugt kann dies über einen Zeitraum von 1 Sekunde bis 20 Minuten aufrechterhalten werden.Once the temperature is above the lower threshold temperature, the smoothing process begins, slow at first and becoming very fast as the temperature gets closer to the upper threshold temperature. The length of time to keep the elements in contact with the treatment liquid at a temperature between the lower threshold temperature and 1°C to 15°C below the upper threshold temperature depends on the heating rate and can be adjusted. Preferably, this can be maintained over a period of 1 second to 20 minutes.

In diesem Temperaturbereich kann die Erwärmung je nach Größe und Form der Elemente, insbesondere je nach Vorhandensein von Kanälen, Löchern, inneren Hohlräumen usw., sehr schnell, schnell oder langsam erfolgen.In this temperature range, depending on the size and shape of the elements, in particular the presence of channels, holes, internal cavities, etc., the heating can take place very quickly, quickly or slowly.

Die Glättung erfolgt sehr schnell nahe der oberen Schwellentemperatur. Daher sollte der Zeitraum zum Halten der Elemente in einem Temperaturbereich zwischen 5 und 0,5°C unter der oberen Schwellentemperatur im Bereich von bis zu 2 Minuten, vorzugsweise 5 Sekunden bis 1 Minute, wie beispielsweise 10 bis 30 Sekunden liegen. Die Glättungszeit hängt von der Wandstärke und der Elementgröße ab und ist bei größeren Teilen länger und bei kleinen Teilen kürzer. Die Zeitdauer hängt auch von der Heizrate während des Aufheizens ab. Der Zeitraum zum Glätten kann bis zu 30 Minuten betragen, beispielsweise 1 Sekunde bis 15 Minuten und beträgt vorzugsweise etwa 20 Sekunden bis 10 Minuten. Je höher die Heizrate, desto kürzer ist die Zeitdauer für die Glättung.Smoothing occurs very quickly near the upper threshold temperature. Therefore, the period of time to hold the elements in a temperature range between 5 and 0.5°C below the upper threshold temperature should be in the range of up to 2 minutes, preferably 5 seconds to 1 minute, such as 10 to 30 seconds. The smoothing time depends on the wall thickness and element size and is longer for larger parts and shorter for small parts. The length of time also depends on the heating rate during heating. The smoothing period can be up to 30 minutes, for example 1 second to 15 minutes, and is preferably about 20 seconds to 10 minutes. The higher the heating rate, the shorter the smoothing time.

Darüber hinaus wurde festgestellt, dass das Inkontaktbringen der zu behandelnden Elemente mit Wasser oder mit der Behandlungsflüssigkeit in einem Vorbehandlungsschritt die Glättungsergebnisse verbessern kann.In addition, it was found that the contacting of the elements to be treated with Water or with the treatment liquid in a pre-treatment step can improve the smoothing results.

Da ein solches Kontaktieren unterhalb der unteren Schwellentemperatur dazu neigt, nicht kritisch zu sein, neigt der Zeitbereich dazu, unkritisch zu sein. Ohne an eine Theorie gebunden zu sein, wird davon ausgegangen, dass durch Halten der Elemente auf einer Temperatur unterhalb der unteren Schwellentemperatur für einige Zeit, beispielsweise mindestens 30 Minuten, beispielsweise 1 bis 24 Stunden in Wasser oder in einem Wasser-Alkohol-Gemisch es den Elementen ermöglicht, Wasser an ihrer Oberfläche zu absorbieren oder einzusaugen. Das in die äußere Oberflächenschicht der Elemente absorbierte oder eingesogene Wasser kann wie ein Puffer wirken, der die Glättungswirkung des Alkohols anpasst, die sehr stark sein kann, so stark, dass er Elemente zerstören kann, wenn die Temperatur über der oberen Schwellentemperatur liegt. Daher kann zur Optimierung der Qualität und der Oberfläche der Elemente ein Vorbehandlungsschritt eine Option sein. Dieser Schritt kann bei jeder Temperatur unterhalb der unteren Schwellentemperatur durchgeführt werden, beispielsweise bei 20°C bis 100°C. Dieser Vorbehandlungsschritt kann auch zum „Vorwärmen“ der Elemente und/oder der Behandlungsflüssigkeit verwendet werden und kann somit zur Beschleunigung des Glättungsschrittes beitragen.Since such contacting below the lower threshold temperature tends not to be critical, the time range tends not to be critical. Without being bound by theory, it is believed that by maintaining the elements at a temperature below the lower threshold temperature for some time, e.g. at least 30 minutes, e.g. 1 to 24 hours in water or in a water-alcohol mixture, the Allows elements to absorb or imbibe water on their surface. The water absorbed or soaked into the outer surface layer of the elements can act as a buffer, adjusting the smoothing effect of the alcohol, which can be very strong, so strong that it can destroy elements when the temperature is above the upper threshold temperature. Therefore, to optimize the quality and finish of the elements, a pre-treatment step can be an option. This step can be performed at any temperature below the lower threshold temperature, for example 20°C to 100°C. This pre-treatment step can also be used to “pre-heat” the elements and/or the treatment liquid and can thus help speed up the smoothing step.

Ein weiterer Parameter des Verfahrens ist die Aufheizrate der Elemente in Schritt a) und/oder Schritt b).Another parameter of the method is the heating rate of the elements in step a) and/or step b).

In Schritt a) ist das Aufheizen unkritisch und viele Varianten sind möglich. Kritischer ist die Aufheizrate in Glättungsschritt b), sollte es eine geben, da sie Einfluss auf die Glättungszeit und die Qualität der Elemente hat. Typische Heizraten beim Erhitzen von Elementen in oder zusammen mit der Behandlungsflüssigkeit, also vorzugsweise im Glättungsschritt b) betragen 0,5°C/min bis 30°C/min, wie 2°C/min bis 10°C/min.In step a) the heating is not critical and many variants are possible. More critical is the heating rate in smoothing step b), if there is one, as it affects the smoothing time and the quality of the elements. Typical heating rates when heating elements in or together with the treatment liquid, ie preferably in the smoothing step b), are 0.5° C./min to 30° C./min, such as 2° C./min to 10° C./min.

Sobald die Glättungsperiode abgeschlossen ist, werden die Elemente optional in Schritt c) abgekühlt.Once the smoothing period is complete, the elements are optionally cooled in step c).

In einigen Ausführungsformen wird im Glättungsschritt b) geheizt, z. B. von ca. der unteren Schwellentemperatur (oder darunter) bis zu einem gewünschten Temperaturwert, der unter der oberen Schwellentemperatur liegt.In some embodiments, smoothing step b) involves heating, e.g. B. from about the lower threshold temperature (or below) to a desired temperature value that is below the upper threshold temperature.

In einigen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im Kühlschritt c) die Polymerelemente auf eine Temperatur von mindestens 5°C unter der oberen Schwellentemperatur, vorzugsweise auf eine Temperatur unter der unteren Schwellentemperatur, abgekühlt.In some embodiments of the method according to the invention, in cooling step c), the polymer elements are cooled to a temperature of at least 5° C. below the upper threshold temperature, preferably to a temperature below the lower threshold temperature.

Bei Verwenden der Behandlungsflüssigkeit der vorliegenden Erfindung kann die Glättung in bevorzugten Ausführungsformen sehr schnell stoppen, wenn die Abkühlung beginnt, d. h. wenn die Elemente bzw. die Behandlungsflüssigkeit auf eine Temperatur von bevorzugt mehr als 5°C unter der oberen Schwellentemperatur abgekühlt werden. Ohne an eine Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, dass die Oberfläche von Elementen mit Wasser getränkt ist, das wie ein Puffer wirkt und verhindert, dass Alkohol außerhalb der Glättungstemperatur oder 5°C darunter reagiert. Da die Glättungsreaktion verzögert und mehr oder weniger gestoppt wird, sobald die Temperatur 5°C unter der oberen Schwellentemperatur liegt, kann der Glättungszeitraum sehr genau bestimmt oder eingestellt werden, so dass vorteilhaft eine optimale Glättung erzielt werden kann.Using the treating liquid of the present invention, in preferred embodiments, smoothing can stop very quickly when cooling starts, i. H. when the elements or the treatment liquid are cooled to a temperature of preferably more than 5°C below the upper threshold temperature. Without being bound by theory, it is believed that the surface of elements is saturated with water, which acts as a buffer and prevents alcohol from reacting outside of the smoothing temperature or 5°C below. Since the smoothing reaction is delayed and more or less stopped as soon as the temperature is 5°C below the upper threshold temperature, the smoothing period can be determined or adjusted very precisely, so that optimal smoothing can advantageously be achieved.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann im Kühlschritt c) die Behandlungsflüssigkeit mit den geglätteten Polymerelementen für einen Zeitraum von 1 Minute bis 48 Stunden gekühlt werden und/oder die Behandlungsflüssigkeit kann zumindest teilweise ersetzt werden durch ein Kühlfluid, wobei das Kühlfluid vorzugsweise Wasser ist.According to a preferred embodiment of the invention, in cooling step c), the treatment liquid with the smoothed polymer elements can be cooled for a period of 1 minute to 48 hours and/or the treatment liquid can be at least partially replaced by a cooling fluid, the cooling fluid preferably being water.

Im Allgemeinen wurde festgestellt, dass bei Verwendung der Behandlungsflüssigkeit der vorliegenden Erfindung der Temperaturbereich zum Glätten zwischen 50°C bis 320°C liegt, wie 120°C bis 180°C. Ein bevorzugter Temperaturbereich beträgt 100°C bis 190°C. Wie bereits erwähnt, hängt dieser Temperaturbereich von der Zusammensetzung der Behandlungsflüssigkeit und dem Polymer ab, aus dem die Elemente aufgebaut sind. Wenn die relative Alkoholmenge hoch ist, ist die Glättungsaktivität der Behandlungsflüssigkeit hoch und die obere Schwellentemperatur niedriger. Wenn die relative Alkoholmenge gering ist, ist der aktive Teil der Behandlungsflüssigkeit gering und Wasser schwächt die Aktivität. In diesem Fall ist die obere Schwellentemperatur höher. Wird die Behandlungsflüssigkeit über einen längeren Zeitraum aufgetragen, erweicht das Element, Konturen können verschwimmen oder empfindliche Teile oder Kanäle können zerstört werden.In general, it has been found that using the treatment liquid of the present invention, the temperature range for smoothing is between 50°C to 320°C, such as 120°C to 180°C. A preferred temperature range is 100°C to 190°C. As already mentioned, this temperature range depends on the composition of the treatment liquid and the polymer from which the elements are made. When the relative amount of alcohol is high, the smoothing activity of the treatment liquid is high and the upper threshold temperature is lower. When the relative amount of alcohol is small, the active part of the treatment liquid is small and water weakens the activity. In this case, the upper threshold temperature is higher. If the treatment liquid is applied over a longer period of time, the element softens, contours can become blurred or sensitive parts or channels can be destroyed.

Wie oben ausgeführt, wird davon ausgegangen, dass die obere Schwellentemperatur vorzugsweise im Bereich der Kristallisationstemperatur des Polymers des zu behandelnden Elements liegt.As stated above, it is considered that the upper threshold temperature is preferably in the range of the crystallization temperature of the polymer of the element to be treated.

Je nach Material der Elemente kann die am besten geeignete Behandlungsflüssigkeit identifiziert werden. Einige Beispiele werden im Folgenden ausführlich beschrieben. Die Form des Elements muss berücksichtigt werden, da filigrane Strukturen empfindlicher zu behandeln sind als einfache Strukturen wie Würfel. Bei komplexen Strukturen kann es bevorzugt sein, kurze Behandlungszeiten zu verwenden. Bei einem Element mit vielen Kanälen, Löchern oder Hohlräumen kann das Glätten der gesamten Oberfläche länger dauern, während bei einem kleinen Element und/oder einem Element mit einfacher Form die Glättung schneller erfolgen kann, beispielsweise innerhalb weniger Sekunden bis zu ca. eine Minute. Darüber hinaus hängt die Anwendungszeit auch von der anfänglichen Oberflächenrauheit ab.Depending on the material of the elements, the most suitable treatment liquid can be identified. Some examples are detailed below. The shape of the item must be taken into account, since filigree structures are more sensitive to handle than simple structures such as cubes. For complex structures, it may be preferable to use short treatment times. A feature with many channels, holes, or cavities may take longer to smooth the entire surface, while a small feature and/or a simple shaped feature may require smoothing, e.g., within a few seconds to about a minute. In addition, the application time also depends on the initial surface roughness.

Zum Beispiel haben Elemente, die durch SLS erhalten wurden, normalerweise eine höhere anfängliche Oberflächenrauheit als Elemente, die durch MJF oder HSS erhalten wurden. Daher kann die Zeit zum Erhalten glatter Oberflächen bei SLS-Elementen länger sein als bei MJF-Elementen.For example, elements obtained by SLS typically have higher initial surface roughness than elements obtained by MJF or HSS. Therefore, the time to obtain smooth surfaces can be longer for SLS elements than for MJF elements.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann in jeder bekannten Vorrichtung, die zum Kontakt von Elementen mit einer Flüssigkeit geeignet ist, durchgeführt werden. Bei Verwendung einer Kammer beispielsweise mit Mikrowellengerät und/oder Ultraschallgerät können die Bedingungen entsprechend angepasst werden.The method of the present invention can be carried out in any known apparatus suitable for contacting elements with a liquid. When using a chamber with a microwave device and/or ultrasound device, for example, the conditions can be adjusted accordingly.

Nach der Behandlung können die Elemente aus der Kammer entnommen und getrocknet oder in einem weiteren Schritt funktionalisiert werden.After treatment, the elements can be removed from the chamber and dried or functionalized in a further step.

Das Trocknen kann erreicht werden, indem die geglätteten Elemente in einem Ofen oder einer Trockenbox gelagert werden, gegebenenfalls unter Verwendung von Mitteln wie einem Ventilator oder anderen bekannten Mitteln, um verbleibende Behandlungsflüssigkeit zu entfernen. Die Trocknungszeit ist nicht kritisch und kann von etwa 5 Minuten bis zu Stunden oder sogar Tagen wie 1 bis 24 Stunden betragen. Alternativ oder in zeitlicher Kombination kann die Trocknung auch in einem Vakuumofen und/oder in einer Unterdruckkammer mit oder ohne zusätzlichem Wärmeeintrag und/oder mit einer Umwälzvorrichtung durchgeführt werden. Solche Vorrichtungen können Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung sein.Drying can be achieved by placing the smoothed elements in an oven or dry box, optionally using means such as a fan or other known means to remove any remaining treatment liquid. The drying time is not critical and can be from about 5 minutes to hours or even days such as 1 to 24 hours. Alternatively or in a combination of times, the drying can also be carried out in a vacuum oven and/or in a vacuum chamber with or without additional heat input and/or with a circulating device. Such devices can be part of the device according to the invention.

In einigen Ausführungsformen wird in mindestens einem Schritt des Verfahrens mindestens ein Funktionalisierungsmittel während oder nach der Behandlung mit der Behandlungsflüssigkeit auf die Polymerelemente aufgebracht.In some embodiments, at least one functionalizing agent is applied to the polymer elements during or after treatment with the treatment liquid in at least one step of the method.

In manchen Ausführungsformen wird während oder nach dem Schritt c) mindestens ein Funktionalisierungsmittel aufgetragen, wobei das Verfahren vorzugsweise ferner einen Schritt d) zum Funktionalisieren der geglätteten Polymerelemente durch Auftragen mindestens eines Funktionalisierungsmittels umfasst.In some embodiments, at least one functionalizing agent is applied during or after step c), the method preferably further comprising a step d) for functionalizing the smoothed polymer elements by applying at least one functionalizing agent.

In einigen Ausführungsformen werden während mindestens einem der Schritte a) bis c) und/oder während des Funktionalisierungsschrittes d) Mittel zum Treiben der Behandlungsflüssigkeit und/oder des Funktionalisierungsmittels verwendet, wobei es sich bei dem Antriebsmittel vorzugsweise um mindestens ein Flügelrad, einen Propeller, eine Vibrationseinheit oder eine Ultraschalleinheit handelt.In some embodiments, means for driving the treatment liquid and/or the functionalizing agent are used during at least one of steps a) to c) and/or during the functionalization step d), the driving means preferably being at least one impeller, a propeller, a Vibration unit or an ultrasonic unit is.

In manchen Ausführungsformen umfasst das Funktionalisierungsmittel mindestens ein Mittel, ausgewählt aus einem Färbemittel, einem Farbstoff, einem Pigment, einer Faser, einem Härtungsmittel, einem Metallpulver, einem Polymerpulver (bevorzugt einem Polyamidpulver, einem Polypropylenpulver, einem TPE-Pulver, einem PET-Pulver, einem PETP-Pulver, einem PBT-Pulver), einem anorganischen Pigment oder Pulver, einem elektrostatischen Entladungsmittel, einem Füllstoff, einer Base, einer Säure, einem Puffersystem, einem Appreturmittel und/oder einem Weichmacher.In some embodiments, the functionalizing agent comprises at least one agent selected from a colorant, a dye, a pigment, a fiber, a curing agent, a metal powder, a polymer powder (preferably a polyamide powder, a polypropylene powder, a TPE powder, a PET powder, a PETP powder, a PBT powder), an inorganic pigment or powder, an electrostatic discharge agent, a filler, a base, an acid, a buffer system, a finisher and/or a plasticizer.

In einigen Ausführungsformen wird im Funktionalisierungsschritt d) ein Färbemittel oder eine Farbstofflösung aufgebracht.In some embodiments, a colorant or a dye solution is applied in the functionalization step d).

In manchen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens wurden die Polymerelemente durch einen Sinter-/Schmelzprozess erhalten, wie beispielsweise durch ein Mehrstrahlschmelzen, einen Multijetfusionprozess (MJF), ein Lasersintern (SLS) oder einen Hochgeschwindigkeitssinterprozess (HSS), einen Binderstrahlprozess, einem Keramik- oder Metallbinderprozess, einem lichtbasierten Prozess wie beispielsweise SLA, DLP, Polyjet oder Multijet oder ein Filamentherstellungsverfahren. In some embodiments of the method according to the invention, the polymer elements were obtained by a sintering/melting process, such as by multi-jet melting, a multi-jet fusion process (MJF), laser sintering (SLS) or a high-speed sintering process (HSS), a binder jet process, a ceramic or metal binder process, a light-based process such as SLA, DLP, Polyjet or Multijet or a filament manufacturing process.

In einigen Ausführungsformen ist das Polymer der Polymerelemente ausgewählt aus einem Polymer oder Copolymer auf Polyamidbasis, einem thermoplastischen Elastomer, wie thermoplastischem Polyurethan (TPU), thermoplastischem Polyamid (TPA), thermoplastischer Copolyesterverbindung (TPC), oder thermoplastische Styrol-Blockcopolymere (TPS), wie Styrol/Ethylen/Butylen/Styrol-Blockcopolymer (SEBS) oder Acrylpolymere wie Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Acrylester-Styrol-Acrylnitril (ASA) oder eins aus PMMA, POM, PC, PEI, ULTEM9085, PSU, PESU, PPSU, PPS, PEK, PEAK, PEEK, PEKK oder Polybutylenterephthalat (PBT) oder einem Copolymer oder einer Mischung davon.In some embodiments, the polymer of the polymer elements is selected from a polymer or copolymer based on polyamide, a thermoplastic elastomer such as thermoplastic polyurethane (TPU), thermoplastic polyamide (TPA), thermoplastic copolyester compound (TPC), or thermoplastic styrene block copolymers (TPS), such as Styrene/ethylene/butylene/styrene block copolymer (SEBS) or acrylic polymers such as acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), acrylester-styrene-acrylonitrile (ASA) or one of PMMA, POM, PC, PEI, ULTEM9085, PSU, PESU, PPSU , PPS, PEK, PEAK, PEEK, PEKK or polybutylene terephthalate (PBT) or a copolymer or a mixture thereof.

In manchen Ausführungsformen ist das Polymer der Polymerelemente ein Polyamid, ausgewählt aus einem aliphatischen, halbaromatischen oder aromatischen Polyamid, wie Polyamid 12 (PA12), Polyamid 6 (PA6), Polyamid 6.6 (PA6.6), Polyamid 11 (PA11), PA 4.6 (PA4.6), Polyamid 612 (PA612), Polyphthalamid (PPA); ein thermoplastisches Polyamid oder Copolyamid oder ein gemischtes oder gefülltes Polyamid oder Copolymere, Mischungen oder Mischungen davon.In some embodiments, the polymer of the polymer elements is a polyamide selected from an aliphatic, semi-aromatic or aromatic polyamide such as polyamide 12 (PA12), Polyamide 6 (PA6), Polyamide 6.6 (PA6.6), Polyamide 11 (PA11), PA 4.6 (PA4.6), Polyamide 612 (PA612), Polyphthalamide (PPA); a thermoplastic polyamide or copolyamide, or a blended or filled polyamide, or copolymers, blends, or blends thereof.

In einigen Ausführungsformen des Verfahrens wird die Behandlungsflüssigkeit aufgetragen, bis die Oberflächenrauheit der Polymerelemente um 1 µm bis 20 µm verringert ist.In some embodiments of the method, the treatment liquid is applied until the surface roughness of the polymer elements is reduced by 1 μm to 20 μm.

Die Behandlung von Polymer-Elementen mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung kann in jeder geeigneten Vorrichtung erfolgen.The treatment of polymer elements by the method of the present invention can be carried out in any suitable apparatus.

Die Polymerelemente können beispielsweise in einer Vorrichtung wie in der vorliegenden Anmeldung beansprucht und wie in 1 gezeigt behandelt werden, die eine Kammer oder Prozesskammer mit einem optionalen Deckel, mindestens einen Innenbehälter zur Aufnahme der Polymerelemente und der Behandlungsflüssigkeit umfasst, und Mittel zur Temperatursteuerung, wobei die Vorrichtung vorzugsweise ferner mindestens eine von einer Umwälzvorrichtung, einer Heizvorrichtung und/oder einem Kühlmitteltank umfasst, der ein Kühlfluid umfasst. Dieses Gerät wird im Folgenden und im Beispiel näher beschrieben und erläutert.The polymer elements can be used, for example, in a device as claimed in the present application and as in 1 shown to be treated, comprising a chamber or process chamber with an optional lid, at least one inner container for containing the polymer elements and the treatment liquid, and means for temperature control, the device preferably further comprising at least one of a circulating device, a heating device and/or a coolant tank , which comprises a cooling fluid. This device is described and explained in more detail below and in the example.

Zum Auftragen des Wasser-Alkohol-Gemisches, beispielsweise eines Wasser-Ethanol-Gemischs, kann eine Kammer, etwa ein Druckbehälter, verwendet werden.A chamber, such as a pressure vessel, may be used to apply the water-alcohol mixture, for example a water-ethanol mixture.

Die Kammer ist mit einer absenkbaren Plattform zum Positionieren der Elemente ausgestattet. Die Anordnung der Elemente kann in beliebiger Form erfolgen, beispielsweise können die Elemente mittels Aufhängemittel unter der Plattform aufgehängt werden und/oder können auf einer Plattform angeordnet sein, beispielsweise als Schüttgut in einem Loch- oder Schlitzbehälter oder auf einem Gitter. Im Folgenden werden Möglichkeiten der bauteilspezifischen Lagerung bzw. der unterschiedlichen Klemm- und Aufhängungsvarianten beschrieben. Der Vorteil besteht darin, dass die Verwendung einer Behandlungsflüssigkeit der vorliegenden Erfindung die Elemente fließen lässt und sie behandelt werden können, ohne aneinander zu haften.The chamber is equipped with a lowerable platform for positioning the elements. The elements can be arranged in any form, for example the elements can be suspended under the platform by means of suspension means and/or can be arranged on a platform, for example as bulk material in a perforated or slotted container or on a grid. In the following, options for component-specific storage and the different clamping and suspension variants are described. The advantage is that using a treatment liquid of the present invention allows the members to flow and they can be treated without sticking to each other.

Zur Umwälzung der Behandlungsflüssigkeit kann es sinnvoll sein, eine Rührvorrichtung, wie einen Verteiler, ein Flügelrad oder einen Turbulator zu verwenden.To circulate the treatment liquid, it can be useful to use a stirring device such as a distributor, an impeller or a turbulator.

Zum Rühren oder Rühren geeignete Vorrichtungen wie Rührstäbe, Impeller etc. sind dem Fachmann bekannt. Jedes Mittel, das in einer Vorrichtung oder einem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, muss gegenüber der Behandlungsflüssigkeit chemisch beständig sein und sollte den verwendeten Temperaturen standhalten, beispielsweise von mehr als 170°C, wenn die obere Schwellentemperatur hoch ist.Devices suitable for stirring or stirring, such as stirring rods, impellers, etc., are known to the person skilled in the art. Any agent used in an apparatus or method of the present invention must be chemically resistant to the treatment liquid and should withstand the temperatures used, for example in excess of 170°C when the upper threshold temperature is high.

Steuermechanismen sind dem Fachmann bekannt und können elektrisch, pneumatisch, hydraulisch oder eine andere Antriebsart sein.Control mechanisms are known to those skilled in the art and may be electric, pneumatic, hydraulic, or some other type of drive.

Die Plattform mit den Elementen bleibt während der eingestellten Prozesszeit in der Behandlungsflüssigkeit.The platform with the elements remains in the treatment liquid for the set process time.

Einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind vorstehend und/oder unten umrissen.Some embodiments of the present invention are outlined above and/or below.

Jeder beschriebene Schritt kann mit anderen Ausführungsformen kombiniert werden, solange kein Widerspruch besteht und es der Kontext zulässt.Each described step can be combined with other embodiments as long as there is no contradiction and the context allows it.

Es ist auch möglich, innerhalb der Kammer zwei oder mehr Behälter mit Flüssigkeiten zu versorgen.It is also possible to supply liquids to two or more containers within the chamber.

Diese Behälter sind vorzugsweise oben offen. Eine Flüssigkeit ist beispielsweise die Behandlungsflüssigkeit zum Glätten der Elemente bei erhöhter Temperatur, beispielsweise ein Wasser-Ethanol-Gemisch. Die zweite Flüssigkeit kann ein prozesshemmendes Mittel oder ein inertes Lösungsmittel wie Glycerin oder Wasser oder ein Funktionalisierungsmittel wie ein Färbemittel oder Farbstoff sein. Ein mechanischer Manipulator wie beispielsweise ein Portalkran kann vorgesehen sein, um die Elemente zwischen den beiden Containern entsprechend der Prozessbeschreibung zu transportieren.These containers are preferably open at the top. A liquid is, for example, the treatment liquid for smoothing the elements at elevated temperature, for example a water-ethanol mixture. The second liquid can be a process retardant or an inert solvent such as glycerin or water, or a functionalizing agent such as a colorant or dye. A mechanical manipulator such as a gantry crane can be provided to transport the items between the two containers according to the process description.

Das Verfahren zum Behandeln von Elementen gemäß der vorliegenden Erfindung kann ferner Schritte zum Funktionalisieren der Elemente umfassen.The method of treating elements according to the present invention may further include steps of functionalizing the elements.

Vorzugsweise kann in mindestens einem Schritt während oder nach der Behandlung mit der Behandlungsflüssigkeit mindestens ein Funktionalisierungsmittel auf die Polymerelemente aufgebracht werden. Besonders bevorzugt kann während oder nach dem Schritt c) mindestens ein Funktionalisierungsmittel aufgetragen werden, wobei das Verfahren vorzugsweise ferner einen Schritt d) zum Funktionalisieren der geglätteten Polymerelemente durch Auftragen mindestens eines Funktionalisierungsmittels umfassen kann.At least one functionalizing agent can preferably be applied to the polymer elements in at least one step during or after the treatment with the treatment liquid. At least one functionalizing agent can particularly preferably be applied during or after step c), in which case the method can preferably also include a step d) for functionalizing the smoothed polymer elements by applying at least one functionalizing agent.

Während mindestens einem der Schritte a) bis c) und/oder während des Funktionalisierungsschritts d) können Mittel zum Treiben der Behandlungsflüssigkeit und/oder des Funktionalisierungsmittels verwendet werden, wobei es sich bei dem Antriebsmittel vorzugsweise um mindestens ein Flügelrad, eine Mikrowelleneinheit oder eine Ultraschalleinheit handelt.During at least one of steps a) to c) and/or during the functionalization step d), means for driving the treatment liquid and/or the functionalizing agent can be used, which is Drive means is preferably at least one impeller, a microwave unit or an ultrasonic unit.

Das Funktionalisierungsmittel kann mindestens ein Mittel umfassen, ausgewählt aus einem Färbemittel, einem Farbstoff, einem Pigment, einer Faser, einem Härtungsmittel, einem Metallpulver, einem Polymerpulver, einem anorganischen Pigment oder Pulver, einem elektrostatischen Entladungsmittel, einem Füllstoff, u. a. Base, einem Appreturmittel und/oder einem Weichmacher.The functionalizing agent may comprise at least one agent selected from a colorant, a dye, a pigment, a fiber, a curing agent, a metal powder, a polymer powder, an inorganic pigment or powder, an electrostatic discharge agent, a filler, and others. Base, a finishing agent and/or a plasticizer.

Vorzugsweise kann in dem Funktionalisierungsschritt d) eine Färbemittel- oder Farbstofflösung aufgebracht werden.A colorant or dye solution can preferably be applied in the functionalization step d).

Es hat sich gezeigt, dass durch Steuerung von Prozesstemperatur und Prozesszeit mechanische oder dynamische Eigenschaften von Polymerelementen, die mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung behandelt werden, kontrolliert verändert werden können, eine solche Prozesssteuerung kann sich auch auf die Mikrooberfläche auswirken oder die Optionen für Nachbehandlungsprozesse.It has been found that by controlling process temperature and process time, mechanical or dynamic properties of polymer elements treated with the method of the present invention can be altered in a controlled manner, such process control can also affect the microsurface or the options for post-treatment processes.

So kann durch entsprechende Prozessführung eine matte Oberfläche mit sehr glatten Oberflächenwerten erzeugt werden. Bei der Nachbehandlung der Elemente wie Beschichten, Verzinken, Kleben oder anderen Nachbehandlungsschritten kann ein so durchgeführter Prozess Vorteile hinsichtlich der Haftung bringen, indem unter anderem die Oberflächenspannung der Polymerelementoberfläche für den jeweiligen Vorgang.A matt surface with very smooth surface values can be produced by appropriate process control. In the post-treatment of the elements such as coating, galvanizing, gluing or other post-treatment steps, a process carried out in this way can bring advantages in terms of adhesion, by, among other things, reducing the surface tension of the polymer element surface for the respective process.

In den meisten Fällen wird ein Element derart mit Behandlungsflüssigkeit behandelt, dass die gesamte Oberfläche mit Behandlungsflüssigkeit in Kontakt kommt und somit geglättet wird.In most cases, an element is treated with treatment liquid in such a way that the entire surface comes into contact with treatment liquid and is thus smoothed.

Soll nur ein Teil, oder Abschnitt, eines Elements geglättet werden, darf nur dieser Teil mit der Behandlungsflüssigkeit in Berührung kommen. Dies kann erreicht werden, indem der Teil des Elements, der unbehandelt bleiben soll, vom Kontakt mit der Behandlungsflüssigkeit ausgeschlossen wird und/oder indem er vor einem Kontakt mit der Behandlungsflüssigkeit geschützt wird, beispielsweise durch Aufbringen einer Schutzschicht auf den Teil des Elements, der unbehandelt bleibt, beispielsweise durch Aufbringen einer Schicht, wie einer Wachsschicht oder einer Silikonschicht, insbesondere einer Abziehschicht.If only a part, or section, of an element is to be smoothed, only this part may come into contact with the treatment liquid. This can be achieved by excluding the part of the element which is to remain untreated from contact with the treatment liquid and/or by protecting it from contact with the treatment liquid, for example by applying a protective layer to the part of the element which is to be untreated remains, for example by applying a layer such as a layer of wax or a layer of silicone, in particular a peel-off layer.

Ein weiterer Vorteil hat sich für Elemente herausgestellt, die Carbon Black enthalten und daher eine schwarze oder graue Oberfläche aufweisen und schwer einzufärben sind. Carbon Black ist prozessbedingt in Elementen enthalten, welche beispielsweise durch einen MJF- oder HSS- Prozess erhalten werden oder auch in Elementen, welche in speziellen SLS-Verfahren geformt werden. Es scheint, dass eine polare Flüssigkeit wie Wasser oder eine Salzlösung, beispielsweise eine wässrige Lösung, die 1 bis 20 Gew.-% eines Salzes wie NaCl oder Na2CO3 enthält, von den Elementen aufgesaugt wird und Carbon Black im Inneren oder aus dem Inneren des Elements verdrängt. Die Oberfläche wird weißlich oder hellgrau und lässt sich leichter und effizienter einfärben als schwarze oder dunkelgraue Elemente.Another benefit has been found for elements that contain carbon black and therefore have a black or gray finish and are difficult to color. Due to the process, carbon black is contained in elements that are obtained, for example, through an MJF or HSS process or in elements that are formed in special SLS processes. It appears that a polar liquid such as water or a salt solution, for example an aqueous solution containing 1 to 20% by weight of a salt such as NaCl or Na 2 CO 3 , is imbibed by the elements and carbon black inside or out of the displaced inside the element. The surface becomes whitish or light gray and can be colored more easily and efficiently than black or dark gray elements.

Ein Weißwerden tritt insbesondere bei einer Temperatur oberhalb der Kristallinitätstemperatur des Polymers auf. Somit können in einer Ausführungsform Polymerelemente, die durch additive Fertigung erhalten wurden, die Carbon Black umfassen, mit Wasser oder einer wässrigen Salzlösung bei einer Temperatur im Bereich von 130°C bis 175°C behandelt werden.In particular, whitening occurs at a temperature above the crystallinity temperature of the polymer. Thus, in one embodiment, polymer elements obtained by additive manufacturing that include carbon black can be treated with water or an aqueous salt solution at a temperature ranging from 130°C to 175°C.

Noch besser ist, dass Elemente mit einer weißen oder hellgrauen Oberfläche, die nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung behandelt wurden, gefärbt werden können, da die Oberfläche nach der Behandlung glatt, aber nicht dicht oder komprimiert ist.Even better, elements with a white or light gray surface treated by the process of the present invention can be colored since the surface is smooth after treatment, but not dense or compressed.

Die Elemente können in bekannter Weise mit jeder Art von Farbstoffen gefärbt werden, die zum Färben solcher Polymere verwendet werden. Wenn ein in der Behandlungsflüssigkeit löslicher Farbstoff verwendet wird, können Glätten und Färben in einem Schritt durchgeführt werden. Wenn ein Farbstoff in dem als Behandlungsflüssigkeit verwendeten Alkohol nicht löslich ist, kann ein Lösungsvermittler für den Farbstoff zugegeben werden, wie beispielsweise ein organisches Lösungsmittel.The elements can be colored in a known manner with any of the types of dyes used to color such polymers. When a dye soluble in the treatment liquid is used, smoothing and coloring can be performed in one step. When a dye is not soluble in the alcohol used as a treating liquid, a solubilizer for the dye, such as an organic solvent, may be added.

Es wurde festgestellt, dass eine Behandlung von Elementen, die Carbon Black enthalten, mit Salz, wie beispielsweise Kochsalz, wie oben beschrieben, im Allgemeinen verwendet werden kann, um die Farbe zu verbessern.It has been found that treatment of elements containing carbon black with salt, such as table salt, as described above can generally be used to improve color.

Dieser Schritt kann ohne einen Glättungsschritt oder ein Glättungsverfahren oder mit oder nach anderen Glättungsverfahren durchgeführt werden.This step can be performed without a smoothing step or process, or with or after other smoothing processes.

Beispiele für Farbstoffe, die im Verfahren der vorliegenden Erfindung nützlich sind, sind Säurefarbstoffe, basische Farbstoffe, Reaktionsfarbstoffe, Schwefelfarbstoffe, Dispersionsfarbstoffe, Metallkomplexfarbstoffe usw. und Mischungen davon.Examples of dyes useful in the method of the present invention are acid dyes, basic dyes, reactive dyes, sulfur dyes, disperse dyes, metal complex dyes, etc. and mixtures thereof.

Die Elemente können in Farbtönen, Nuancen, Tönungen und Schattierungen eingefärbt werden.The elements can be colored in hues, nuances, tints and shades.

Die durch Behandlung gemäß der vorliegenden Erfindung erhaltene Elemente haben eine glatte Oberfläche, die aushärtet und mechanisch fest ist und jede Farbe haben kann, wie eine weiße oder schwarze Farbe oder einen Farbton, der nach Wunsch durch Färben erhalten werden kann.The elements obtained by treatment according to the present invention have a smooth surface that hardens and is mechanically strong and can be of any color, such as white or black, or a tint that can be obtained by coloring if desired.

Diese Elemente können so verwendet werden, wie sie sind, sie können bis zu ihrer Verwendung gelagert werden, oder sie können mit einer funktionalisierenden Lösung weiter behandelt werden, um die Eigenschaften zu verbessern oder zu verändern und/oder um die Oberfläche des Elements härter oder glänzender zu machen oder sie mehr brillant oder texturiert zu gestalten. Es hat sich gezeigt, dass Elemente, die mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung behandelt wurden, bei niedrigeren Temperaturen gefärbt werden können als Elemente des Standes der Technik, beispielsweise bei weniger als 100°C und trotzdem eine brillante, gleichmäßige Oberfläche erhalten werden kann. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass beim Färben von Elementen der vorliegenden Erfindung weniger Farbstoff erforderlich ist und kein Druck ausgeübt werden muss. Ohne an eine Theorie gebunden zu sein, wird davon ausgegangen, dass bei der Verwendung mechanischer Mittel zum Glätten einer Oberfläche eines Elements eine Verdichtung oder ein Verschließen von Poren und Zellen an der Oberfläche auftreten kann, während die Oberfläche von Elementen, die mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung geglättet wurden, nicht verdichtet werden. Daher nehmen Elemente, die durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung geglättet wurden, den Farbstoff leichter aus einer Farbstofflösung auf, es sind kein Druck oder hohe Temperaturen erforderlich und die Oberfläche nimmt den Farbstoff auf, selbst wenn die Farbstofflösung nicht übersättigt ist.These elements can be used as is, they can be stored until use, or they can be further treated with a functionalizing solution to improve or change the properties and/or to make the surface of the element harder or shinier to make them more brilliant or textured. It has been found that elements treated by the process of the present invention can be dyed at lower temperatures than prior art elements, for example less than 100°C, and still obtain a brilliant, uniform surface. In addition, it has been found that when coloring elements of the present invention, less dye is required and no pressure is required. Without being bound by theory, it is believed that when mechanical means are used to smooth a surface of an element, densification or closure of pores and cells at the surface may occur while the surface of elements finished by the process of have been smoothed according to the present invention are not compacted. Therefore, elements smoothed by the process of the present invention accept dye more easily from a dye solution, no pressure or high temperatures are required, and the surface accepts the dye even when the dye solution is not oversaturated.

Dadurch können auch mit weniger konzentrierten Farbstofflösungen gute und reproduzierbare Ergebnisse erzielt werden.As a result, good and reproducible results can also be achieved with less concentrated dye solutions.

Darüber hinaus kann ein Glätten und Färben von Elementen gleichzeitig oder unabhängig in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden, was das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft sehr vielseitig macht.In addition, smoothing and coloring of elements can be carried out simultaneously or independently in any order, which advantageously makes the method according to the invention very versatile.

In einer Ausführungsform werden Elemente zuerst geglättet und dann gefärbt, in einer anderen Ausführungsform werden Elemente zuerst gefärbt und dann geglättet. Das Färben kann in derselben Prozesslinie wie das Glätten erfolgen oder Elemente können geglättet, gelagert und gefärbt werden, wenn gewünscht oder erforderlich. Somit können Färben und Glätten unabhängig voneinander durchgeführt werden.In one embodiment elements are first smoothed and then colored, in another embodiment elements are first colored and then smoothed. Coloring can be done in the same process line as smoothing, or elements can be smoothed, stored and colored if desired or required. Thus, coloring and smoothing can be performed independently.

Elemente, insbesondere weiße Elemente, die nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung behandelt wurden, haben eine glatte Oberfläche, die mit üblichen Färbeverfahren gefärbt werden kann. Diese Elemente können aufgrund ihrer glatten weißen Oberfläche, die nicht durch mechanische Behandlung verdichtet wurde, in vielen verschiedenen Tönen eingefärbt werden.Elements, particularly white elements, treated by the process of the present invention have a smooth surface that can be tinted using conventional staining techniques. These elements can be colored in many different tones due to their smooth white surface, which has not been densified by mechanical treatment.

Falls ein Herstellungsverfahren auf Pulverbasis zur Herstellung der Elemente verwendet wurde, besteht ein wesentlicher Vorteil des durch die vorliegende Erfindung bereitgestellten Verfahrens darin, dass die Oberfläche glatt ist und kein oder kaum Pulver enthält, da jegliches Pulver, das nach der additiven Fertigung auf der Oberfläche verbleibt, durch die erfindungsgemäße Behandlung entfernt oder geschmolzen oder verschmolzen wird.If a powder-based manufacturing process was used to fabricate the elements, a key advantage of the process provided by the present invention is that the surface is smooth and contains little or no powder as any powder left on the surface after additive manufacturing , is removed or melted or fused by the treatment according to the invention.

Ein weiterer Vorteil ist die mechanische Festigkeit, insbesondere die Dauerfestigkeit der Elemente.Another advantage is the mechanical strength, especially the fatigue strength of the elements.

Ohne an eine Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, dass durch die Behandlung von Elementen mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung Grenzspannungen reduziert werden und Molekülketten umgeordnet oder umstrukturiert werden mit dem Ergebnis einer glatteren und stärkeren Oberfläche.Without being bound by theory, it is believed that by treating elements with the method of the present invention, interfacial stresses are reduced and molecular chains are rearranged or restructured, resulting in a smoother and stronger surface.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ermöglicht nicht nur das Glätten, sondern auch die Funktionalisierung von Elementen, um ihre Eigenschaften wie Glanz, Textur, mechanische Festigkeit, elektrische Eigenschaften wie elektrostatische Aufladung usw. zu verbessern.The process of the present invention allows not only smoothing but also functionalization of elements to improve their properties such as gloss, texture, mechanical strength, electrical properties such as electrostatic charge, etc.

Dies wird z. B. erreicht, indem die Elemente mit einem Funktionalisierungsmittel zusammen mit der Behandlungsflüssigkeit oder direkt nach der Behandlung mit der Behandlungsflüssigkeit kontaktiert werden, solange die Oberfläche des Elements noch weich ist.This will e.g. B. achieved by contacting the elements with a functionalizing agent together with the treatment liquid or directly after treatment with the treatment liquid while the surface of the element is still soft.

Eine Funktionalisierungslösung oder ein Funktionalisierungsmittel kann entweder zusammen mit der Behandlungsflüssigkeit auf das Element aufgebracht werden oder auf das Element, das nach Aufbringen der Behandlungsflüssigkeit erhalten wird.A functionalization solution or agent can be applied to the element either together with the treatment liquid or to the element obtained after application of the treatment liquid.

Ein Funktionalisierungsmittel ist jedes Mittel, das der Oberfläche positive Eigenschaften wie Aussehen, Farbe und/oder Textur verleiht.A functionalizing agent is any agent that imparts positive properties such as appearance, color and/or texture to the surface.

Ein Funktionalisierungsmittel kann für eine harte und/oder glänzende Oberfläche sorgen, eine tiefschwarze Oberfläche oder eine Oberfläche in einem gewünschten Farbton, eine spezielle Struktur der Oberfläche, eine metallisierte Oberfläche, die optional nachverzinkt werden kann, also eine Grundierungsschicht für die Verzinkung, oder eine Oberfläche, die elektrostatische Aufladung vermeidet. Das Funktionalisierungsmittel kann auch Fasern, Pulver oder andere Verstärkungsmittel umfassen, die entweder zu einer verstärkten Schicht und/oder zu einer texturierten Schicht führen können. Es ist auch möglich, einen Weichmacher als Funktionalisierungsmittel zu verwenden, um für eine glatte und weiche Oberfläche zu sorgen. Diese Funktionalisierungsmittel können wie dem Fachmann bekannt verwendet werden, d. h. in Konzentrationen, bei Temperaturen und in Zeiträumen, die üblicherweise für solche Mittel verwendet werden. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, solche Funktionalisierungsmittel zu verwenden und auf einfache Weise funktionalisierte Oberflächen bereitzustellen. Somit ist das Verfahren der vorliegenden Erfindung sehr vielseitig und ermöglicht die Erzeugung unterschiedlicher Oberflächen.A functionalizing agent can provide a hard and/or glossy surface, a deep black surface or a surface in a desired shade, a special structure of the surface, a metallized surface, the can optionally be post-galvanized, i.e. a primer layer for galvanizing, or a surface that avoids electrostatic charging. The functionalizing agent may also include fibers, powders, or other reinforcing agents that can result in either a reinforced layer and/or a textured layer. It is also possible to use a plasticizer as a functionalizing agent to provide a smooth and soft surface. These functionalizing agents can be used in a manner known to those skilled in the art, ie, at concentrations, at temperatures, and for times typically employed for such agents. The method of the present invention makes it possible to use such functionalizing agents and to provide functionalized surfaces in a simple manner. Thus, the method of the present invention is very versatile and allows the creation of different surfaces.

Zur Applikation kann das Funktionalisierungsmittel entweder in der Behandlungsflüssigkeit, enthaltend Wasser und mindestens einen Alkohol und gegebenenfalls ein zusätzliches Lösungsmittel, gelöst oder in einem anderen Lösungsmittel gelöst und zusammen mit der Behandlungsflüssigkeit aufgebracht werden.For application, the functionalizing agent can either be dissolved in the treatment liquid containing water and at least one alcohol and optionally an additional solvent, or dissolved in another solvent and applied together with the treatment liquid.

Es ist auch möglich (also von der vorliegenden Erfindung als Ausführungsform umfasst), eine Lösung des Funktionalisierungsmittels kurz nach dem Glättungsschritt, beispielsweise innerhalb von 1 bis 20 Minuten nach dem Glättungsschritt, aufzutragen. Es ist auch möglich, ein Funktionalisierungsmittel in Pulverform, entweder in der Behandlungsflüssigkeit dispergiert oder als getrennte Dispersion zusammen mit der Behandlungsflüssigkeit oder nach dem Auftragen der Behandlungsflüssigkeit, aufzubringen, solange die Oberfläche des Elements noch weich oder klebrig ist. Beispielsweise kann eine Dispersion aus Behandlungsflüssigkeit und pulverförmigem Funktionalisierungsmittel verwendet werden.It is also possible (ie included as an embodiment of the present invention) to apply a solution of the functionalizing agent shortly after the smoothing step, for example within 1 to 20 minutes after the smoothing step. It is also possible to apply a functionalizing agent in powder form, either dispersed in the treatment liquid or as a separate dispersion together with the treatment liquid or after application of the treatment liquid, while the surface of the element is still soft or tacky. For example, a dispersion of treatment liquid and powdered functionalizing agent can be used.

Es hat sich gezeigt, dass bei Verwendung eines Pulvers, beispielsweise eines Metallpulvers, die Möglichkeit besteht, eine Verdampfungskammer mit einer Mikrowelleneinheit und/oder einer Ultraschalleinheit für den Kontaktierungsschritt mit Lösungsmitteldampf zu verwenden.It has been found that when using a powder, for example a metal powder, there is the possibility of using an evaporation chamber with a microwave unit and/or an ultrasonic unit for the solvent vapor contacting step.

Insbesondere Metallpulver mit Partikeln im Nanometerbereich können in hoher Dichte und mit hoher Gleichmäßigkeit durch Mikrowellen und/oder Ultraschallwellen verteilt werden. Mikrowellen und/oder Ultraschallwellen sorgen dafür, dass der entstehende Dampf die Oberfläche glättet und das Funktionalisierungsmittel sehr gleichmäßig verteilt. Eine andere Möglichkeit besteht darin, Funktionalisierungsmittel zusammen mit oder nach Behandlung mit Behandlungsmittel in flüssiger/flüssiger/dispergierter Form aufzubringen. Beispielsweise kann das Funktionalisierungsmittel in flüssiger Form in einem Behälter bereitgestellt werden und die Elemente können darin eingetaucht werden.In particular, metal powders with particles in the nanometer range can be distributed in high density and with high uniformity using microwaves and/or ultrasonic waves. Microwaves and/or ultrasonic waves ensure that the resulting steam smoothes the surface and distributes the functionalizing agent very evenly. Another possibility is to apply functionalizing agent in liquid/liquid/dispersed form together with or after treatment with treating agent. For example, the functionalizing agent can be provided in liquid form in a container and the elements can be immersed therein.

Da das Verfahren der vorliegenden Erfindung zu Elementen mit einer geglätteten Oberfläche führt, ohne die Oberflächenschicht zu verdichten, können diese Elemente mit guten Ergebnissen mit Säurefarbstoffen, Dispersionsfarbstoffen, Schwefelfarbstoffen oder anderen Farbstoffen gefärbt werden, die zum Färben von Polymeren bekannt sind, die für additive Herstellungsverfahren verwendet werden, wie Polyamid.Because the process of the present invention results in elements with a smoothed surface without densifying the surface layer, these elements can be dyed with good results with acid dyes, disperse dyes, sulfur dyes, or other dyes known for dyeing polymers used in additive manufacturing processes are used, such as polyamide.

Somit wird eine gefärbte und glatte Oberfläche mit hoher Qualität erhalten. Beispiele für Farbstoffe, die zum Färben von Polyamid geeignet sind, sind C.1.. Säurerote Farbstoffe, C.l. Säureblau-Farbstoffe, C.l. Säuregelbe Farbstoffe, C.l. Säureschwarze Farbstoffe, C.l. Acid Orange Farbstoffe oder Mischungen davon, wie C.l. Acid Red 1 , C.1. Acid Red 138, C.1. Acid Red 52, C.1. Acid Blue 40, Nylason Red N-2RBL oder Mischungen davon. Die Säurefarbstoffe können beispielsweise in einer Konzentration von 0,01 Gew.-% bis 7,5 Gew.-% eingesetzt werden. Da die durch die erfindungsgemäße Behandlung erhaltenen Elemente eine glatte Oberfläche ohne mechanische Verdichtung aufweisen, kann die Temperatur zum Färben niedriger sein als bei Elementen, die mit Verfahren des Standes der Technik erhalten wurden. Es wurde beispielsweise erkannt, dass das Färben bei einer Temperatur von 40°C bis 130°C durchgeführt werden kann. Die Färbezeit kann im Bereich von 10 bis 180 Minuten liegen.Thus, a high quality colored and smooth surface is obtained. Examples of dyes suitable for dyeing polyamide are C.1.. Acid Red dyes, C.I. Acid Blue Dyes, C.I. Acid Yellow Dyes, C.I. Acid Black Dyes, C.I. Acid Orange dyes or mixtures thereof such as C.I. Acid Red 1 , C.1. Acid Red 138, C.1. Acid Red 52, C.1. Acid Blue 40, Nylason Red N-2RBL or mixtures thereof. The acid dyes can be used, for example, in a concentration of 0.01% by weight to 7.5% by weight. Since the elements obtained by the treatment according to the invention have a smooth surface without mechanical compaction, the temperature for coloring can be lower than for elements obtained with prior art processes. For example, it has been recognized that dyeing can be carried out at a temperature of from 40°C to 130°C. The staining time can range from 10 to 180 minutes.

Im Allgemeinen wird das Element nach Abschluss der Behandlungsschritte a) bis c) aus der Vorrichtung genommen und getrocknet.In general, after the treatment steps a) to c) have been completed, the element is removed from the device and dried.

Jegliche verbleibende Flüssigkeit sollte entfernt werden und das Polymerelement kann wie dem Fachmann bekannt getrocknet werden, beispielsweise indem das Polymerelement einfach an der Luft belassen wird oder durch Erhitzen, unter Verwendung eines Luftstroms oder Jetstreams oder jedes anderen üblicherweise verwendeten Mittels zum Trocknen von Polymerelementen.Any remaining liquid should be removed and the polymeric element can be dried as known in the art, for example by simply leaving the polymeric element in the air or by heating, using an air stream or jet stream or any other means commonly used for drying polymeric elements.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung glättet die Oberfläche von Elementen, die durch ein additives Herstellungsverfahren unter Verwendung von Baumaterial in Pulverform erhalten wurden, wobei die Elemente eine Rauheit Ra der Oberfläche der Elemente vor der Behandlung im Bereich von bis zu 20 µm aufweisen, wie 1 µm bis 15 µm.The method of the present invention smoothens the surface of elements obtained by an additive manufacturing process using building material in powder form, the elements having a roughness R a of the surface of the elements before treatment in the range of up to 20 µm, such as 1 µm to 15 µm.

Durch die Behandlung gemäß der vorliegenden Erfindung können die Elemente geglättet werden, um die Rauheit um bis zu 15 µm, wie 5 µm bis 10 µm, zu verringern, so dass die Rauheit nach der Behandlung beispielsweise im Bereich von bis zu 10 µm liegt, wie 0,3 µm bis 6 µm, beispielsweise 1 µm bis 4 µm. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Behandlungsflüssigkeit aufgetragen werden, bis die Oberflächenrauheit der Polymerelemente um 1 µm bis 20 µm verringert ist.By treatment according to the present invention, the elements can be smoothed to reduce roughness by up to 15 µm, such as 5 µm to 10 µm, such that the roughness after treatment is in the range of up to 10 µm, e.g 0.3 µm to 6 µm, for example 1 µm to 4 µm. According to a preferred embodiment of the invention, the treatment liquid can be applied until the surface roughness of the polymer elements is reduced by 1 μm to 20 μm.

Eine weitere Reduzierung der Rauheit kann durch mehr als einen Behandlungsdurchgang erreicht werden.A further reduction in roughness can be achieved by more than one treatment pass.

Der Glättungseffekt kann mit oder ohne mechanische Vorbehandlung erzielt werden. Darüber hinaus weist das erfindungsgemäße Verfahren weitere Vorteile auf, da die Schritte einfach durchgeführt und zumindest teilweise automatisiert werden können.The smoothing effect can be achieved with or without mechanical pre-treatment. In addition, the method according to the invention has further advantages, since the steps can be carried out easily and can be at least partially automated.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann nach der Behandlung von Elementen mit der Behandlungsflüssigkeit ein mechanischer Schritt durchgeführt werden, solange die Oberfläche der Elemente noch weich ist.In a further embodiment of the present invention, a mechanical step can be carried out after the elements have been treated with the treatment liquid while the surface of the elements is still soft.

In einigen Fällen kann eine Behandlung mit Glaskugeln oder Jetstream und/oder Open-Air-Plasma die Oberfläche weiter glätten.In some cases, treatment with glass beads or jet stream and/or open air plasma can further smooth the surface.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann optional einen weiteren Schritt umfassen - einen Nachbearbeitungsschritt, bei dem Elemente, die einer Behandlung mit einer Behandlungsflüssigkeit unterzogen wurden, mit einer Nachbearbeitungszusammensetzung in Kontakt gebracht werden, die ein Färbemittel sein kann, wie beispielsweise Wasser oder eine wässrige Lösung, sofort oder bis zu 25 Minuten nach der Behandlung.The method of the present invention may optionally include a further step - a post-processing step in which elements which have been treated with a treatment liquid are contacted with a post-processing composition which may be a colorant such as water or an aqueous solution, immediately or up to 25 minutes after treatment.

Der Kontakt mit Wasser oder einer wässrigen Lösung sorgt für eine schnelle Erstarrung der Oberfläche und vermeidet somit ein Verkleben von Elementen und eine Beschädigung der Oberfläche. Die Zusammensetzung der wässrigen Lösung ist nicht kritisch, solange sie die Elemente bzw. deren Oberfläche nicht nachteilig beeinflusst. Als wässrige Lösung eignet sich beispielsweise eine Mischung aus Wasser und einem mehrwertigen Alkohol, wie beispielsweise eine Mischung von 1 Gew.-% bis 25 Gew.-% eines mehrwertigen Alkohols und Wasser. Ein geeigneter mehrwertiger Alkohol ist beispielsweise Diethylenglykol, Wasser kann destilliertes Wasser sein. Die Temperatur der Nachbearbeitungszusammensetzung ist nicht kritisch. Die Umgebungstemperatur kann geeignet und am bequemsten sein. In anderen Ausführungsformen kann eine Temperatur unterhalb der Umgebungstemperatur nützlich sein. Es wurde festgestellt, dass das Ergebnis durch Verwendung von Wasser oder einer wässrigen Lösung mit einer Temperatur im Bereich von 0°C bis 20°C verbessert werden kann.Contact with water or an aqueous solution ensures rapid solidification of the surface, thus avoiding sticking of elements and damage to the surface. The composition of the aqueous solution is not critical as long as it does not adversely affect the elements or their surface. A suitable aqueous solution is, for example, a mixture of water and a polyhydric alcohol, such as a mixture of 1% by weight to 25% by weight of a polyhydric alcohol and water. A suitable polyhydric alcohol is, for example, diethylene glycol, water can be distilled water. The temperature of the finishing composition is not critical. The ambient temperature can be suitable and most comfortable. In other embodiments, a sub-ambient temperature may be useful. It has been found that the result can be improved by using water or an aqueous solution with a temperature ranging from 0°C to 20°C.

Eine Nachbearbeitung von Elementen, die nach dem Glättungsschritt durch Trocknen in einem Ofen oder durch Verwendung von Vakuum zum Trocknen erhalten wurden, kann das Ergebnis weiter verbessern.Post-processing of elements obtained after the smoothing step by drying in an oven or by using vacuum for drying can further improve the result.

Glylole, also zweiwertige Alkohole, können bevorzugt zum Glätten von PA12, PA11, PA6 und TPU (auch weitere möglich) verwendet werden.Glyols, i.e. dihydric alcohols, can preferably be used to smooth PA12, PA11, PA6 and TPU (others are also possible).

In manchen Ausführungsformen weist die Behandlungsflüssigkeit eine Mischung aus Glykol und Wasser, wie Propylenglykol und Wasser auf, oder besteht hieraus, vorzugsweise in den hier für das Ethanol-Wasser-Gemisch genannten Verhältnissen zueinander.In some embodiments, the treatment liquid contains or consists of a mixture of glycol and water, such as propylene glycol and water, preferably in the ratios to one another specified here for the ethanol-water mixture.

In manchen Ausführungsformen weist die Behandlungsflüssigkeit ein Gemisch von Propylenglykol und Triethylenglykol bzw. Polyethylenglykol auf oder besteht hieraus. Andere, oder weitere, bevorzugt passiv oder bei den gleichen Behandlungstemperaturen auf die Oberfläche der Elemente weniger reaktiv wirkende Glykole können ebenfalls für oder als die Behandlungsflüssigkeit verwendet werden.In some embodiments, the treatment liquid contains or consists of a mixture of propylene glycol and triethylene glycol or polyethylene glycol. Other glycols, or glycols that are preferably passive or less reactive at the same treatment temperatures on the surface of the elements, can also be used for or as the treatment liquid.

Vorteil der Verwendung von Behandlungsmitteln wie mindestens einem Glykol als vollständigen oder teilweisen Ersatz für beispielsweise Ethanol und/oder Wasser ist der höhere Siedepunkt der Behandlungsflüssigkeit bzw. der einzelnen Inhaltsstoffe der Behandlungsflüssigkeit, der bevorzugt über der Behandlungstemperatur im Glättungsschritt b) (beispielsweise bis 170°C) liegt. Auf diese Weise ist ein aufwändiger Druckkessel nicht erforderlich. Das erfindungsgemäße Verfahren und/oder sein Glättungsschritt b) können in einer offenen bzw. in einer nicht zwingend druckdichten Kammer durchgeführt werden.The advantage of using treatment agents such as at least one glycol as a complete or partial replacement for, for example, ethanol and/or water is the higher boiling point of the treatment liquid or the individual ingredients of the treatment liquid, which is preferably above the treatment temperature in smoothing step b) (for example up to 170°C ) lies. In this way, a complex pressure vessel is not required. The method according to the invention and/or its smoothing step b) can be carried out in an open chamber or in a chamber that is not necessarily pressure-tight.

Die beschriebenen (Glykol-) Verfahren können alle mit den bereits beschriebenen granularen Medien in der Behandlungsflüssigkeit kombiniert werden. Solche granulare Medien als Zusatz im Behandlungsmittel können als Trennmittel während der Glättung und/oder zur Mikrostrukturierung und/oder für einen zusätzlichen, mechanischen Glättungsprozess dienen. The (glycol) processes described can all be combined with the granular media already described in the treatment liquid. Such granular media as an additive in the treatment agent can serve as a release agent during smoothing and/or for microstructuring and/or for an additional, mechanical smoothing process.

In einigen Ausführungsformen ist oder wird die Behandlungsflüssigkeit in einen Behälter, z. B. in eine Art Kapsel, vor der Behandlung bevorzugt in der erforderlichen Menge für eine Behandlung eingebracht. Die Kapsel wird in die Kammer eingebracht, ebenso die Elemente.In some embodiments, the treatment liquid is or will be placed in a container, e.g. B. in a kind of capsule, before treatment preferably in the required amount for a treatment brought. The capsule is placed in the chamber, as are the elements.

Im Erwärmungsschritt wird die Kammer aufgeheizt, beispielsweise auf einen Wert zwischen 100°C und 200°C. Gleichzeitig oder nach dem Aufheizen der Kammer wird optional die Luft aus der Kammer abgesaugt. Es kann ein Unterdruck bzw. ein Vakuum erzeugt werden oder eine gewisse Menge an Schutzgas in die Kammer eingebracht werden, z. B. zum Verdrängen der Luft, oder nach dem Evakuieren der Luft aus der Kammer.In the heating step, the chamber is heated, for example to a value between 100°C and 200°C. At the same time or after the chamber has been heated up, the air is optionally sucked out of the chamber. A negative pressure or vacuum can be generated or a certain amount of protective gas can be introduced into the chamber, e.g. B. to displace the air, or after evacuating the air from the chamber.

In einigen Ausführungsformen ist vorgesehen, die Kapsel mit der Behandlungsflüssigkeit ganz oder teilweise unabhängig von der Temperierung der Kammer und der Elemente aktiv zu temperieren. Diese so erzielte oder angestrebte Temperatur ist in einer bevorzugten Ausführungsform höher als die der Kammer bzw. der Elemente. Wenn die Kapsel ein gewisses Volumen aufweist, dann kann die Behandlungsflüssigkeit nach dem Aufheizen in der Kapsel zumindest teilweise verdampfen und liegt zumindest nicht mehr ausschließlich in flüssiger Form vor.In some embodiments, provision is made for the capsule to be actively heated with the treatment liquid in whole or in part independently of the temperature control of the chamber and the elements. In a preferred embodiment, the temperature achieved or aimed for in this way is higher than that of the chamber or of the elements. If the capsule has a certain volume, the treatment liquid can at least partially evaporate in the capsule after it has been heated up and is at least no longer exclusively in liquid form.

Sind die vorbestimmte Glättungstemperatur und der vorbestimmte Druck erreicht, wird die Kapsel mit der Behandlungsflüssigkeit bzw. dem hieraus gebildeten Dampf geöffnet, was z. B. magnetisch erfolgen kann. Das nun nicht mehr flüssige Behandlungsmittel kann sich dann als Dampf in der Kammer ausbreiten und die Elemente glätten. Dieser Zustand wird dann bevorzugt für eine vorbestimmte Zeitspanne, z. B. 5 bis 10 Minuten gehalten. Dann wird der Dampf optional durch eine Pumpe abgesaugt, und/oder die Temperatur der Kammer und damit der Elemente wird optional (vorzugsweise rasch) abgesenkt. Aufgrund des so ausgestalteten Kühlschritts stoppt der Glättungsvorgang und der Glättungsschritt b) ist somit beendet.Are the predetermined smoothing temperature and the predetermined pressure reached, the capsule is opened with the treatment liquid or the vapor formed therefrom, which z. B. can be done magnetically. The no longer liquid treatment agent can then spread as a vapor in the chamber and flatten the elements. This condition is then preferred for a predetermined period of time, e.g. B. held 5 to 10 minutes. Then the vapor is optionally evacuated by a pump and/or the temperature of the chamber and hence the elements is optionally (preferably rapidly) lowered. Due to the cooling step configured in this way, the smoothing process stops and smoothing step b) is thus ended.

In einer bevorzugten Ausführungsform befinden sich mehrere Behälter, z. B. Kapseln mit evtl. unterschiedlichen Mengen an Behandlungsflüssigkeit in der Kammer oder in Fluidverbindung mit dieser. Auf diese Weise kann die Glättung in mehreren Glättungsteilschritten hintereinander, sozusagen gepulst, durchgeführt werden. Die Kapseln können dabei nicht nur unterschiedliche Mengen an Behandlungsflüssigkeit enthalten, sondern diese unterschiedlichen Mengen können unterschiedliche Temperaturen aufweisen, was auch gelten kann, wenn die Mengen gleich sein sollten.In a preferred embodiment, there are multiple containers, e.g. B. capsules with possibly different amounts of treatment liquid in the chamber or in fluid communication with it. In this way, the smoothing can be carried out in a number of partial smoothing steps one after the other, so to speak, in a pulsed manner. The capsules can not only contain different amounts of treatment liquid, but these different amounts can have different temperatures, which can also apply if the amounts should be the same.

Zum Kühlen oder anderweitigen Stoppen der Glättung kann Wasser zum Einsatz kommen. Dieses kann z. B. in einer der hier genannten Behälter oder Kapseln vorgesehen sein.Water can be used to cool or otherwise stop smoothing. This can e.g. B. be provided in one of the containers or capsules mentioned here.

In manchen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist diese vorbereitet zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens.In some embodiments of the device according to the invention, this is prepared for carrying out the method according to the invention.

In einigen Ausführungsformen ist ein Behälter für Zusatzstoffe in der Kammer der erfindungsgemäßen Vorrichtung platziert.In some embodiments, a container for additives is placed in the chamber of the device according to the invention.

In manchen Ausführungsformen ist der Behälter für Zusatzstoffe gefüllt mit Farbstoffen (z. B. flüssig oder als Pulver), Pigmenten, Funktionalisierungsmittel (z. B als Pulver oder mit Fasern) oder mit Additiven.In some embodiments, the additive container is filled with colorants (e.g., liquid or as a powder), pigments, functionalizing agents (e.g., as a powder or with fibers), or with additives.

In einigen Ausführungsformen steht ein Vorratsbehälter mit wärmerer oder kälterer Behandlungsflüssigkeit in Fluidverbindung mit der Kammer der erfindungsgemäßen Vorrichtung, oder die Vorrichtung ist entsprechend vorbereitet.In some embodiments, a reservoir containing warmer or colder treatment liquid is in fluid communication with the chamber of the device according to the invention, or the device is prepared accordingly.

Der Vorratsbehälter kann in bestimmten Ausführungsformen mit wärmerem oder kälterem Behandlungsmittel, z. B. um 5°, 10°, 15°, 20°C oder mehr, zur schnelleren Aufheizung bzw. Abkühlung in der Kammer, hierin auch als Hauptkammer bezeichnet, befüllt sein oder werden. Er kann alternativ oder ergänzend in Verbindung mit einer Umwälzpumpe stehen und/oder mit Druck beaufschlagt sein.In certain embodiments, the reservoir can be filled with a warmer or colder treatment agent, e.g. B. by 5 °, 10 °, 15 °, 20 ° C or more, for faster heating or cooling in the chamber, herein also referred to as the main chamber, be or are filled. Alternatively or additionally, it can be connected to a circulating pump and/or be pressurized.

Bei der Glättung bevorzugt von Schüttgut wird das Behandlungsmittel in der Kammer innerhalb einer maximalen Heizrate auf die Behandlungstemperatur gebracht. Das geschieht beispielsweise mit 1°C/Min bis zu 5°C/Min. Soll die Aufheizrate schneller (nicht weiter annähernd linear) gestaltet sein, so kann beim Umwälzen mittels Umwälzpumpe zusätzlich bevorratetes Behandlungsmittel aus einem Vorratsbehälter, welches im Vorfeld auf eine noch höhere Temperatur gebracht wurde, ab einer bestimmten Temperatur in die Kammer eingeleitet bzw. durch Umwälzen auf diese Weise zumindest teilweise ausgetauscht werden. Damit kann das Behandlungsmittel wesentlich schneller erwärmt werden.When smoothing bulk goods, the treatment agent in the chamber is brought to the treatment temperature within a maximum heating rate. This happens, for example, at 1°C/min up to 5°C/min. If the heating rate is to be faster (no longer approximately linear), then when circulating by means of a circulating pump, additional stored treatment agent from a storage container, which has been brought to an even higher temperature in advance, can be introduced into the chamber from a certain temperature or increased by circulating be at least partially exchanged in this way. This means that the treatment agent can be heated up much more quickly.

Umgekehrt kann beim Abkühlen (bevorzugt direkt nach dem Temperatur-Wendepunkt) kälteres Behandlungsmittel aus dem Vorratsbehälter durch Umwälzung in die Kammer gebracht werden. Auf diese Weise lässt sich das Behandlungsmittel im oberen (kritischen) Temperaturbereich schneller abkühlen.Conversely, when cooling down (preferably directly after the temperature inflection point), colder treatment agent can be brought from the storage container into the chamber by circulation. In this way, the treatment agent can be cooled more quickly in the upper (critical) temperature range.

Das beschriebene Verfahren kann bevorzugt mit anderen Methoden zum Aufheizen bzw. zum Abkühlen kombiniert werden. So können z. B. beim Abkühlen neben der gerade beschriebenen Lösung auch Kühlschläuche an der Gehäusewand für eine zusätzliche Kühlwirkung sorgen.The method described can preferably be combined with other methods for heating or cooling. So e.g. B. during cooling, in addition to the solution just described, cooling hoses on the housing wall also provide an additional cooling effect.

In manchen Ausführungsformen der Vorrichtung steht die Fluidverbindung mit einer Umwälzpumpe und/oder einem Mittel für eine Druckbeaufschlagung in Funktionsverbindung.In some embodiments of the device, the fluid connection is operatively connected to a circulating pump and/or a means for pressurizing.

In einigen Ausführungsformen ist oder wird der Vorratsbehälter mit Behandlungsmittel befüllt, welches auf oder über die vorbestimmte Behandlungstemperatur vorgeheizt wurde. Die Elemente lagern in der Hauptkammer. Zur Glättung wird das vorgeheizte Behandlungsmittel oder zumindest ein Teil hiervon vom Vorratsbehälter in die Hauptkammer geleitet oder gefördert. Dies kann auf verschiedene Arten geschehen wie beispielsweise durch Einsatz mindestens einer Pumpe (zum Saugen oder Drücken) und/oder mittels Anlegen von Druck (Pressluft/Schutzgas) im Vorratsbehälter und/oder in der Hauptkammer. In bestimmten Ausführungsformen können auf diese Weise die Drücke gezielt eingestellt und/oder pulsiert werden, also Druckschwankungen zwischen den Kammern bzw. Behältern bereitgestellt werden, um beispielsweise das Ablösen von Restpulver von den Bauteilen zu beschleunigen.In some embodiments, the reservoir is or will be filled with treatment agent that has been preheated to or above the predetermined treatment temperature. The elements are stored in the main chamber. For smoothing, the preheated treatment agent or at least part of it is conducted or conveyed from the reservoir into the main chamber. This can be done in various ways, such as by using at least one pump (for suction or pressure) and/or by applying pressure (compressed air/protective gas) in the reservoir and/or in the main chamber. In certain embodiments, the pressures can be specifically set and/or pulsated in this way, that is to say pressure fluctuations between the chambers or containers can be provided in order, for example, to accelerate the detachment of residual powder from the components.

In manchen Ausführungsformen erfolgt die Kühlung bevorzugt über wenigstens eine eingebaute Kühlwendel, Kühlfläche oder dergleichen.In some embodiments, the cooling preferably takes place via at least one built-in cooling coil, cooling surface or the like.

In einigen Ausführungsformen wird ein kälteres Behandlungsmittel mittels Druck in die Kammer gedrückt. In diesen Ausführungsformen steigt dann entweder der Innendruck weiter an, oder der steigende Druck in der Kammer wird über ein Überdruckventil kontinuierlich abgelassen.In some embodiments, a colder treatment agent is forced into the chamber by pressure. In these embodiments, either the internal pressure then increases further, or the increasing pressure in the chamber is continuously released via a pressure relief valve.

Vor dem Einleiten in die Kammer wird optional eine kleinere Menge Wasser in die Kammer gegeben und annähernd auf die obere Behandlungstemperatur vorgewärmt. Das Wasser wird ab ca. 100°C verdampfen und damit die Polymerelemente als Wasser benetzen und infiltrieren, wobei das Wasser als Schutzmedium in der Tiefe bei der Glättung dienen kann.Before entering the chamber, a smaller amount of water is optionally added to the chamber and preheated to approximately the upper treatment temperature. The water will evaporate from approx. 100°C and thus wet and infiltrate the polymer elements as water, whereby the water can serve as a protective medium in depth during smoothing.

In manchen Ausführungsformen kann der Innenbehälter, vorzugsweise lösbar und/oder verstellbar, im Behälter fixierbar sein.In some embodiments, the inner container can be fixed in the container, preferably in a detachable and/or adjustable manner.

In einigen Ausführungsformen ist der Innbehälter zum Aufnehmen der Polymerelemente innerhalb der Kammer vorgesehen, insbesondere um - bevorzugt werkzeuglos - aus der Vorrichtung, etwa nach oben, entnehmbar zu sein.In some embodiments, the inner container is provided for accommodating the polymer elements within the chamber, in particular in order to be able to be removed from the device, for example upwards, preferably without tools.

In manchen Ausführungsformen ist der Innenbehälter, der ein Korb sein kann, bevorzugt aus Edelstahl gefertigt und/oder er ist vorzugsweise bevorzugt beschichtet mit einer Beschichtung, welche das Anhaften von zumindest teilweise aufgeschmolzenen Elementen reduziert.In some embodiments, the inner container, which can be a basket, is preferably made of stainless steel and/or it is preferably coated with a coating that reduces the adhesion of at least partially melted elements.

Als Beschichtungen kommen insbesondere solche in Frage, welche einen easy to clean Effekt aufweisen. Sie halten vorzugsweise den Prozesstemperaturen stand. Bevorzugt sind solche Beschichtungen gebildet aus PTFE, PFA, Keramik, Microfinish und/oder anderen Materialien bzw. Polymeren, welche ein Anhaften von Polymerelementen während der Glättung reduzieren können.Suitable coatings are, in particular, those which have an easy-to-clean effect. They preferably withstand the process temperatures. Such coatings are preferably formed from PTFE, PFA, ceramics, microfinish and/or other materials or polymers which can reduce adhesion of polymer elements during smoothing.

In manchen Ausführungsformen hat der Innenbehälter bevorzugt eine Maschenweite von 1 mm bis 10 mm. Er hat vorzugsweise quadratische oder rechteckige Durchbrüche zwischen 1 mm x 1 mm und 10 mm x 10 mm, oder kreisrunde Durchbrüche mit Durchmessern zwischen 1 mm und 10 mm.In some embodiments, the inner container preferably has a mesh size of 1 mm to 10 mm. It preferably has square or rectangular openings between 1 mm×1 mm and 10 mm×10 mm, or circular openings with diameters between 1 mm and 10 mm.

In einigen Ausführungsformen ist der Innenbehälter bevorzugt in Form eines Zylinders ausgeführt.In some embodiments, the inner container is preferably designed in the form of a cylinder.

In manchen Ausführungsformen weist der Innenbehälter, besonders bevorzugt, eine Abtrennung für die Polymerelemente im Zentrum des Zylinders auf, z. B. in Form eines weiteren Zylinders. Mit anderen Worten weist ein solch bevorzugter Innenbehälter in der Draufsicht etwa die Form eines Rings auf.In some embodiments, the inner container particularly preferably has a partition for the polymer elements in the center of the cylinder, e.g. B. in the form of another cylinder. In other words, such a preferred inner container has approximately the shape of a ring when viewed from above.

In einigen Ausführungsformen kann der Innenbehälter durch Vorkehrungen wie z. B. Trennstege oder Trennwände in mehrere Segmente (Kuchenstücke) unterteilt werden.In some embodiments, the inner container by means such. B. dividers or partitions in several segments (pieces of cake) are divided.

In manchen Ausführungsformen ist der Innenbehälter, besonders bevorzugt, im Zentrum mit einer Geometrie gefertigt, welche eine Mitnehmermöglichkeit für eine Rotationsbewegung in Bezug auf eine innerhalb der Kammer bevorzugt senkrecht stehende Antriebswelle aufweist.In some embodiments, the inner container is, particularly preferably, manufactured in the center with a geometry that has a driver option for a rotational movement in relation to a drive shaft that is preferably vertical within the chamber.

In einigen Ausführungsformen hat die Mitnehmermöglichkeit, besonders bevorzugt, die Form eines Dreiecks, in anderen die Form eines Vierecks und in wieder anderen die Form eines Sechsecks.In some embodiments, the tang is most preferably in the shape of a triangle, in others it is a square, and in still others it is a hexagon.

In manchen Ausführungsformen hat der Innenbehälter ein Verhältnis von Durchmesser zu Höhe von ca. 5:1 bis zu ca. 1:1.In some embodiments, the inner container has a diameter to height ratio of from about 5:1 to about 1:1.

In einigen Ausführungsformen liegt das zur Aufnahme von Polymerelementen nutzbare Volumen des Innenbehälters vorzugsweise zwischen 10 Liter und 60 Liter.In some embodiments, the volume of the inner container that can be used to accommodate polymer elements is preferably between 10 liters and 60 liters.

In manchen Ausführungsformen ist der Innenbehälter mit einem Deckel ausgestaltet, welcher bevorzugt dafür vorgesehen ist, die Polymerelemente nach dem Eintauchen in die Behandlungsflüssigkeit komplett unterzutauchen.In some embodiments, the inner container is designed with a lid, which is preferably provided for the polymer ments to be completely submerged after being immersed in the treatment liquid.

In einigen Ausführungsformen ist der Deckel des Innenbehälters ein Korbdeckel.In some embodiments, the lid of the inner container is a basket lid.

In manchen Ausführungsformen ist der Deckel des Innenbehälters, besonders bevorzugt, mit Geometrien oder Strukturen ausgestaltet, welche durch Rotation des Innenbehälters eine erzwungene Strömung des Behandlungsmittels von oben nach unten erwirkt, um so Polymerelemente mit einer niedrigen Dichte innerhalb der Behandlungsflüssigkeit aktiv nach unten zu drücken. Solche Geometrien können z. B. Aussparungen, Vorsprünge und/oder Maschinenelemente darstellen, welche der Form und Funktion von Propellern nahekommen.In some embodiments, the lid of the inner container is, particularly preferably, designed with geometries or structures which, by rotating the inner container, cause a forced flow of the treatment agent from top to bottom, in order to actively press down polymer elements with a low density within the treatment liquid. Such geometries can B. represent recesses, projections and / or machine elements, which approximate the form and function of propellers.

In einigen Ausführungsformen ist die erfindungsgemäße Vorrichtung vorgesehen, in einer Kammer mehrere Innenbehälter aufzunehmen.In some embodiments, the device according to the invention is intended to accommodate several inner containers in one chamber.

In diesen Ausführungsformen sind die Innenbehälter optional dergestalt, dass sie übereinandergestapelt werden können.In these embodiments, the inner containers are optionally such that they can be stacked on top of one another.

Alternativ sind die Innenbehälter in Form von Zylindersegmenten gebildet, welche nach dem Zusammenstellen innerhalb der Vorrichtung bevorzugt, aber nicht zwingend erforderlich, einen geschlossenen Zylinder bilden.Alternatively, the inner containers are formed in the form of cylinder segments, which preferably, but not absolutely necessary, form a closed cylinder after being assembled within the device.

In einigen Ausführungsformen weist die Vorrichtung, bevorzugt unterhalb des Bereichs des Kammer-Deckels Einrichtungen auf, womit eine Rotation des Innenbehälters zur Durchmischung der Polymerelemente bewirkt werden kann. Solche Einrichtungen können z. B. Zylinder und/oder Teleskop-Zylinder, Ketten und dergleichen sein. Länglich ausgebildete Maschinenelemente, welche bevorzugt ein oder mehrere Gelenke aufweisen, fallen hier ebenfalls unter derartige Einrichtungen im Sinne der vorliegenden Erfindung. Besonders bevorzugt wird mindestens eine Anordnung von Maschinenelementen zur bevorzugten Durchmischung von Elementen verwendet, welches in ihrer Anordnung einem Scherenhubmechanismus gleicht.In some embodiments, the device has devices, preferably below the region of the chamber cover, with which the inner container can be rotated in order to mix the polymer elements. Such facilities can B. cylinder and / or telescopic cylinder, chains and the like. Elongated machine elements, which preferably have one or more joints, also fall under such devices within the meaning of the present invention. Particularly preferably, at least one arrangement of machine elements is used for the preferred mixing of elements, which arrangement is similar to a scissor lifting mechanism.

In manchen Ausführungsformen weist die Kammer eine Kammerdurchführung auf für einen axialen und/oder rotatorischen Antrieb des mindestens einen Innenbehälters und/oder für mindestens ein Flügelrad, bevorzugt zur Umwälzung des Behandlungsmittels.In some embodiments, the chamber has a chamber passage for an axial and/or rotary drive of the at least one inner container and/or for at least one impeller, preferably for circulating the treatment agent.

In einigen Ausführungsformen ist die Kammerdurchführung bevorzugt ausgestaltet in Form einer kreisrunden Welle, welche besonders bevorzugt einen Durchmesser von 8 mm bis 22 mm aufweist.In some embodiments, the chamber leadthrough is preferably designed in the form of a circular shaft, which particularly preferably has a diameter of 8 mm to 22 mm.

In manchen Ausführungsformen ist die wellenartige Kammerdurchführung optional als Rohr ausgestaltet, wobei das Innere eines solchen Rohres gegenüber einem erhöhten Kammerdruck vorzugsweise abgedichtet ist.In some embodiments, the wave-like chamber leadthrough is optionally designed as a tube, with the interior of such a tube preferably being sealed off from an increased chamber pressure.

In einigen Ausführungsformen ist die Kammerdurchführung als Rohr ausgestaltet und weist mindestens eine weitere Welle in dessen Zentrum auf, um auf diese Weise eine Doppeldurchführung zu generieren. Diese Ausführungsform kann insofern Vorteile bringen, wenn neben mindestens einer Auf- und Ab-Bewegung des Innenbehälters zusätzlich eine rotierende Bewegung des mindestens einen Flügelrades ausgeführt werden soll, welches sich bevorzugt in axialer Richtung in der Nähe des Behälterbodens an dessen Innenseite befindet.In some embodiments, the chamber leadthrough is designed as a tube and has at least one further corrugation in its center in order to generate a double leadthrough in this way. This embodiment can be advantageous if, in addition to at least one up and down movement of the inner container, a rotating movement of the at least one impeller is to be carried out, which is preferably located in the axial direction near the container bottom on its inside.

In manchen Ausführungsformen wird eine Welle bevorzugt von unten durch den Kammerboden und zumindest annähernd in dessen Zentrum durchgeführt, und zwar bevorzugt zumindest annähernd koaxial zur Kammerwand, welche bevorzugt in Form eines Zylinders ausgeführt ist. Eine solche Welle weist an ihrer Oberseite bevorzugt eine Geometrie auf, welche eine formschlüssige Mitnehmerverbindung gegenüber dem mindestens einen Innenbehälter darstellt.In some embodiments, a wave is preferably passed through the bottom of the chamber and at least approximately in its center, preferably at least approximately coaxially to the chamber wall, which is preferably designed in the form of a cylinder. Such a shaft preferably has a geometry on its upper side which represents a form-fit driver connection with respect to the at least one inner container.

Alternativ oder ergänzend kann die Welle an ihrer Oberseite auch mit einem anderen Mechanismus versehen sein, welcher gegenüber dem Innenbehälter als eine Art Schnellverschluss dient und so ausgelegt ist, dass er den besonderen Bedingungen innerhalb des Glättungsprozesses dauerhaft standhält.Alternatively or in addition, the shaft can also be provided with another mechanism on its upper side, which serves as a kind of quick-release fastener compared to the inner container and is designed in such a way that it permanently withstands the special conditions within the smoothing process.

In einigen Ausführungsformen wird die Welle optional von Antriebselementen angetrieben, welche bevorzugt unterhalb der Kammer bzw. unterhalb des Kammerbodens angeordnet sind und durch entsprechende Vorrichtungen von außen mit der Kammer verbunden sind, in einer Art und Weise, dass solche Antriebselemente möglichst wenig thermale Einwirkung durch das Aufheizen der Kammer erfahren.In some embodiments, the shaft is optionally driven by drive elements, which are preferably arranged below the chamber or below the chamber floor and are connected to the chamber from the outside by appropriate devices, in such a way that such drive elements have as little thermal action as possible through the Experience heating of the chamber.

In manchen Ausführungsformen werden bevorzugt mindestens zwei Antriebselemente unterhalb des Kammerbodens angeordnet, wobei ein erstes Antriebselement für eine axiale Bewegung der Welle (auf und ab) und ein zweites Antriebselement für eine radiale Drehbewegung der Welle sorgt.In some embodiments, at least two drive elements are preferably arranged below the chamber floor, with a first drive element providing for an axial movement of the shaft (up and down) and a second drive element for a radial rotary movement of the shaft.

In einigen Ausführungsformen ist das Antriebselement für die lineare und/oder axiale Bewegung der Welle optional eine Spindelachse, ein Scherenhubmechanismus, ein Pneumatikzylinder, ein Hydraulikzylinder oder ein anderes Maschinenelement, welches dem Fachmann zur Ausübung einer linearen Bewegung bekannt ist.In some embodiments, the drive element for the linear and/or axial movement of the shaft is optionally a spindle axis, a scissor lift mechanism, a pneumatic cylinder, a hydraulic cylinder or other machine element known to those skilled in the art for imparting linear movement.

In manchen Ausführungsformen wird die Rotationsbewegung bevorzugt von einem Elektromotor ausgeübt, welcher bevorzugt an dem axial beweglichen Teil des linearen Antriebselementes befestigt ist.In some embodiments, the rotational movement is preferably exerted by an electric motor, which is preferably attached to the axially movable part of the linear drive element.

In einigen Ausführungsformen kann die Welle auch von oben in die Kammer eingeführt sein oder werden. Bevorzugt ist das der Fall, wenn eine Oberflächenbehandlung mit Behandlungsmitteln durchgeführt wird, deren maximale Behandlungstemperaturen unterhalb den Siedepunkten dieser liegt.In some embodiments, the shaft can also be introduced into the chamber from above. This is preferably the case when a surface treatment is carried out with treatment agents whose maximum treatment temperatures are below their boiling points.

In manchen Ausführungsformen wird die Drehbewegung der Welle und des damit verbundenen, mindestens einen Innenbehälters während dem Behandlungsvorgang mit unterschiedlichen Drehzahlen durchgeführt, welche zyklisch oder stetig zwischen einer Drehzahl von bevorzugt 1 U/min bis 250 U/min wechseln. Ergänzend kann die Drehbewegung dabei zumindest temporär auch ganz gestoppt werden.In some embodiments, the rotational movement of the shaft and the at least one inner container connected thereto is carried out during the treatment process at different speeds, which alternate cyclically or continuously between a speed of preferably 1 rpm and 250 rpm. In addition, the rotary movement can also be stopped completely, at least temporarily.

In einigen Ausführungsformen kann die Drehrichtung des Innenbehälters zyklisch umgekehrt werden, um eine optimale Durchmischung von Behandlungsmittel und Polymerelementen zu bewirken.In some embodiments, the direction of rotation of the inner container can be cyclically reversed in order to bring about an optimal mixing of treatment agent and polymer elements.

In manchen Ausführungsformen kann gleichzeitig oder abwechselnd zu sich verändernden Drehzahlen und/oder Drehrichtungen eine Auf- und Ab-Bewegung zwischen zwei oder mehr Endpunkten durchgeführt werden.In some embodiments, an up and down movement between two or more end points can be performed simultaneously or alternately with changing speeds and/or directions of rotation.

In einigen Ausführungsformen können die Geschwindigkeit und die zyklische Häufigkeit der Auf- und Ab-Bewegungen variiert werden.In some embodiments, the speed and cyclic frequency of the up and down movements can be varied.

In manchen Ausführungsformen wird die Abdichtung der Welle gegenüber der Kammer bevorzugt mittels Wellendichtringen bzw. O-Ringen ausgeführt, welche bevorzugt in mindestens doppelter Reihung angeordnet sind, so dass mindestens eine doppelte Absicherung gegenüber einem Austritt von Behandlungsflüssigkeit bewirkt wird.In some embodiments, the shaft is preferably sealed relative to the chamber by means of shaft sealing rings or O-rings, which are preferably arranged in at least two rows, so that at least double protection against leakage of treatment liquid is effected.

In einigen Ausführungsformen herrschen während des Prozesses innerhalb der Kammer hohe Drücke von bis zu 20 bar. Um solche Druckbelastungen auf die Wellendichtringe bzw. auf die O-Ringe zu reduzieren und/oder für eine höhere Sicherheit gegenüber Behandlungsmittel-Austritts zu sorgen, kann auf der dem Kammerdruck gegenüberliegenden Seite des oder der Wellendurchführung(en) bzw. O-Ringe eine Kavität in Form eines Maschinenelements ausgeführt sein, welches mit einem Überdruck an Gas, bevorzugt einem Schutzgas und besonders bevorzugt mit Stickstoff beaufschlagbar ist. Der Überdruck in dieser Kavität kann dabei von Atmosphärendruck bis zum Innendruck der Kammer reichen oder bevorzugt bis zu 10 bar darüber. Eine solches als Kavität ausgeführtes Maschinenelement ist in einer Art und Weise ausgeführt, wie sie dem Fachmann bekannt ist und kann mit weiteren Wellendurchführungen und/oder O-Ringen ausgestattet sein.In some embodiments, high pressures of up to 20 bar prevail within the chamber during the process. In order to reduce such pressure loads on the shaft sealing rings or on the O-rings and/or to ensure greater security against the escape of treatment agent, a cavity can be created on the side of the shaft passage(s) or O-rings opposite the chamber pressure be designed in the form of a machine element which can be subjected to an overpressure of gas, preferably an inert gas and particularly preferably nitrogen. The overpressure in this cavity can range from atmospheric pressure to the internal pressure of the chamber or preferably up to 10 bar above it. Such a machine element designed as a cavity is designed in a manner known to those skilled in the art and can be equipped with additional shaft bushings and/or O-rings.

In manchen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zur Bewegung des Innenbehälters, insbesondere dessen Drehung und/oder dessen Auf-/Ab-Bewegung eine Magnetdurchführung, z. B. im Zentrum, vorgesehen.In some embodiments of the device according to the invention, a magnet bushing, e.g. B. in the center provided.

In diesen Ausführungsformen ist vorteilhaft anstelle einer Durchführung mit Welle und Dichtring keine Öffnung in die Kammer hinein nötig.In these embodiments, no opening into the chamber is advantageously necessary instead of a passage with shaft and sealing ring.

In einigen Ausführungsformen ist eine Magnetaufnahme vorgesehen, in welcher der hierin genannte Magnet eingeführt oder aus welcher er herausgenommen werden kann. Die Magnetaufnahme kann z. B. als eine die Wandung der Kammer einstülpende, von außen bestückbare Struktur ausgeführt sein, deren Inneres nicht mit dem Inneren der Kammer in Fluidverbindung steht. Wird der Magnet in das Innere der Struktur eingeführt, so kann er ganz oder teilweise auch im Inneren eines Querschnitts der Kammer vorliegen, ohne jedoch in Fluidkommunikation mit der im Inneren der Kammer vorliegenden Behandlungsflüssigkeit zu gelangen. Auf diese Weise können z. B. die Drehung eines Innenbehälters, in welchem die Elemente vorliegen, innerhalb der Kammer bewegt, z. B. gedreht, werden oder der Innenbehälter, welcher ein Korb sein kann, kann auf und ab bewegt werden, usw.In some embodiments, a magnet receptacle is provided into which the magnet referred to herein can be inserted or from which it can be removed. The magnetic recording can, for. B. as a wall of the chamber inverted, be designed from the outside loadable structure whose interior is not in fluid communication with the interior of the chamber. When the magnet is inserted inside the structure, it can also be wholly or partly inside a cross-section of the chamber, but without being in fluid communication with the treatment liquid inside the chamber. In this way z. B. the rotation of an inner container in which the elements are present, moved within the chamber, z. B. rotated, or the inner container, which can be a basket, can be moved up and down, etc.

Die Magnetaufnahme kann z. B. als Ende eines Rohrs ausgeführt sein, welches im Zentrum oder an anderer Stelle in das Innere der Kammer hineinragt.The magnetic recording can, for. B. be designed as the end of a tube, which protrudes in the center or elsewhere in the interior of the chamber.

In einigen Ausführungsformen können die Elemente einer Vorbehandlung unterzogen werden.In some embodiments, the elements can be subjected to a pre-treatment.

Eine Vorbehandlung kann z. B. sein, Polymerelemente für eine gewisse Zeit (bis zu 72 Stunden) bei einer gewissen Temperatur, welche sich bevorzugt unter der unteren Schwellentemperatur befindet, in einem Vorbehandlungsbad aus einem oder mehreren Lösemittel(n) zu tauchen. Auch die Vorbehandlung mit Nebel oder Dampf mit einem oder mehreren Lösemittel(n) bei einer gewissen Temperatur und für eine Dauer von bis zu 48 Stunden kann eine geeignete Vorbehandlung darstellen. Die Aufbringung von Lösemittel-Nebel kann innerhalb einer Vorbehandlungskammer z. B. mittels Ultraschallerzeuger (und Wärme) erreicht werden. Die Einwirkung zur Vorbehandlung mittels Dampf kann durch erhöhte Temperaturen und/oder durch Unterdruck bzw. Vakuum innerhalb der Vorbehandlungskammer erreicht werden. Wird eine entsprechende Vorbehandlung der Polymerelemente durchgeführt, so ist es ratsam, die eigentliche Glättungsbehandlung innerhalb einer möglichst kurzen Zeitspanne durchzuführen.A pretreatment can e.g. B. immersing polymer elements in a pretreatment bath of one or more solvents for a certain time (up to 72 hours) at a certain temperature, which is preferably below the lower threshold temperature. Pre-treatment with a mist or steam with one or more solvents at a certain temperature and for a period of up to 48 hours can also be a suitable pre-treatment. The application of solvent mist can be carried out within a pre-treatment chamber, e.g. B. by means of ultrasonic generators (and heat) can be achieved. The effect of pre-treatment with steam can be achieved by increased temperatures and/or by negative pressure or vacuum within the pre-treatment chamber. If the polymer elements are pretreated accordingly, it is advisable to carry out the actual smoothing treatment within the shortest possible period of time.

In manchen Ausführungsformen können die Elemente einer Nachbehandlung unterzogen werden.In some embodiments, the elements may be post-treated.

Die Nachbehandlung der Polymerelemente, bevorzugt zum wieder Herausbringen von Restmengen des oder der Lösemittel aus der Oberfläche des Polymerelements bzw. aus dem Polymerelement selbst, wird bevorzugt wie folgt durchgeführt:

  • - Tauchen der Polymerelemente in Wasser bzw. einer Mischung aus Wasser und anderen Lösemitteln und/oder Salzen und/oder Säuren und/oder Basen für bis zu 96 Stunden bei Temperaturen bis zu 150°C. Das Behandlungsmittel und die Polymerelemente können dabei umgewälzt und/oder mit Ultraschall und/oder mit Vibration behandelt werden.
  • - Behandlung der Polymerelemente mit warmer Luft oder warmen Gas. Eine solche Behandlung kann z. B. in einem Trockenschrank durchgeführt werden. Bevorzugt hat eine solche Heizkammer bzw. ein solcher Trockenschrank Vorrichtungen, womit das von den Polymerelementen abgeschiedene Lösemittel aufgefangen und bevorzugt wieder recycelt werden kann. Die Behandlung mit Wärme kann bei Temperaturen von bis zu maximal 10°C unter der Schmelztemperatur des jeweiligen Polymers durchgeführt werden. Die Polymerelemente werden dabei entweder aufgehängt oder aufgestellt, durch entsprechende Vorkehrungen wie Behältergefäße gegeneinander separiert oder in einer besonders bevorzugten Variante zusammen als Schüttgut behandelt. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn sich die Polymerelemente während der Nachbehandlung bewegen und somit auch bevorzugt auch untereinander eine Relativbewegung erzielen.
  • - Behandlung mit Unterdruck bzw. Vakuum. Eine solche Behandlung bewirkt, dass sich Restlösemittel aus dem Polymerelement löst. Durch bevorzugt kontinuierliches Absaugen aus einer entsprechenden Nachbehandlungskammer wird der aus der Polymerelementoberfläche austretende Dampf abgesaugt und dafür gesorgt, dass weiterer Lösemitteldampf aus den Polymerelementen in maximaler Weise austreten kann. Eine solche Behandlung wird bevorzugt mit gleichzeitiger Behandlung mit Wärme durchgeführt z. B. durch Strahlungswärme.
The post-treatment of the polymer elements, preferably for removing residual amounts of the solvent(s) from the surface of the polymer element or from the polymer element itself, is preferably carried out as follows:
  • - Immersion of the polymer elements in water or a mixture of water and other solvents and/or salts and/or acids and/or bases for up to 96 hours at temperatures up to 150°C. The treatment agent and the polymer elements can be circulated and/or treated with ultrasound and/or with vibration.
  • - Treatment of the polymer elements with warm air or warm gas. Such treatment can e.g. B. be carried out in a drying cabinet. Such a heating chamber or such a drying cabinet preferably has devices with which the solvent separated from the polymer elements can be collected and preferably recycled again. The heat treatment can be carried out at temperatures up to a maximum of 10°C below the melting point of the respective polymer. The polymer elements are either suspended or set up, separated from one another by appropriate precautions such as container vessels or, in a particularly preferred variant, treated together as bulk material. It is particularly advantageous if the polymer elements move during the after-treatment and thus preferably also achieve a relative movement among one another.
  • - Treatment with negative pressure or vacuum. Such treatment causes residual solvent to dissolve from the polymer element. The vapor emerging from the surface of the polymer element is sucked off by preferably continuous suction from a corresponding post-treatment chamber and it is ensured that further solvent vapor can escape from the polymer elements to the maximum extent. Such a treatment is preferably carried out with simultaneous treatment with heat, e.g. B. by radiant heat.

Die beschriebenen Möglichkeiten der Nachbehandlung können auch kombiniert werden. Darüber hinaus ist es vorteilhaft möglich, vor, während oder zwischen den Nachbehandlungen einen Beschichtungs- und/oder Funktionalisierungsschritt in einer Art und Weise, wie hierin beschrieben, durchzuführen.The post-treatment options described can also be combined. In addition, it is advantageously possible to carry out a coating and/or functionalization step in a manner as described herein before, during or between the post-treatments.

Vor, während oder zwischen den Nachbehandlungen können die Elemente mechanischen Oberflächenbehandlungen unterzogen werden. Besonders vorteilhaft können hierbei Strahlen und/oder Gleitschleifen angewendet werden. Eine solche Behandlung mittels Strahlen und/oder Gleitschleifen kann auf der zumindest noch nicht vollständig wieder ausgehärtete Oberfläche der Polymerelemente Mikrostrukturierungen bewirken, welche sich nach bevorzugt mindestens einer weiteren Nachbehandlung dauerhaft auf der Oberfläche abzeichnen. Solche Mikrostrukturierungen bewirken somit vorteilhaft z. B. genarbte oder matte Oberflächen. Gleichzeitig und/oder alternativ kann die Oberflächenrauheit vorteilhaft durch mindestens eine mechanische Nachbehandlung vor, während oder zwischen den Nachbehandlungen weiter reduziert werden.Before, during or between the after-treatments, the elements can be subjected to mechanical surface treatments. In this case, blasting and/or vibratory grinding can be used particularly advantageously. Such a treatment by means of blasting and/or vibratory grinding can bring about microstructuring on the at least not yet completely cured surface of the polymer elements, which microstructures are permanently visible on the surface after preferably at least one further post-treatment. Such microstructures thus advantageously cause z. B. grained or matt surfaces. At the same time and/or alternatively, the surface roughness can advantageously be further reduced by at least one mechanical post-treatment before, during or between the post-treatments.

In einigen Ausführungsformen ist vorgesehen, die Behandlungsflüssigkeit bereits im Vorratsbehälter auf die Glättungstemperatur oder darüber vorzuheizen, die Elemente in der Kammer anzuordnen und/oder den Druck im Vorratsbehälter zu erhöhen, z. B. mittels Pressluft oder unter Verwendung von Stickstoff. Auf diese Weise kann heißes Behandlungsmittel in die Kammer hinein verdrängt werden.Some embodiments provide for the treatment liquid to be preheated to the smoothing temperature or above in the reservoir, for the elements to be arranged in the chamber and/or for the pressure in the reservoir to be increased, e.g. B. by means of compressed air or using nitrogen. In this way, hot treatment agent can be displaced into the chamber.

In manchen Ausführungsformen ist vorgesehen, vor dem Einleiten von Behandlungsflüssigkeit aus dem Vorratsbehälter in die Kammer zunächst Wasser, z. B. eine kleinere Menge Wasser, in die Kammer zu geben und auf die obere Behandlungstemperatur oder annähernd die obere Behandlungstemperatur aufzuwärmen oder passiv aufwärmen zu lassen. Das Wasser wird ab ca. 100°C verdampfen und damit die Polymerelemente mit Wasserdampf benetzen und infiltrieren. Auf diese Weise kann das Wasser bei der Glättung als Schutzmedium in der Tiefe dienen. In manchen Ausführungsformen kommt wenigstens ein Temperiergerät, insbesondere ein sog. offenes Temperiergerät, zum Einsatz und kann Teil der Vorrichtung sein. Das Temperiergerät kann ein Wärmeträgermedium aufweisen, welches sich von der Behandlungsflüssigkeit unterscheidet, z. B. ein flüssiger Wärmeträger zum Speichern von Wärmeenergie, z. B. ein Wärmeträgeröl. Das Temperiergerät kann vorgesehen sein, die Kammer, den Vorratsbehälter oder andere Abschnitte der Vorrichtung, zu temperieren, insbesondere zu heizen.In some embodiments, it is provided that water, e.g. B. a smaller amount of water, into the chamber and heated to the upper treatment temperature or near the upper treatment temperature or let warm passively. The water will evaporate from approx. 100°C and thus wet and infiltrate the polymer elements with water vapor. In this way, the water can serve as a protective medium at depth during smoothing. In some embodiments, at least one temperature control device, in particular a so-called open temperature control device, is used and can be part of the device. The temperature control device can have a heat transfer medium which differs from the treatment liquid, e.g. B. a liquid heat transfer medium for storing thermal energy, z. B. a heat transfer oil. The temperature control device can be provided, the chamber, the reservoir or others Sections of the device to temper, especially to heat.

Solche, hierin als offene Temperiergeräte bezeichnete Temperiergeräte können preisgünstige Lösungen darstellen. Dabei wird das flüssige Wärmeträgermedium in einem Vorratstank für das Wärmeträgermedium erwärmt und mittels Pumpe oder auf andere Weise zur Kammer und/oder zum Vorratsbehälter gefördert. Der Vorteil dieses Heizverfahrens gegenüber dem oben aufgeführten System ist die Möglichkeit, eine beliebig große Menge an Wärmeträgermedium vorweg aufzuheizen. Damit sind niedrigere Anschlussleistungen, i. d. R. weniger als 10 kW, für die Vorrichtung möglich bei gleichzeitig hohen bis sehr hohen Aufheizraten während dem Glättungsschritt, welche für eine möglichst gute Glättung nötig sind.Such temperature control devices, referred to herein as open temperature control devices, can represent inexpensive solutions. The liquid heat transfer medium is heated in a storage tank for the heat transfer medium and conveyed to the chamber and/or to the storage container by means of a pump or in some other way. The advantage of this heating method compared to the system listed above is the possibility of pre-heating any large amount of heat transfer medium. This means lower connected loads, i. i.e. R. less than 10 kW, possible for the device with simultaneously high to very high heating rates during the smoothing step, which are necessary for the best possible smoothing.

In einigen Ausführungsformen sind zwei oder mehr Kammern für die Aufnahme von Elementen vorgesehen. Auf diese Weise kann Behandlungsflüssigkeit, welche sowohl in der ersten Kammer als auch in der zweiten Kammer benötigt wird, zwischen den beiden Kammern hin und her gepumpt werden. Während die Behandlungsflüssigkeit in der ersten dieser Kammern in einem Glättungsschritt verwendet wird, kann die zweite dieser Kammern mit Elementen bestückt werden. Ist der Glättungsschritt bezogen auf die erste Kammer beendet, kann die Behandlungsflüssigkeit aus dieser heraus und in die zweite Kammer gepumpt werden. Die Glättung kann in der zweiten Kammer beginnen, während die Elemente der ersten Kammer aus dieser entfernt und die erste Kammer mit neuen Elementen bestückt werden kann. Durch Vorsehen mehrerer Kammern kann vorteilhaft die Leistungsfähigkeit einer solchen Anlage vervielfacht werden.In some embodiments, two or more compartments are provided for receiving elements. In this way, treatment liquid, which is required both in the first chamber and in the second chamber, can be pumped back and forth between the two chambers. While the treatment liquid in the first of these chambers is used in a smoothing step, the second of these chambers can be equipped with elements. Once the smoothing step has ended in relation to the first chamber, the treatment liquid can be pumped out of it and into the second chamber. The smoothing can begin in the second chamber, while the elements of the first chamber can be removed from it and the first chamber loaded with new elements. By providing several chambers, the performance of such a system can advantageously be multiplied.

In manchen Ausführungsformen weisen die Polymerelemente kein, insbesondere integral oder stoffschlüssig vorliegenden oder gefertigten, Stützabschnitt oder kein Stützelement auf, insbesondere keine solchen, die vor einem Einsatz der Polymerelemente von diesen entfernt werden müssen oder üblicherweise entfernt werden.In some embodiments, the polymer elements have no support section, in particular an integral or cohesively present or manufactured support section or no support element, in particular none that have to be removed from the polymer elements before they are used or are usually removed.

In einigen Ausführungsformen weisen die Polymerelemente ein oder mehrere Polymere auf, oder sind oder werden hieraus gefertigt, die eine Schmelztemperatur unter 300°C, vorzugsweise unter 250°C, ganz bevorzugt unter 200° C aufweisen.In some embodiments, the polymer elements include, or are or are made from, one or more polymers that have a melting point below 300°C, preferably below 250°C, most preferably below 200°C.

In manchen Ausführungsformen sind oder werden die Polymerelemente aus oder mit PA11, PA12 oder TPU, bevorzugt TPU-01 gefertigt.In some embodiments, the polymer elements are or are made from or with PA11, PA12 or TPU, preferably TPU-01.

In einigen Ausführungsschritten sind oder werden die Polymerelemente per Pulverbett, Pulverstrahl, durch Materialextrusion oder durch Behandlung als Photopolymer gefertigtIn some implementation steps, the polymer elements are or will be manufactured by means of a powder bed, powder jet, material extrusion or treatment as a photopolymer

Manche oder alle erfindungsgemäßen Ausführungsformen können einen, mehrere oder alle der oben und/oder im Folgenden genannten Vorteile aufweisen.Some or all embodiments according to the invention can have one, several or all of the advantages mentioned above and/or below.

Durch additive Fertigungsverfahren erhaltene Elemente sind sehr vielversprechend und werden in zunehmenden Mengen hergestellt, verlangen jedoch eine qualitativ hochwertige Oberfläche. Mittels der vorliegenden Erfindung wird vorteilhaft ein Verfahren zum Glätten, Veredeln bzw. zur Veredelung der Oberfläche eines Elements, das durch ein additives Fertigungsverfahren erhalten wird, bereitgestellt, welches die Oberfläche nicht oder im Wesentlichen nicht beschädigt, die Komplexität der Struktur und Form des Elements beibehält, in kurzer Zeit durchgeführt werden kann und helfen kann die Verwendung mechanischer Schritte, wie z. B. Fräsen, Schleifen oder Polieren, zu vermeiden. Dadurch können Zeit und Kosten eingespart werden.Elements obtained by additive manufacturing processes show great promise and are being produced in increasing quantities, but require a high quality finish. The present invention advantageously provides a method for smoothing, refining or refining the surface of an element that is obtained by an additive manufacturing method, which does not or essentially does not damage the surface, retains the complexity of the structure and shape of the element , can be performed in a short time and the use of mechanical steps, such as B. milling, grinding or polishing to avoid. This saves time and money.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung kann darin bestehen, dass die durch additive Fertigungsverfahren erhaltenen Elemente als Schüttgut behandelt werden können. Mittels der vorliegenden Erfindung kann vorteilhaft vermieden werden, dass die Oberflächen der Elemente durch die Behandlung haftend werden und/oder mehrere Elemente aneinander haften.Another advantage of the present invention can be that the elements obtained by additive manufacturing processes can be treated in bulk. By means of the present invention it can be advantageously avoided that the surfaces of the elements become sticky as a result of the treatment and/or that several elements stick to one another.

Ferner kann ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung darin bestehen, dass ein Verfahren zur Behandlung von Schüttgut unter Verwendung umweltfreundlicher Materialien bereitgestellt und der Einsatz größerer Mengen an umweltschädlichen organischen Lösungsmitteln vermieden wird. Dies trägt in beachtlichem Umfang zum Umweltschutz bei.Furthermore, another advantage of the present invention may be that it provides a method for treating bulk materials using environmentally friendly materials and avoids the use of larger amounts of environmentally harmful organic solvents. This contributes significantly to environmental protection.

Mittels der vorliegenden Erfindung kann es weiter vorteilhaft möglich sein, ein Verfahren bereitzustellen, das sowohl für empfindliche Teile als auch für sperrige Teile verwendet werden kann.By means of the present invention it may further advantageously be possible to provide a method that can be used both for delicate parts and for bulky parts.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung kann darin bestehen, dass die Reaktivität genau und einfach angepasst werden kann. Dies ermöglicht ebenfalls eine Behandlung empfindlicher Teile mit einem Lösungsmittel, da bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Behandlungsdauer genau bestimmt werden kann.Another advantage of the present invention may be that reactivity can be finely and easily tailored. This also enables sensitive parts to be treated with a solvent, since the duration of the treatment can be precisely determined using the method according to the invention.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens können vorteilhafterweise mittels eines Verfahrens sowohl einzelne Polymerelemente als auch Schüttgut, also mehrere Polymerelemente gleichzeitig im gleichen Prozess, behandelt werden, wobei das Verfahren zum Glätten und gegebenenfalls auch zum Funktionalisieren von hergestellten Elementen verwendet werden kann, welche aus verschiedenen Polymertypen und insbesondere aus Polymeren und Copolymeren auf PolyamidBasis sowie auf TPU-Basis gefertigt wurden.By means of the method according to the invention, both individual polymer elements and bulk material, i.e. several polymer elements simultaneously in the same process, can advantageously be treated by means of one method, the method for smoothing and optionally also for Functionalization of manufactured elements can be used, which were made from different types of polymers and in particular from polymers and copolymers based on polyamide and based on TPU.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung kann darin bestehen, dass es möglich ist, durch ein generatives Fertigungsverfahren erhaltene Elemente mit einer glatten, matten und/oder strukturierten Oberfläche zu versehen, indem die Elemente mit dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt werden, wobei es das Verfahren ermöglicht, Oberflächen von Elementen mit sehr filigranen Teilen, mit hoher Komplexität, mit Kanälen, Löchern und feinen Strukturen in kurzer Zeit und bei angenehmen Temperaturen zu glätten.A further advantage of the present invention can consist in the fact that it is possible to provide elements obtained by an additive manufacturing process with a smooth, matt and/or structured surface by treating the elements with the process according to the invention, the process making it possible To smooth surfaces of elements with very filigree parts, with high complexity, with channels, holes and fine structures in a short time and at comfortable temperatures.

Darüber hinaus ist mittels der vorliegenden Erfindung vorteilhaft möglich, die Oberfläche(n) dieser Elemente zu behandeln, um sie mit wünschenswerten Funktionen zu versehen, zu färben oder zu funktionalisieren.In addition, it is advantageously possible by means of the present invention to treat the surface(s) of these elements in order to provide them with desirable functions, to color them or to functionalize them.

Mittels der vorliegenden Erfindung kann vorteilhafterweise durch die Verwendung eines flüssigen Gemischs aus Wasser und Alkohol in vorbestimmten Verhältnissen bei einer vorbestimmten Temperatur und für eine vorbestimmte Zeitdauer eine effiziente Glättung der Oberfläche von Elementen und die gleichzeitige Behandlung mehrerer Elemente sowie von Schüttgut ermöglicht werden, da die Elemente in der Behandlungsflüssigkeit schweben und nicht aneinander haften. Start und Stopp der Glättungsreaktion können vorteilhafterweise durch Steuern des Temperaturregimes und der Behandlungszeit gesteuert werden. Somit ist es möglich, den gesamten Prozess vorteilhaft genau so zu steuern, dass ein Aufweichen von Oberflächen, eine Verschlechterung von Oberflächen, ein Runden und ein Aufweichen von Konturlinien etc. vermieden werden kann.Advantageously, by means of the present invention, by using a liquid mixture of water and alcohol in predetermined proportions at a predetermined temperature and for a predetermined period of time, an efficient smoothing of the surface of elements and the simultaneous treatment of several elements as well as bulk material can be made possible, since the elements float in the treatment liquid and do not stick to each other. Start and stop of the smoothing reaction can be advantageously controlled by controlling the temperature regime and the treatment time. Thus, it is possible to advantageously precisely control the entire process so that surface softening, surface deterioration, rounding and softening of contour lines, etc. can be avoided.

Mit Glykolen wie beispielsweise Propylenglykol oder einfachen Alkoholen wie Ethanol oder Isopropanol oder auch wässrigen oder nicht wässrigen Mischungen daraus zur Glättung mittels Tauchen bzw. durch Schüttgutglättung lassen sich vorteilhaft neben einer hohen Glättung bzw. einer niedrigen Oberflächenrauheit auch andere Eigenschaften erzielen. Beispielsweise kann bei MJF- oder HSS-Elementen eine Farbgebung der Oberfläche von Weiß bis Schwarz bzw. Graustufen dazwischen erzielt werden. Solche Elemente sind durch den additiven Herstellungsprozess bedingt im Inneren schwarz und weisen meist eine graue Oberfläche auf, weil weißes Restpulver des eigentlich weißen Pulvers an der Elementoberfläche zumindest in geringen Mengen haften bleibt. Dabei kann die beschriebene Farbgebung von Weiß bis Schwarz sowohl durch den Glättungsprozess selbst, beispielsweise durch eine entsprechende Auswahl des Behandlungsmittels und/oder entsprechende Behandlungszeiten und/oder -temperaturen erzielt werden, als auch durch eine entsprechende Vor- und/oder Nachbehandlung. Beispielsweise kann die Polarität der granularen Medien zu einer stärkeren Durchmischung an der Oberfläche der Polymerelemente sorgen, so dass diese stärker schwarz werden. Dieses ist bevorzugt durch granulare Medien mit unpolaren Eigenschaften der Fall. Granulare Medien mit stark polar ausgeprägten Eigenschaften können den Effekt der Grau- bzw. Weißfärbung stärken. Ebenso kann sich sie die Art und Weise der Nachbehandlung in Bezug auf die verwendeten Medien (Luft/Gas/Vakuum/Flüssigkeit) und die dabei verwendeten Temperaturen auf die Farbgestaltung solcher Oberflächen auswirken. So wurde gefunden, dass Nachbehandlungstemperaturen von 20°C bis 80°C eine bevorzugt hellere Farbgebung an der Oberfläche der Elemente dauerhaft erwirken können als Nachbehandlungstemperaturen von über 80°C. Ohne an eine Theorie gebunden zu sein wird davon ausgegangen, dass bei niedrigeren Nachbehandlungstemperaturen bis 80°C das noch in der Oberfläche verbliebene Rest-Behandlungsmittel oder zumindest Teile davon langsam oder relativ langsam entweichen und so für keine weitere Verschiebung bzw. Vermischung von Polymer und Carbon Black gesorgt wird. Bei Temperaturen von über 80°C wird das Entweichen von zumindest Teilen von Rest-Behandlungsmittel in der Oberfläche der Elemente zunehmend verstärkt und es kann zu einer weiteren bzw. erneuten Verschiebung von Carbon Black an der Polymeroberfläche kommen. Anders ausgedrückt wird davon ausgegangen, dass bei einer Nachbehandlungstemperatur über 80°C zumindest Teile des durch den Glättungsschritt bevorzugt an der unmittelbaren Elementoberfläche zumindest teilweise nach innen gedrückten Carbon Black mit dem dabei gegenüber niedrigeren Temperaturen heftiger entweichenden Restbehandlungsmittel oder zumindest Teilen davon wieder weiter nach außen gedrückt bzw. mitgerissen werden und so für eine verstärkte Durchmischung von Carbon Black und Polymer an der Außenschicht sorgt.With glycols such as propylene glycol or simple alcohols such as ethanol or isopropanol or also aqueous or non-aqueous mixtures thereof for smoothing by dipping or by smoothing bulk goods, other properties can advantageously be achieved in addition to high smoothing or low surface roughness. For example, with MJF or HSS elements, the surface can be colored from white to black or shades of gray in between. Due to the additive manufacturing process, such elements are black on the inside and usually have a gray surface, because white residual powder of the actually white powder sticks to the surface of the element, at least in small quantities. The described coloring from white to black can be achieved both by the smoothing process itself, for example by an appropriate selection of the treatment agent and/or appropriate treatment times and/or temperatures, and also by appropriate pre- and/or post-treatment. For example, the polarity of the granular media can result in greater mixing at the surface of the polymer elements, making them more black. This is preferably the case with granular media with non-polar properties. Granular media with strongly polar properties can strengthen the effect of gray or white coloring. The type of post-treatment in relation to the media used (air/gas/vacuum/liquid) and the temperatures used can also affect the color design of such surfaces. It has been found that post-treatment temperatures of 20°C to 80°C can produce a preferably lighter coloring on the surface of the elements over the long term than post-treatment temperatures of over 80°C. Without being bound to a theory, it is assumed that at lower post-treatment temperatures of up to 80°C, the residual treatment agent remaining in the surface or at least parts of it slowly or relatively slowly escape and thus no further displacement or mixing of polymer and carbon is possible Black is taken care of. At temperatures above 80°C, the escape of at least part of the residual treatment agent in the surface of the elements is increasingly increased and there can be a further or renewed displacement of carbon black on the polymer surface. In other words, it is assumed that at a post-treatment temperature above 80°C, at least parts of the carbon black, which is preferably at least partially pressed inwards on the immediate element surface by the smoothing step, with the residual treatment agent or at least parts of it escaping more violently compared to lower temperatures, are pressed further outwards again or are swept along, thus ensuring increased mixing of carbon black and polymer on the outer layer.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Behandlung kann in der Möglichkeit bestehen, vor, während oder zwischen Nachbehandlungen mechanische Oberflächenbehandlungen durchzuführen. Diese können auf der ausgehärteten Oberfläche der Polymerelemente Mikrostrukturierungen bewirken, welche sich nach bevorzugt mindestens einer weiteren Nachbehandlung dauerhaft auf der Oberfläche abzeichnen. Solche Mikrostrukturierungen bewirken somit vorteilhaft z. B. genarbte oder matte Oberflächen. Gleichzeitig und/oder alternativ kann die Oberflächenrauheit vorteilhaft durch mindestens eine mechanische Nachbehandlung vor, während oder zwischen den Nachbehandlungen weiter reduziert werden.Another advantage of the present treatment can be the possibility to perform mechanical surface treatments before, during or between post-treatments. These can bring about microstructuring on the hardened surface of the polymer elements, which, after preferably at least one further post-treatment, are permanently visible on the surface. Such microstructures thus advantageously cause z. B. grained or matt surfaces. At the same time and/or alternatively, the surface roughness can advantageously be reduced by at least one mechanical post-treatment before, during or between follow-up treatments can be further reduced.

Darüber hinaus kann ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung darin bestehen, dass es durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich ist, bei Elementen die Carbon Black enthalten, die Farbe der Oberfläche ändern zu lassen, was es ermöglicht, Elemente während des Prozesses oder in einem weiteren Prozessschritt in vielen Farbtönen zu färben.Furthermore, another advantage of the present invention may be that by applying the method of the invention it is possible to have elements containing carbon black change the color of the surface, allowing elements to be removed during the process or at a later date process step to color in many shades.

Alle mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielbaren Vorteile lassen sich in bestimmten erfindungsgemäßen Ausführungsformen ungeschmälert auch mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzielen und umgekehrt.All the advantages that can be achieved with the method according to the invention can also be achieved undiminished in certain embodiments according to the invention with the device according to the invention and vice versa.

Alle in Bezug auf eine Vorrichtung gemäß 1 beschriebenen Ausführungsformen können mit einem zusätzlichen Färbe- und/oder Funktionalisierungsschritt kombiniert werden durch Einbringen geeigneter Substanzen in die Prozesskammer entweder vor und/oder während des Glättungsschrittes b) (siehe 4) und/oder danach, beispielsweise in einem Zeitfenster nach dem Glätten wie zuvor beschrieben.All in relation to a device according to 1 The embodiments described can be combined with an additional coloring and/or functionalization step by introducing suitable substances into the process chamber either before and/or during the smoothing step b) (see 4 ) and/or thereafter, for example in a time window after smoothing as previously described.

Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren rein exemplarisch beschrieben. In ihnen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Komponenten. Es gilt:

  • 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung;
  • 2 zeigt die Prozesskammer der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in einer zweiten Ausführungsform;
  • 3 zeigt die Prozesskammer der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in einer dritten Ausführungsform mit einer zweiten Prozesskammer; und
  • 4 zeigt schematisch vereinfacht den Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Ausführungsform.
The present invention is described below purely by way of example with reference to the attached figures. In them, the same reference symbols designate the same or similar components. The following applies:
  • 1 shows an apparatus according to the invention for carrying out the method of the present invention;
  • 2 shows the process chamber of the device for carrying out the method in a second embodiment;
  • 3 shows the process chamber of the device for carrying out the method in a third embodiment with a second process chamber; and
  • 4 shows a schematically simplified sequence of a method according to the invention in one embodiment.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 100 zur Durchführung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung. 1 shows an inventive device 100 for carrying out the method of the present invention.

Durch dieses Ausführungsbeispiel wird die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Ausführungsform beispielhaft erläutert, ohne den Umfang einzuschränken.This exemplary embodiment explains the device according to the invention in one embodiment by way of example, without restricting the scope.

Die Polymerelemente können beispielsweise in einer Vorrichtung wie in der vorliegenden Anmeldung beansprucht und wie in 1 gezeigt behandelt werden. Die Vorrichtung weist eine Kammer oder Prozesskammer 1 mit einem optionalen Deckel 2 auf, welche mindestens einen Innenbehälter 3 zur Aufnahme der Polymerelemente 4 und der Behandlungsflüssigkeit 5 umfasst.The polymer elements can be used, for example, in a device as claimed in the present application and as in 1 shown to be treated. The device has a chamber or process chamber 1 with an optional cover 2 which comprises at least one inner container 3 for accommodating the polymer elements 4 and the treatment liquid 5 .

Es sind ferner Mittel zur Temperatursteuerung 26 vorgesehen, wobei die Vorrichtung vorzugsweise ferner mindestens eines der folgenden Vorrichtungen umfasst: eine Umwälzvorrichtung 7, eine Heizvorrichtung 8 und/oder wenigstens einen Kühlmitteltank 10, 20. Hierbei umfasst der Kühlmitteltank 10, 20 ein Kühlfluid oder Kühlmittel 22. Dieses Gerät wird im Folgenden und im Beispiel näher beschrieben und erläutert.Temperature control means 26 are also provided, with the device preferably also comprising at least one of the following devices: a circulating device 7, a heating device 8 and/or at least one coolant tank 10, 20. In this case, the coolant tank 10, 20 includes a cooling fluid or coolant 22 This device is described and explained in more detail below and in the example.

Die Prozesskammer 1 ist optional als Druckbehälter ausgebildet und kann einen Deckel 2 aufweisen, welcher vorgesehen und/oder geeignet ist, um die Prozesskammer 1 druckfest zu verschließen.The process chamber 1 is optionally designed as a pressure vessel and can have a cover 2 which is provided and/or suitable for closing the process chamber 1 in a pressure-tight manner.

Die Polymerelemente 4 können mittels des Innenbehälters 3 entweder als Schüttgut oder in speziellen Kammern und/oder Haltevorrichtungen (nicht dargestellt) am und im Inneren des Innenbehälters 3 in die Prozesskammer 1 eingebracht werden.The polymer elements 4 can be introduced into the process chamber 1 by means of the inner container 3 either as bulk material or in special chambers and/or holding devices (not shown) on and inside the inner container 3 .

Die Behandlungsflüssigkeit 5 kann auf verschiedene Weise in die Prozesskammer 1 eingebracht werden.The treatment liquid 5 can be introduced into the process chamber 1 in various ways.

Die Umwälzvorrichtung 7, vorzugsweise ein Flügelrad, ist in der Lage, die Behandlungsflüssigkeit 5 kontinuierlich zu rühren.The circulating device 7, preferably an impeller, is able to stir the treatment liquid 5 continuously.

Kammern und/oder Einbauten können sinnvoll sein, wenn die Polymerelemente 4 beim Glätten zum Verkleben neigen, ebenso das Vorsehen von granularen Medien innerhalb der Prozesskammer 1.Chambers and/or fixtures can be useful if the polymer elements 4 tend to stick together during smoothing, as can the provision of granular media within the process chamber 1.

Dies hängt unter anderem von der Geometrie der Polymerelemente und dem verwendeten Polymer sowie von der aufzutragenden Glättungsintensität ab.This depends, among other things, on the geometry of the polymer elements and the polymer used, as well as on the smoothing intensity to be applied.

Die Umwälzeinrichtung 7 verhindert durch ständiges Rühren ein Verkleben der Polymerelemente 4 miteinander oder an Wandungen der Prozesskammer 1.The circulation device 7 prevents the polymer elements 4 from sticking to one another or to the walls of the process chamber 1 by constantly stirring.

Wie oben beschrieben, kann die Behandlungsflüssigkeit 5 auf unterschiedliche Weise eingeführt werden.As described above, the treatment liquid 5 can be introduced in various ways.

In einer ersten dieser Varianten werden die Polymerelemente 4 in die Prozesskammer 1 eingebracht und der Deckel 2 druckdicht verschlossen.In a first of these variants, the polymer elements 4 are introduced into the process chamber 1 and the cover 2 is closed in a pressure-tight manner.

Die Behandlungsflüssigkeit 5 wird dann aus dem Vorratsbehälter 25 mittels einer Pumpe 18 und/oder einer Druckbeaufschlagung mittels Prozessgas aus einem Tank 12 entsprechend einem vorbestimmten Niveau in die Prozesskammer 1 eingeführt. Sie kann in manchen Ausführungsformen im Vorratsbehälter 25 für Behandlungsflüssigkeit 5 mittels eines Heizgeräts 27 bereits auf eine vorbestimmte Temperatur gebracht worden sein.The treatment liquid 5 is then introduced from the storage container 25 into the process chamber 1 by means of a pump 18 and/or pressurization by means of process gas from a tank 12 according to a predetermined level. In some embodiments, it can already have been brought to a predetermined temperature in the reservoir 25 for treatment liquid 5 by means of a heating device 27 .

Die Prozesskammer 1 kann bereits vorab mit Prozessgas aus dem Tank 12 unter einem bestimmten Druck befüllt werden, um während der Einfüllphase der Behandlungsflüssigkeit 5 einen Gegendruck zu erzeugen und/oder ein schlagartiges Verdampfen der Behandlungsflüssigkeit 5 stark zu verhindern. Ein Überdruckventil 13 kann in Fluidverbindung zum Tank 12 mit Prozessgas vorgesehen sein.The process chamber 1 can already be filled in advance with process gas from the tank 12 at a certain pressure in order to generate a back pressure during the filling phase of the treatment liquid 5 and/or to greatly prevent the treatment liquid 5 from suddenly evaporating. A pressure relief valve 13 may be provided in fluid communication with the tank 12 of process gas.

Die Bedingungen sollten so sein, dass die Behandlungsflüssigkeit 5 in flüssiger Form vorliegt.The conditions should be such that the treatment liquid 5 is in liquid form.

In einer speziellen Ausführung sorgt eine Vakuumpumpe 24 für die Verdrängung von nahezu jeglichem Sauerstoff in die Prozesskammer 1 bevor irgendwelche Gase oder Flüssigkeiten in die Prozesskammer 1 eingeleitet werden.In a specific embodiment, a vacuum pump 24 provides for the displacement of almost all oxygen into the process chamber 1 before any gases or liquids are introduced into the process chamber 1.

Ein idealer (Füll-)Stand für die Behandlungsflüssigkeit 5 hängt von verschiedenen Faktoren ab, welche im Folgenden näher beschrieben werden sollen.An ideal (filling) level for the treatment liquid 5 depends on various factors, which will be described in more detail below.

Es ist optional vorgesehen, nicht die gesamte Prozesskammer 1 mit Behandlungsflüssigkeit 5 zu füllen, damit Dampf 6, gleich aus welcher Quelle oder Flüssigkeit, insbesondere der Behandlungsflüssigkeit 5, den verbleibenden Raum im oberen Teil der Prozesskammer 1 füllen kann.It is optionally provided not to fill the entire process chamber 1 with treatment liquid 5, so that vapor 6, regardless of the source or liquid, in particular the treatment liquid 5, can fill the remaining space in the upper part of the process chamber 1.

In einigen Ausführungsformen ist vorgesehen, die Polymerelemente 4 zunächst im Dampf 6 im oberen Teil der Prozesskammer 1 über einen vorbestimmten Zeitraum zu halten, bevor man sie in die Behandlungsflüssigkeit 5 eintauchen lässt.In some embodiments it is provided that the polymer elements 4 are initially kept in the vapor 6 in the upper part of the process chamber 1 for a predetermined period of time before they are immersed in the treatment liquid 5 .

Falls erforderlich, kann die Behandlungsflüssigkeit 5 auf eine Temperatur von etwa der unteren Schwellentemperatur der Polymerelemente 4 erhitzt werden, wobei die untere Schwellentemperatur nicht nur von der Konzentration und Zusammensetzung der Behandlungsflüssigkeit 5 abhängt, sondern auch von dem verwendeten Polymer der Elemente 4 und auch vom Herstellungsverfahren abhängen kann.If necessary, the treatment liquid 5 can be heated to a temperature of approximately the lower threshold temperature of the polymer elements 4, the lower threshold temperature not only depending on the concentration and composition of the treatment liquid 5, but also on the polymer used in the elements 4 and also on the manufacturing process can depend.

Bei ausreichender Menge an Behandlungsflüssigkeit 5 in der Prozesskammer 1 kann das Ventil 16 geschlossen werden. Ausgestaltungen, bei welche die Behandlungsflüssigkeit 5 nicht von außen, z. B. gesteuert über ein Ventil, in die Prozesskammer 1 eingebracht wird, sind hierin ebenfalls offenbart.When there is a sufficient quantity of treatment liquid 5 in the process chamber 1, the valve 16 can be closed. Configurations in which the treatment liquid 5 is not supplied from the outside, e.g. B. controlled via a valve, is introduced into the process chamber 1 are also disclosed herein.

Anschließend wird vorzugsweise Prozessgas 6 in die Prozesskammer 1 eingeleitet.Process gas 6 is then preferably introduced into the process chamber 1 .

Zuvor, gleichzeitig oder danach kann die Umwälzvorrichtung 7 eingeschaltet werden, um die Behandlungsflüssigkeit 5 und die Polymerelemente 4 zu verteilen oder umzuwälzen.The circulating device 7 can be switched on beforehand, at the same time or afterwards in order to distribute or circulate the treatment liquid 5 and the polymer elements 4 .

Die Behandlungsflüssigkeit 5 und die Polymerelemente 4 werden mittels einer Heizeinrichtung 8 auf die erforderliche Glättungstemperatur gebracht.The treatment liquid 5 and the polymer elements 4 are brought to the required smoothing temperature by means of a heating device 8 .

Dies erfolgt vorzugsweise mit einer vergleichsweise hohen bis sehr hohen Aufheizrate.This preferably takes place with a comparatively high to very high heating rate.

Um die Temperatur der Behandlungsflüssigkeit 5 möglichst genau zu regeln, vorzugsweise innerhalb der Prozesskammer 1, ist optional eine Steuer- oder Regeleinrichtung 14 vorgesehen.In order to regulate the temperature of the treatment liquid 5 as precisely as possible, preferably within the process chamber 1, a control or regulating device 14 is optionally provided.

Die Steuer- oder Regeleinrichtung 14 kann überdies programmiert sein, das erfindungsgemäße Verfahren in jeder hierin offenbarten Ausführungsform ausführen zu lassen oder zu veranlassen, etwa durch Steuerbefehle an die hierzu erforderlichen Komponenten und/oder Aktoren, insbesondere wie hierin offenbart.The control or regulating device 14 can also be programmed to have or cause the method according to the invention to be carried out in each embodiment disclosed herein, for example by control commands to the components and/or actuators required for this purpose, in particular as disclosed herein.

Vorzugsweise wird die Temperatur mittels Temperatursensoren 26 kontinuierlich überwacht. Es können Mittel vorgesehen sein, um mit einer vorgegebenen Heizrampe möglichst genau auf die vorgegebene Glättungstemperatur aufzuheizen.The temperature is preferably continuously monitored by means of temperature sensors 26 . Means can be provided in order to heat up to the predetermined smoothing temperature as precisely as possible using a predetermined heating ramp.

Eine sehr schnelle Erwärmungsrate ist ebenso wünschenswert wie das Halten der Temperatur innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereichs.A very rapid heating rate is desirable, as is maintaining the temperature within a predetermined temperature range.

Zur weiteren Verbesserung des Verfahrens können (nicht dargestellte) Mittel für einen nichtlinearen Temperaturanstieg, Temperaturrampen und/oder einen gewissen inerten Temperaturanstieg oder -abfall um einige Grad (Celsius) nach Erreichen der Glättungstemperatur vorgesehen sein.Means (not shown) for a non-linear temperature increase, temperature ramps and/or a certain inert temperature increase or decrease by a few degrees (Celsius) after the smoothing temperature has been reached can be provided to further improve the method.

Nach einer vorgegebenen Glättungszeit, also der Dauer des Glättungsschritts b), wird die Temperatur, dem die Polymerelemente 4 ausgesetzt sind, optional mit einer vorgegebenen Abkühlrate, die vorteilhafterweise hoch bis sehr hoch ist, vorzugsweise aktiv auf den Bereich der unteren Schwellentemperatur oder niedriger abgesenkt.After a predetermined smoothing time, i.e. the duration of smoothing step b), the temperature to which the polymer elements 4 are exposed is optionally actively lowered to the range of the lower threshold temperature or lower at a predetermined cooling rate, which is advantageously high to very high.

Dies erfolgt vorzugsweise über eine Kühlleitung 9 innerhalb der Prozesskammer 1, die von einer Pumpe 11 mit einem Kühlmittel 22, vorzugsweise Wasser, versorgt sein kann.This is preferably done via a cooling line 9 within the process chamber 1, which can be supplied with a coolant 22, preferably water, by a pump 11.

Zusätzlich oder alternativ können auch andere Mittel zum Kühlen verwendet werden, wie das Aufbringen von flüssigem Stickstoff oder das Abführen von Prozessdampf.In addition or as an alternative, other cooling means can also be used, such as applying liquid nitrogen or removing process steam.

Nach Erreichen der unteren Schwellentemperatur kann die Behandlungsflüssigkeit 5 wieder in den Vorratstank 25 gepumpt werden, sofern vorhanden.After the lower threshold temperature has been reached, the treatment liquid 5 can be pumped back into the storage tank 25, if present.

Optional können die Polymerelemente 4 mittels einer Spülflüssigkeit oder einer nachgeschalteten Färbe- und/oder Funktionalisierungsflüssigkeit 23, welche aus einem weiteren Behälter 21 mittels einer Pumpe 19 über ein Ventil 17 in die Prozesskammer 1 geführt wird, weiterbehandelt werden. Diese Funktionalisierungsflüssigkeit 23 kann anschließend, also nach der nachgeschalteten Behandlung, in den Behälter 21 zurückgepumpt und in manchen Ausführungsformen wiederverwendet werden.Optionally, the polymer elements 4 can be further treated by means of a rinsing liquid or a downstream coloring and/or functionalizing liquid 23, which is fed from another container 21 by means of a pump 19 via a valve 17 into the process chamber 1. This functionalization liquid 23 can then, ie after the downstream treatment, be pumped back into the container 21 and reused in some embodiments.

Die Funktionalisierungsflüssigkeit 23 kann einfaches Wasser von Raumtemperatur sein, um die Resttemperatur der Polymerelemente 4 und der Prozesskammer 1 möglichst schnell auf etwa Raumtemperatur abzusenken, um nach dem Öffnen des Deckels 2 die behandelten Polymerelemente 4 entnehmen zu können.The functionalization liquid 23 can be simple water at room temperature in order to lower the residual temperature of the polymer elements 4 and the process chamber 1 to about room temperature as quickly as possible in order to be able to remove the treated polymer elements 4 after opening the lid 2 .

Der Vorgang kann wiederholt werden.The process can be repeated.

In der 1 sind ferner Gasventile 15 gezeigt, mit denen die Gaszufuhr in die Prozesskammer 1 im Laufe und für die Behandlung dosiert bzw. geregelt werden kann.In the 1 gas valves 15 are also shown, with which the gas supply into the process chamber 1 can be metered or regulated during and for the treatment.

Um Energie zu sparen, kann es von Vorteil sein, die Polymerelemente 4 und die Behandlungsflüssigkeit 5 getrennt zu erhitzen und die Behandlungsflüssigkeit 5 beim Abkühlen unter die untere Schwellentemperatur zurückzugewinnen.In order to save energy, it may be advantageous to heat the polymer elements 4 and the treatment liquid 5 separately and to recover the treatment liquid 5 on cooling below the lower threshold temperature.

Dies kann unter Verwendung einer Konfiguration erfolgen, bei der die Behandlungsflüssigkeit 5 in einem separaten Behälter (nicht gezeigt) auf eine Temperatur im Bereich der oberen Schwellentemperatur oder darüber hinaus erhitzt wird.This can be done using a configuration where the treatment liquid 5 is heated in a separate container (not shown) to a temperature around the upper threshold temperature or above.

Die erhitzte Behandlungsflüssigkeit 5 kann dann in die Prozesskammer 1 umfassend die Polymerelemente 4 und/oder umfassend die Polymerelemente 4 und Wasser oder eine wässrige Lösung zur Vorbehandlung gepumpt werden. Wird Behandlungsflüssigkeit 5 mit einer Temperatur im Bereich der oberen Schwellentemperatur oder darüber hinaus in die Prozesskammer 1 eingespeist, wird die Temperatur durch die niedrigere Temperatur der Polymerelemente 4 und die thermische Masse der Prozesskammer 1 geringfügig abgesenkt. Dies ermöglicht ein schnelles Aufheizen der Polymerelemente 4 auf die Glättungstemperatur und eine schnelle Glättungswirkung.The heated treatment liquid 5 can then be pumped into the process chamber 1 comprising the polymer elements 4 and/or comprising the polymer elements 4 and water or an aqueous solution for pretreatment. If treatment liquid 5 is fed into the process chamber 1 at a temperature in the range of the upper threshold temperature or higher, the temperature is slightly lowered due to the lower temperature of the polymer elements 4 and the thermal mass of the process chamber 1 . This enables rapid heating of the polymer elements 4 to the smoothing temperature and a rapid smoothing effect.

BeispielExample

Polymerelemente wurden mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung geglättet. Die Polymerelemente wurden zuerst bei einer Temperatur unterhalb einer unteren Schwellentemperatur behandelt, bei der die Zeit nicht kritisch ist.Polymer elements were smoothed using the method of the present invention. The polymer elements were first treated at a temperature below a lower threshold temperature where time is not critical.

Erst bei Überschreiten dieser Temperatur findet überhaupt eine merkliche Reaktion statt. Unterhalb der unteren Schwellentemperatur tritt weder in wenigen Minuten noch über einen Zeitraum von einigen Stunden eine Glättung oder Veränderung der Oberfläche auf. Dies bedeutet, dass die Polymerelemente für einen beliebigen Zeitraum in der Behandlungsflüssigkeit oder einer anderen Vorbehandlungsflüssigkeit wie Wasser oder einer wässrigen Lösung verbleiben können. Dies ermöglicht eine hohe Flexibilität für den Prozess. Die untere Schwellentemperatur hängt von der Behandlungsflüssigkeit und von der Art der zu behandelnden Polymerelemente ab. Somit kann die untere Schwellentemperatur variieren, z. B. in Abhängigkeit von den Polymerelementen, die mit unterschiedlichen Fertigungsverfahren wie SLS und MJF hergestellt wurden. Es kann allgemein angenommen werden, dass diese untere Schwellentemperatur mindestens 5°C und bis zu 50°C oder mehr unter der oberen Schwellentemperatur liegt.Only when this temperature is exceeded does a noticeable reaction take place. Below the lower threshold temperature, smoothing or surface changes do not occur in a few minutes or over a period of several hours. This means that the polymer elements can remain in the treatment liquid or another pre-treatment liquid such as water or an aqueous solution for any length of time. This enables a high degree of flexibility for the process. The lower threshold temperature depends on the treatment liquid and on the type of polymer elements to be treated. Thus, the lower threshold temperature may vary, e.g. B. depending on the polymer elements made with different manufacturing processes such as SLS and MJF. It can generally be assumed that this lower threshold temperature is at least 5°C and up to 50°C or more below the upper threshold temperature.

Die „untere Schwellentemperatur“ muss nicht unbedingt ein exakter Temperaturwert sein, sondern kann ein Temperaturbereich sein, der mit dem Schmelzbereich eines Polymers vergleichbar ist.The "lower threshold temperature" does not necessarily have to be an exact temperature value, but can be a temperature range comparable to the melting range of a polymer.

Da die Glättung jenseits der unteren Schwellentemperatur langsam beginnt, ist dies nicht kritisch, solange jede Vorbehandlung, die nicht mit der Glättung beginnen sollte, deutlich unterhalb der unteren Schwellentemperatur durchgeführt wird. Wenn Polyamid-Elemente behandelt werden und die Behandlungsflüssigkeit eine Wasser-Alkohol-Mischung mit einem Verhältnis von Wasser zu Alkohol von 60:40 bis 40:60 ist, ist die untere Schwellentemperatur normalerweise höher als 100°C und niedriger als 145°C.Since smoothing begins slowly beyond the low threshold temperature, this is not critical as long as any pretreatment that should not start smoothing is performed well below the low threshold temperature. When treating polyamide elements and the treating liquid is a water-alcohol mixture with a water to alcohol ratio of 60:40 to 40:60, the lower threshold temperature is usually higher than 100°C and lower than 145°C.

Bis zum Erreichen der unteren Schwellentemperatur spielt die Aufheizrate keine signifikante oder direkte Rolle für die Polymerelementqualität.Until the lower threshold temperature is reached, the heating rate does not play a significant or direct role in polymer element quality.

Der eigentliche Glättungsprozess beginnt langsam, sobald die untere Schwellentemperatur erreicht ist. Diese Temperatur kann für einige Zeit aufrechterhalten werden oder alternativ oder zusätzlich können ein oder mehrere Temperaturhaltezyklen eingerichtet werden, um die Behandlungsflüssigkeit und gegebenenfalls die Polymerelemente auf etwa die untere Schwellentemperatur zu erhitzen. Diese Haltezyklen oder alternativ eine verzögerte Heizrate können von Vorteil sein, um die Polymerelemente mit Wasser zu sättigen, indem ein wässriges Medium wie Wasser oder ein Wasser-Alkohol-Gemisch verwendet wird. Mit anderen Worten können die Polymerelemente mit Wasser oder einer wässrigen Flüssigkeit oder der Behandlungsflüssigkeit vorbehandelt werden, bevor der Glättungsschritt als solcher beginnt, was bedeutet, dass die Polymerelemente mit einem wässrigen Medium bei einer niedrigeren Temperatur in Kontakt gebracht und langsam erhitzt werden können oder für eine beliebige nützliche Zeitdauer auf einer Temperatur unterhalb der unteren Schwellentemperatur gehalten werden. Das Glätten beginnt, wenn die Behandlungsflüssigkeit auf eine Temperatur über der unteren Schwellentemperatur erhitzt wird. Es sind verschiedene Ansätze für die Erwärmung möglich.The actual smoothing process starts slowly once the lower threshold temperature is reached. This temperature can be maintained for some time, or alternatively or additionally, one or more temperature soak cycles can be established to heat the treatment liquid and optionally the polymer elements to around the lower threshold temperature. These soak cycles, or alternatively a delayed heating rate, can be beneficial to saturate the polymer elements with water using an aqueous medium such as water or a water-alcohol mixture. In other words, the polymer elements can be pretreated with water or an aqueous liquid or the treatment liquid before the smoothing step as such begins, which means that the polymer elements can be brought into contact with an aqueous medium at a lower temperature and heated slowly or for a be maintained at a temperature below the lower threshold temperature for any useful length of time. Smoothing starts when the treatment liquid is heated to a temperature above the lower threshold temperature. Various approaches to heating are possible.

Bei einem Ansatz wird die Behandlungsflüssigkeit mit den Polymerelementen darin sehr schnell von der unteren Schwellentemperatur bis, vorzugsweise maximal oder vorzugsweise wenigstens, auf die obere Schwellentemperatur erhitzt.In one approach, the treatment liquid with the polymer elements therein is heated very rapidly from the lower threshold temperature to, preferably at most or preferably at least, the upper threshold temperature.

Die Aufheizrate sollte vorzugsweise hoch bis sehr hoch sein. Die Temperatur sollte so genau wie möglich kontrolliert werden. Neben der allgemein bekannten Heizcharakteristik ist es bevorzugt, mögliche energetische Schwankungen in der Prozesskammer durch Verdampfung zu steuern und zu erfassen und Mittel vorzusehen, um diesen prozessverbessernd entgegenzuwirken, beispielsweise durch Vorsehen von Umwälz-, Antriebs- oder Treibmitteln. Sobald die obere Schwellentemperatur oder eine Temperatur nahe ihr erreicht wurde, z. B. 1°C bis 5°C unter der oberen Schwellentemperatur, kann diese Temperatur für einen kurzen Zeitraum, z. B. einige Sekunden bis zu einigen Minuten, gehalten werden. Das Temperaturregime kann angepasst werden, um optimale Ergebnisse zu erzielen, indem beispielsweise eine vorgegebene Heizrate verwendet wird, bis eine gewünschte Temperatur von 1°C bis 5°C unter der oberen Schwellentemperatur erreicht ist, wobei diese Temperatur für einige Sekunden oder bis zu 2 Minuten gehalten wird und diese dann mit einer vorbestimmten Kühlrate, oder auch ohne, abkühlt. Aufheizrate und Haltezeit können für optimale Ergebnisse angepasst werden und auch die optionale Abkühlrate kann entsprechend angepasst werden.The heating rate should preferably be high to very high. The temperature should be controlled as closely as possible. In addition to the well-known heating characteristics, it is preferred to control and detect possible energy fluctuations in the process chamber due to evaporation and to provide means to counteract these in a process-improving manner, for example by providing circulating, driving or propellant means. Once the upper threshold temperature or a temperature close to it has been reached, e.g. B. 1 ° C to 5 ° C below the upper threshold temperature, this temperature for a short period, z. e.g. a few seconds up to a few minutes. The temperature regime can be adjusted to achieve optimal results, for example using a predetermined heating rate until a desired temperature of 1°C to 5°C below the upper threshold temperature is reached, maintaining that temperature for a few seconds or up to 2 minutes is held and then cools it down with or without a predetermined cooling rate. The heating rate and hold time can be adjusted for optimal results and the optional cooling rate can also be adjusted accordingly.

Beispielsweise können Mittel vorgesehen sein, um eine kürzere oder längere Haltezeit und Anpassung von Temperaturbereichen durch schnelle oder langsame Temperaturerhöhung und/oder - senkung zu ermöglichen. Im Allgemeinen ist es bevorzugt, einen schnellen Temperaturanstieg auf die vorbestimmte Glättungstemperatur und einen schnellen Temperaturabfall bis auf die untere Schwellentemperatur zu haben, um das Glätten so schnell wie möglich zu beenden. Zeiträume für die Zunahme und Abnahme im Bereich von weniger als 5 Minuten, vorzugsweise von weniger als 2 Minuten werden bevorzugt.For example, means can be provided to enable a shorter or longer holding time and adjustment of temperature ranges by rapid or slow temperature increase and/or decrease. In general, it is preferable to have a rapid temperature rise to the predetermined smoothing temperature and a rapid temperature fall to the lower threshold temperature in order to complete smoothing as quickly as possible. Periods of increase and decrease in the range of less than 5 minutes, preferably less than 2 minutes are preferred.

Auf den Glättungsschritt folgt ein Kühlschritt, bei dem die Temperatur im Inneren der Prozesskammer gesenkt wird.The smoothing step is followed by a cooling step in which the temperature inside the process chamber is lowered.

Dies kann mit allen im Stand der Technik bekannten Mitteln erfolgen und kann möglichst schnell und/oder kontrolliert zumindest bis zum Erreichen der unteren Schwellentemperatur erfolgen, vorzugsweise mittels aktiver Kühlmedien. Beispiele für aktive Kühlmittel sind innerhalb der Prozesskammer angeordnete Rohrkühlleitungen oder Kälteaustauscher. Eine weitere Möglichkeit, die Temperatur schnell abzusenken, kann durch gezieltes Ableiten von Prozessgas innerhalb der Prozesskammer, vorzugsweise in eine dritte Kammer, erreicht werden. Durch gezieltes Abführen von Prozessdampf in einen bewusst angeordneten Gasraum oberhalb der eigentlichen Behandlungsflüssigkeit innerhalb der Prozesskammer wird weiterer Dampf aus der Flüssigkeit erzeugt, der zu einer Abkühlung der Behandlungsflüssigkeit führt.This can be done using any means known in the prior art and can be done as quickly and/or in a controlled manner as possible, at least until the lower threshold temperature is reached, preferably by means of active cooling media. Examples of active coolants are pipe cooling lines or cold exchangers arranged within the process chamber. A further possibility of lowering the temperature quickly can be achieved by selectively discharging process gas within the process chamber, preferably into a third chamber. By selectively discharging process vapor into a deliberately arranged gas space above the actual treatment liquid within the process chamber, further vapor is generated from the liquid, which leads to a cooling of the treatment liquid.

Typische Heizraten von der unteren Schwellentemperatur zu der oberen Schwellentemperatur betragen 1°C/min bis 60°C/min, wie 5°C/min bis 20°C/min.Typical heating rates from the lower threshold temperature to the upper threshold temperature are 1°C/min to 60°C/min, such as 5°C/min to 20°C/min.

Die Abkühlraten können im gleichen Bereich liegen, können aber auch langsamer oder schneller sein.Cooling rates can be in the same range, but can also be slower or faster.

In einer alternativen Ausführung wird die Behandlungsflüssigkeit, beispielsweise ein Ethanol-Wasser-Gemisch, nicht jedes Mal von etwa Raumtemperatur auf die untere Schwellentemperatur erwärmt, sondern nach dem Glättungsschritt in eine zweite Kammer gepumpt, wo sie auf etwa der gleichen Temperatur gehalten und für die nächste Glättungsladung wieder verwendet werden kann.In an alternative embodiment, the treatment liquid, for example an ethanol-water mixture, is not heated from around room temperature to the lower threshold temperature every time, but is pumped into a second chamber after the smoothing step, where it is kept at around the same temperature and used for the next Smoothing charge can be used again.

Bei einem anderen Ansatz wird die Ethanol-Wasser-Mischung separat auf eine Temperatur erhitzt, die höher als die untere Schwellentemperatur ist, beispielsweise auf die obere Schwellentemperatur oder darüber hinaus in einer zweiten Kammer. Die Temperatur der Behandlungsflüssigkeit sollte bei dieser Vorgehensweise höchstens so sein, dass bei Kontakt der Behandlungsflüssigkeit mit den zu glättenden Polymerelementen die Temperatur beim Pumpen von der zweiten Kammer in die Prozesskammer und/oder durch den Kontakt mit den Polymerelementen nach unten sinkt bis etwa zur oberen Schwellentemperatur. In der Prozesskammer kann diese Temperatur entweder in Abhängigkeit von der Ausgangstemperatur und der thermischen Masse der Prozesskammerwand und der Polymerelemente gehalten oder durch aktives Heizen oder Kühlen auf die optimale obere Schwellentemperatur eingestellt werden. Nach einer vorgegebenen Behandlungszeit bei den bevorzugten Glättungsprozessparametern bzw. innerhalb der bevorzugten Glättungsprozessparameterbereiche wird die Temperatur der Behandlungsflüssigkeit durch die bereits beschriebenen Kühlmöglichkeiten wieder unter die untere Schwellentemperatur gebracht.In another approach, the ethanol-water mixture is heated separately to a temperature higher than the lower threshold temperature, for example to the upper threshold temperature or more, in a second chamber. The temperature of the treatment liquid should be at the This procedure can at most be such that when the treatment liquid comes into contact with the polymer elements to be smoothed, the temperature during pumping from the second chamber into the process chamber and/or through contact with the polymer elements drops down to approximately the upper threshold temperature. In the process chamber, this temperature can either be maintained as a function of the initial temperature and the thermal mass of the process chamber wall and the polymer elements, or it can be adjusted to the optimal upper threshold temperature by active heating or cooling. After a predetermined treatment time with the preferred smoothing process parameters or within the preferred smoothing process parameter ranges, the temperature of the treatment liquid is brought back below the lower threshold temperature by the cooling options already described.

Die Behandlungsflüssigkeit kann dann in eine zweite Kammer zurückgepumpt werden.The treatment liquid can then be pumped back into a second chamber.

Bei einem anderen Ansatz wird die Behandlungsflüssigkeit 5 aus dem Vorratsbehälter 25 nicht auf oder unter die untere Schwellentemperatur gekühlt, sondern vorzugsweise in einer zweiten Kammer auf einer Temperatur gehalten, die zum Glätten geeignet ist, wie etwa etwas oberhalb oder bei der oberen Temperatur Schwellentemperatur.In another approach, the treatment liquid 5 from the reservoir 25 is not cooled to or below the lower threshold temperature, but is preferably maintained in a second chamber at a temperature suitable for smoothing, such as slightly above or at the upper threshold temperature.

Wenn die Behandlungsflüssigkeit 5 mit einer Temperatur von etwa der oberen Schwellentemperatur oder etwas darunter oder darüber in die Prozesskammer 1 eingespeist wird, wird ihre Temperatur durch die niedrigere Temperatur und die thermische Masse der Prozesskammer 1 und der Polymerelemente leicht abgesenkt 4 innerhalb der Prozesskammer 1 angeordnet. Dieser Ansatz ermöglicht ein schnelles Erhitzen der Polymerelemente 4 in kürzerer Zeit als durch Erhitzen der Polymerelemente 4 direkt in der Behandlungsflüssigkeit 5. Daher ist dieser Ansatz in den Fällen geeignet, in denen ein schnelles Aufheizen und Glätten erforderlich ist. Das Erhitzen der Behandlungsflüssigkeit 5 und der Polymerelemente 4 zusammen erfordert normalerweise mehr Zeit, da die Heizvorrichtung 8 nur eine bestimmte Heizleistung einbringen kann. In einem alternativen Verfahren kann der Glättungsprozess langsamer gestoppt werden, so dass sich die Oberfläche der Polymerelemente in einer Übergangsphase befindet, in der die Oberfläche noch weich ist. Dies ist sinnvoll, wenn nach dem Glättungsschritt ein Funktionalisierungsschritt durchgeführt wird oder wenn ein zweiter Glättungsschritt folgt. Dies verbessert die Oberflächenbearbeitung unter Beibehaltung der exakten geometrischen Konturen.If the treatment liquid 5 is fed into the process chamber 1 at a temperature of about the upper threshold temperature or slightly below or above, its temperature will be slightly lowered by the lower temperature and the thermal mass of the process chamber 1 and the polymer elements 4 arranged inside the process chamber 1. This approach enables the polymer elements 4 to be heated rapidly in a shorter time than by heating the polymer elements 4 directly in the treatment liquid 5. Therefore, this approach is suitable in cases where rapid heating and smoothing is required. The heating of the treatment liquid 5 and the polymer elements 4 together normally requires more time since the heating device 8 can only bring in a certain heating capacity. In an alternative method, the smoothing process can be stopped more slowly so that the surface of the polymer elements is in a transitional phase in which the surface is still soft. This makes sense if a functionalization step is carried out after the smoothing step or if a second smoothing step follows. This improves the surface finish while maintaining the exact geometric contours.

Eine andere Möglichkeit, den Glättungsprozess zu stoppen, besteht darin, flüssigen Stickstoff in die Kammer einzuleiten. Dies kann vorteilhaft sein, wenn der Eingangsdruck durch Einleiten von Druckluft und/oder Prozessgas möglichst gering gehalten wird.Another way to stop the smoothing process is to introduce liquid nitrogen into the chamber. This can be advantageous if the inlet pressure is kept as low as possible by introducing compressed air and/or process gas.

In einem zusätzlichen Schritt einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens oder als Teil eines oder mehrerer der Schritte können der Polymerelementoberfläche während des Verfahrens Farbstoffe und/oder Füllstoffe zugesetzt werden.In an additional step of an embodiment of the process of the present invention, or as part of one or more of the steps, colorants and/or fillers may be added to the polymeric element surface during the process.

Dazu wird das Alkohol-Wasser-Gemisch direkt mit dem Farbstoff und/oder den Füllstoffen vermischt. Auch das Färben mit Dispersions-, Metallkomplex- oder Säurefarbstoffen oder Schwefelfarbstoffen kann entweder direkt nach dem Glätten oder in der Prozesskammer mit einem zusätzlichen Farbtank 23 erfolgen. Eine Einfärbung direkt nach dem Glättvorgang kann bei der Einfärbung Vorteile haben, da die Oberfläche durch den Ethanolanteil noch eine gewisse Weichheit aufweist, wodurch bestimmte Farb- oder Füllstoffe unter Umständen besser und in kürzerer Zeit in die Oberfläche eindringen können.For this purpose, the alcohol-water mixture is mixed directly with the dye and/or the fillers. Dyeing with disperse, metal complex or acid dyes or sulfur dyes can also be done either directly after smoothing or in the process chamber with an additional dye tank 23 . Coloring directly after the smoothing process can have advantages when coloring, since the surface still has a certain softness due to the ethanol content, which means that certain colorants or fillers can penetrate the surface better and in a shorter time.

Neben Alkoholen können auch Stoffe, die die Polarität von Wasser erhöhen, MJF- und HSS- Komponenten an der Oberfläche aufhellen. Ohne an eine Theorie gebunden zu sein wird davon ausgegangen, dass eine zunehmende Polarität der Flüssigkeit das relativ unpolare Carbon-Black innerhalb der genannten Komponenten zunehmend nach innen verdrängt, und zwar bevorzugt bei einer Temperatur oberhalb des Kristallinitätsbereichs des Polymers. Geeignete Materialien für die Weißfärbung sind z. B. Leitungswasser oder Mineralwasser. Allerdings soll in einigen Ausführungsformen die Temperatur im Bereich der Kristallinitätstemperatur deutlich angehoben werden. Werden dem Wasser Salze zugesetzt, kann dieses bereits bei Temperaturen von ca. 140°C geschehen. Es hat sich gezeigt, dass im Allgemeinen durch Behandeln von Polymerelementen mit einer Salzlösung, beispielsweise einer wässrigen Lösung eines Salzes wie NaCl und/oder Na2CO3, beispielsweise in einer Konzentration von ca. 1 Gew.-% bis ca. 20 Gew.-% die Oberfläche der Polymerelemente hellgrau bis weißlich werden kann. Dies wird für durch additive Fertigung erhaltene Polymerelemente erreicht, wenn sie Carbon-Black enthalten, unabhängig von einer Behandlung mit einem Wasser-Alkohol-Gemisch zur Glättung wie oben beschrieben. Für die aufhellende Wirkung kann eine Salzlösung zusammen mit den oben genannten Zusatzstoffen wie Benzylalkohol, Glycerin, Glykolen oder Weichmachern verwendet werden, die in geringen Mengen verwendet werden.In addition to alcohols, substances that increase the polarity of water can lighten MJF and HSS components on the surface. Without being bound by theory, it is believed that increasing polarity of the liquid increasingly displaces the relatively non-polar carbon black inwards within the components mentioned, preferably at a temperature above the crystallinity range of the polymer. Suitable materials for whitening are e.g. B. tap water or mineral water. However, in some embodiments, the temperature in the range of the crystallinity temperature should be increased significantly. If salts are added to the water, this can happen at temperatures of around 140°C. It has been found that, in general, treating polymer elements with a salt solution, for example an aqueous solution of a salt such as NaCl and/or Na 2 CO 3 , for example at a concentration of from about 1% to about 20% by weight -% the surface of the polymer elements can become light gray to whitish. This is achieved for polymer elements obtained by additive manufacturing when they contain carbon black, independently of a treatment with a water-alcohol mixture for smoothing as described above. For the whitening effect, a saline solution can be used along with the additives mentioned above such as benzyl alcohol, glycerin, glycols or plasticizers used in small amounts.

2 zeigt die Prozesskammer 1 der Vorrichtung 100 zur Durchführung des Verfahrens 100 in einer zweiten Ausführungsform. 2 shows the process chamber 1 of the device 100 for carrying out the method 100 in a second embodiment.

Der besseren Übersichtlichkeit sind in 3 nur die Prozesskammer 1 der Vorrichtung 100 (mit Abschnitten ihrer zu- und abführenden Leitungen) gezeigt.Es wird auf die Bezugszeichen und Ausführungen zu 1 verwiesen.For better clarity are in 3 only the process chamber 1 of the device 100 (with sections of its supply and return lines) is shown. Reference is made to the reference numerals and explanations 1 referred.

Soll ein zusätzlicher Färbe- und/oder Funktionalisierungsschritt, entweder während des Glättungsschrittes b) (siehe 4) und/oder danach, durchgeführt werden, so erfolgt dies durch das Einbringen geeigneter Substanzen in die Prozesskammer 1.If an additional coloring and/or functionalization step, either during the smoothing step b) (see 4 ) and/or thereafter, this is done by introducing suitable substances into the process chamber 1.

Das Beispiel der 2 zeigt die Prozesskammer 1 mit einem darin aufgenommenen Behälter 21a für Färbe- oder Funktionalisierungsmittel, aus welchem mittels hierfür vorgesehener und geeigneter Mittel (z. B. Pumpen, Ventile oder dergleichen) die Substanz zu einem geeigneten Zeitpunkt in die Prozesskammer 1, insbesondere automatisch, eingebracht werden kann.The example of 2 shows the process chamber 1 with a container 21a accommodated therein for dyes or functionalizing agents, from which the substance is introduced into the process chamber 1 at a suitable time, in particular automatically, by means of suitable means provided for this purpose (e.g. pumps, valves or the like). can be.

Der Behälter 21a kann, beispielsweise mit Farbstoffen (flüssig oder als Pulver), Pigmenten, Funktionalisierungsmitteln (z. B als Pulver oder mit Fasern) oder mit Additiven befüllt sein.The container 21a can, for example, be filled with dyes (liquid or as a powder), pigments, functionalizing agents (eg as a powder or with fibers) or with additives.

3 zeigt die Prozesskammer 1 der Vorrichtung 100 zur Durchführung des Verfahrens in einer dritten Ausführungsform mit einer zweiten Prozesskammer 1a. 3 shows the process chamber 1 of the device 100 for carrying out the method in a third embodiment with a second process chamber 1a.

Der besseren Übersichtlichkeit sind in 3 nur die Prozesskammern 1, 1a der Vorrichtung 100 gezeigt. Es wird auf die Ausführungen der beiden vorausgehenden Figuren verwiesen.For better clarity are in 3 only the process chambers 1, 1a of the device 100 are shown. Reference is made to the explanations of the two preceding figures.

Mittels der beispielhaften Anordnung der 3 kann vorteilhaft durch zwei Prozesskammern 1, 1a die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung 100 verdoppelt werden. In manchen Ausführungsformen kann beispielsweise der Vorratsbehälter 25 (siehe 1) als zweite Hauptkammer ausgestaltet sein.Using the exemplary arrangement of 3 the performance of the device 100 can advantageously be doubled by two process chambers 1, 1a. In some embodiments, for example, the reservoir 25 (see 1 ) be designed as a second main chamber.

Im Beispiel der 3 stehen die beiden Prozesskammern 1, 1a in Fluidverbindung und vorhandene Behandlungsflüssigkeit 5 kann für den Behandlungsprozess zwischen den Prozesskammern 1, 1a hin und her gepumpt werden.In the example of 3 the two process chambers 1, 1a are in fluid connection and existing treatment liquid 5 can be pumped back and forth between the process chambers 1, 1a for the treatment process.

Somit kann Behandlungsflüssigkeit 5, welche sowohl in der ersten Prozesskammer 1 als auch in der zweiten Prozesskammer 1a benötigt wird, mittels der Pumpen 30, 30a zwischen den beiden Kammern hin und her gepumpt werden.Thus, treatment liquid 5, which is required both in the first process chamber 1 and in the second process chamber 1a, can be pumped back and forth between the two chambers by means of the pumps 30, 30a.

Beispielsweise kann, während die Behandlungsflüssigkeit 5 in der ersten Prozesskammer 1 in einem Glättungsschritt für die Polymerelemente 4 verwendet wird, die zweite Prozesskammer 1a mit weiteren Polymerelementen 4a bestückt werden. Ist der Glättungsschritt bezogen auf die erste Prozesskammer 1 beendet, kann die Behandlungsflüssigkeit aus dieser heraus und mittels der Pumpe 30 in die zweite Prozesskammer 1a gepumpt werden. Dann kann die Glättung der Polymerelemente 4a in der zweiten Prozesskammer 1a beginnen, während die Polymerelemente 4 der ersten Prozesskammer 1 aus dieser entfernt und anschließend die erste Prozesskammer 1 mit neuen Polymerelementen 4 bestückt werden. Nach Beenden des Glättungsschritts der Polymerelemente 4a kann die Behandlungsflüssigkeit 5 mittels der Pumpe 30a in die erste Prozesskammer 1 zurückgefördert werden, damit dort der nächste Glättungsschritt durchgeführt werden kann, usw.For example, while the treatment liquid 5 in the first process chamber 1 is used in a smoothing step for the polymer elements 4, the second process chamber 1a can be equipped with further polymer elements 4a. Once the smoothing step has ended in relation to the first process chamber 1, the treatment liquid can be pumped out of it and into the second process chamber 1a by means of the pump 30. Then the smoothing of the polymer elements 4a in the second process chamber 1a can begin, while the polymer elements 4 of the first process chamber 1 are removed from the latter and the first process chamber 1 is then fitted with new polymer elements 4 . After completion of the smoothing step of the polymer elements 4a, the treatment liquid 5 can be conveyed back into the first process chamber 1 by means of the pump 30a, so that the next smoothing step can be carried out there, etc.

Diese Anordnung ist rein beispielhaft und nicht als beschränkend zu verstehen. Es kann optional in bestimmten Ausführungsformen auch nur eine Leitung zwischen den Prozesskammern 1, 1a vorgesehen sein mit einer Pumpe, die in beide Richtungen fördern kann.This arrangement is purely exemplary and not to be construed as limiting. In certain specific embodiments, only one line can optionally be provided between the process chambers 1, 1a with a pump that can deliver in both directions.

Durch Vorsehen mehrerer Prozesskammern kann somit die Leistungsfähigkeit einer solchen Vorrichtung 100 vervielfacht werden.The performance of such a device 100 can thus be multiplied by providing a plurality of process chambers.

4 zeigt schematisch vereinfacht den Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Ausführungsform. 4 shows a schematically simplified sequence of a method according to the invention in one embodiment.

Es wird auf die Bezugszeichen von 1 bis 3 Bezug genommen.It is referred to the reference numerals of 1 until 3 referenced.

Schritt S1 repräsentiert ein Bereitstellen einer Behandlungsflüssigkeit in einer Kammer 1 einer Vorrichtung 100.Step S1 represents providing a treatment liquid in a chamber 1 of a device 100.

Schritt S2 bezeichnet ein Bereitstellen der zu behandelnden Polymerelemente.Step S2 designates providing the polymer elements to be treated.

Einen optionalen Erwärmungsschritt zum Erhitzen der Behandlungsflüssigkeit auf eine Temperatur unter einer oberen Schwellentemperatur ist durch Schritt a) repräsentiert. Die obere Schwellentemperatur liegt hierbei beispielsweise in einem Bereich von etwa 1°C bis etwa 80°C unter der Schmelztemperatur des Polymers, aus dem die Polymerelemente geformt sind.An optional heating step for heating the treatment liquid to a temperature below an upper threshold temperature is represented by step a). The upper threshold temperature is in this case, for example, in a range from approximately 1° C. to approximately 80° C. below the melting temperature of the polymer from which the polymer elements are formed.

Schritt b) steht für einen Glättungsschritt. Hierbei stehen oder gelangen die Polymerelemente mit der Behandlungsflüssigkeit bei einer Temperatur oberhalb einer unteren Schwellentemperatur und unterhalb der oberen Schwellentemperatur für eine vorbestimmte Zeitdauer in Kontakt. Es herrschen Bedingungen, bei denen die Behandlungsflüssigkeit in flüssiger Form vorliegt.Step b) represents a smoothing step. Here, the polymer elements are or come into contact with the treatment liquid at a temperature above a lower threshold temperature and below the upper threshold temperature for a predetermined period of time. Conditions prevail in which the treatment liquid is in liquid form.

Schritt c) repräsentiert einen optionalen Kühlschritt zum Kühlen der Polymerelemente.Step c) represents an optional cooling step for cooling the polymer elements.

BezugszeichenlisteReference List

1, 1a1, 1a
Prozesskammerprocess chamber
2, 2a2, 2a
DeckelLid
3, 3a3, 3a
Innenbehälterinner container
4, 4a4, 4a
Polymerelementepolymer elements
55
Behandlungsflüssigkeittreatment liquid
6, 6a6, 6a
Prozessdampf; Prozessgasprocess steam; process gas
7, 7a7, 7a
Umwälzgerätcirculation device
88th
Heizgerätheater
99
Kühlleitung; Kühlfläche; Kühlgerätcooling line; cooling surface; cooling device
1010
Kühlmitteltankcoolant tank
1111
Pumpepump
1212
Tank für ProzessgasProcess gas tank
1313
Überdruckventilpressure relief valve
1414
Steuer- oder RegeleinrichtungControl or regulating device
1515
Gasventilgas valve
1616
Ventil zur Behandlung von FlüssigkeitValve for liquid treatment
1717
Ventil für Funktionalisierungsflüssigkeit oder KomponentenkühlflüssigkeitValve for functionalization liquid or component cooling liquid
1818
Pumpepump
1919
Pumpepump
2020
Kühlmitteltankcoolant tank
21, 21a21, 21a
Behälter für Funktionalisierungsflüssigkeit oder Komponentenkühlflüssigkeit; Farbtankcontainers for functionalization liquid or component cooling liquid; paint tank
2222
Kühlmittelcoolant
2323
Funktionalisierung von Flüssigkeits- oder KomponentenkühlmittelnFunctionalization of liquid or component coolants
2424
Vakuumpumpevacuum pump
2525
Vorratsbehälter für BehandlungsflüssigkeitStorage tank for treatment liquid
2626
Temperatursensoren und Drucksensorentemperature sensors and pressure sensors
2727
Heizgerät im Speicher heater in storage
30, 30a30, 30a
Pumpepump
100100
Vorrichtungcontraption

Claims (28)

Verfahren zur Behandlung von Polymerelementen (4), die durch einen additiven Herstellungsprozess erhalten wurden, umfassend - Bereitstellen einer Behandlungsflüssigkeit in einer Kammer (1) einer Vorrichtung (100); - Bereitstellen der zu behandelnden Polymerelemente (4); ferner umfassend die Schritte a) optional: einen Erwärmungsschritt zum Erhitzen der Behandlungsflüssigkeit auf eine Temperatur unter einer oberen Schwellentemperatur, wobei die obere Schwellentemperatur in einem Bereich von 1°C bis 150°C unter der Schmelztemperatur des Polymers liegt, aus dem die Polymerelemente (4) geformt sind; b) einen Glättungsschritt, wobei die Polymerelemente mit der Behandlungsflüssigkeit bei einer Temperatur oberhalb einer unteren Schwellentemperatur und unterhalb der oberen Schwellentemperatur für eine vorbestimmte Zeitdauer in Kontakt stehen oder gelangen, unter Bedingungen, bei denen die Behandlungsflüssigkeit in flüssiger Form vorliegt, und c) optional: einen Kühlschritt zum Kühlen der Polymerelemente (4).A method of treating polymeric elements (4) obtained by an additive manufacturing process, comprising - Providing a treatment liquid in a chamber (1) of a device (100); - Providing the polymer elements (4) to be treated; further comprising the steps a) optionally: a heating step for heating the treatment liquid to a temperature below an upper threshold temperature, the upper threshold temperature being in a range from 1°C to 150°C below the melting temperature of the polymer from which the polymer elements (4) are formed; b) a smoothing step, wherein the polymer elements are in contact with the treatment liquid at a temperature above a lower threshold temperature and below the upper threshold temperature for a predetermined period of time, under conditions where the treatment liquid is in liquid form, and c) optionally: a cooling step for cooling the polymer elements (4). Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Behandlungsflüssigkeit Wasser und mindestens einen, vorzugsweise einwertigen, vorzugsweise aliphatischen, Alkohol umfasst, wobei das Gewichtsverhältnis des Wassers zu diesem Alkohol in einem Bereich von 99:1 bis 1:99 liegt.procedure after claim 1 wherein the treatment liquid comprises water and at least one, preferably monohydric, preferably aliphatic, alcohol, the weight ratio of the water to this alcohol being in a range from 99:1 to 1:99. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei in der Behandlungsflüssigkeit granulare Medien vorliegen oder mit der Behandlungsflüssigkeit in Kontakt gebracht werden oder sind, vorzugsweise als Trennmittel.Method according to one of the preceding claims, wherein granular media are present in the treatment liquid or are or are brought into contact with the treatment liquid, preferably as a separating agent. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die granularen Medien aus Keramik, Glas, Metall, Kunststoff(en), natürlichen Materialien, wie Split, Korund oder (Wal-)Nussschalen, bestehen oder auch Mischungen/Compounds hiervon sind oder diese Materialien oder Mischungen aufweisen.procedure after claim 3 , wherein the granular media consist of ceramic, glass, metal, plastic(s), natural materials such as chippings, corundum or (walnut) nut shells, or are mixtures/compounds thereof or have these materials or mixtures. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 4, wobei während des Glättungsschritts b) zumindest vorübergehend für eine Durchmischung der Behandlungsflüssigkeit mit den Polymerelementen und den granularen Medien gesorgt wird.Procedure according to one of claims 3 until 4 , wherein at least temporarily mixing of the treatment liquid with the polymer elements and the granular media is ensured during the smoothing step b). Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Durchmischung in Form von Strömung, bevorzugt durch einen Ring- und/oder Aufstrom und/oder Vibration, Schall bzw. Ultraschall und/oder evtl. anderen Formen wie Druckveränderung geschieht.procedure after claim 5 , wherein the mixing takes place in the form of flow, preferably by a ring and/or upflow and/or vibration, sound or ultrasound and/or possibly other forms such as pressure changes. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Polymerelemente (4) vor dem Glättungsschritt b) in einem oberen Abschnitt der Kammer (1), in welcher der Glättungsschritt b) erfolgt oder erfolgen wird, welcher mit Gas befüllt, z. B. bei Normaldruck, darunter oder darüber, ist, in einem Bedampfungsschritt über eine vorbestimmte Mindestdauer vorgehalten werden.Method according to any one of the preceding claims, wherein the polymer elements (4) before the smoothing step b) in an upper portion of the chamber (1) in which the smoothing step b) takes place or will take place, which is filled with gas, e.g. B. at normal pressure, below or above, is held available in a vapor deposition step over a predetermined minimum period. Verfahren nach einem Anspruch 7, wobei der Gasdruck in einem oberen Abschnitt der Kammer (1) während des Bedampfungsschritts geregelt oder eingestellt wird.procedure after a claim 7 wherein the gas pressure in an upper portion of the chamber (1) is regulated or adjusted during the vapor deposition step. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 8, wobei der Bedampfungsschritt dem Erwärmungsschritt a) entspricht oder sich mit diesem zeitlich überlappt.Procedure according to one of Claims 7 until 8th , wherein the vapor deposition step corresponds to the heating step a) or overlaps in time with it. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei Wasser der Behandlungsflüssigkeit ganz oder teilweise durch Glycerin, ein Glykol, insbesondere ein Polyethylenglykol, ersetzt oder ausgetauscht ist.Procedure according to one of claims 2 until 9 , wherein the water in the treatment liquid is replaced or exchanged in whole or in part by glycerol, a glycol, in particular a polyethylene glycol. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die obere Schwellentemperatur in einem Bereich von 50°C bis 325°C, bevorzugt 70°C bis 190°C, liegt.A method according to any one of the preceding claims, wherein the upper threshold temperature is in a range of 50°C to 325°C, preferably 70°C to 190°C. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Behandlungsflüssigkeit Wasser und Ethanol in einem Gewichtsverhältnis von 98:2, oder 95:5, bis 10:90 umfasst und/oder wobei die Behandlungsflüssigkeit bei einer Temperatur im Bereich von 120°C bis 180°C aufgebracht wird unter Bedingungen, bei denen die Behandlungsflüssigkeit in flüssiger Form vorliegt.A method according to any one of the preceding claims, wherein the treatment liquid comprises water and ethanol in a weight ratio of 98:2, or 95:5, to 10:90 and/or wherein the treatment liquid is at a temperature in the range of 120°C to 180°C is applied under conditions where the treatment liquid is in liquid form. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Behandlungsflüssigkeit Propylenglykol ist oder aufweist, mit oder ohne Wasserzusatz.A method according to any one of the preceding claims, wherein the treatment liquid is or comprises propylene glycol, with or without the addition of water. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Behandlungsflüssigkeit mindestens ein zusätzliches Lösungsmittel und/oder mindestens einen Weichmacher umfasst, wobei die Gesamtmenge an zusätzlichem Lösungsmittel und/oder Weichmacher bis zu 20 Gew.-% beträgt, vorzugsweise bis zu 10 Gew.-%.Method according to one of the preceding claims, wherein the treatment liquid comprises at least one additional solvent and/or at least one plasticizer, the total amount of additional solvent and/or plasticizer being up to 20% by weight, preferably up to 10% by weight. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - entweder während des Erwärmungsschritts a) die zu behandelnden Polymerelemente (4) in der Behandlungsflüssigkeit vorliegen und während des Erwärmens mit diesen in Kontakt stehen, oder - der Erwärmungsschritt a) umfasst, dass die Behandlungsflüssigkeit mindestens auf die untere Schwellentemperatur, bis zur oberen Schwellentemperatur oder darüber hinaus erwärmt wird, und dass die Polymerelemente (4) separat in einer wässrigen Lösung und/oder wässriger Dampf auf eine Temperatur unter der oberen Schwellentemperatur erwärmt werden, und wobei in oder für den Glättungsschritt b) die Behandlungsflüssigkeit und die Polymerelemente (4) zum Glätten in Kontakt miteinander gebracht werden.Method according to any one of the preceding claims, wherein - either during the heating step a) the polymer elements (4) to be treated are present in the treatment liquid and are in contact with them during the heating, or - the heating step a) comprises that the treatment liquid is heated at least to the lower threshold temperature, up to the upper threshold temperature or more, and that the polymer elements (4) separately in an aqueous solution and/or aqueous vapor to a temperature below the upper threshold temperature are heated, and wherein in or for the smoothing step b) the treatment liquid and the polymer elements (4) are brought into contact with one another for smoothing. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in mindestens einem Schritt mindestens ein Funktionalisierungsmittel während oder nach der Behandlung mit der Behandlungsflüssigkeit auf die Polymerelemente (4) aufgebracht wird.Method according to one of the preceding claims, wherein in at least one step at least one functionalizing agent is applied to the polymer elements (4) during or after the treatment with the treatment liquid. Verfahren nach Anspruch 16, wobei während oder nach dem Schritt c) mindestens ein Funktionalisierungsmittel aufgetragen wird, wobei das Verfahren vorzugsweise ferner einen Schritt d) zum Funktionalisieren der geglätteten Polymerelemente (4) durch Auftragen mindestens eines Funktionalisierungsmittels umfasst.procedure after Claim 16 wherein at least one functionalizing agent is applied during or after step c), the method preferably further comprising a step d) for functionalizing the smoothed polymer elements (4) by applying at least one functionalizing agent. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei während mindestens einem der Schritte a) bis c) und/oder während des Funktionalisierungsschrittes d) Mittel zum Treiben der Behandlungsflüssigkeit und/oder des Funktionalisierungsmittels verwendet werden, wobei es sich bei dem Antriebsmittel vorzugsweise um mindestens ein Flügelrad oder eine Ultraschalleinheit oder eine Vibrationseinheit handelt.Method according to one of the preceding claims, wherein during at least one of steps a) to c) and / or during the functionalization step d) means for driving the treatment liquid and / or the functionalizing agent are used, wherein the driving means is preferably at least one impeller or an ultrasonic unit or a vibration unit. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei das Funktionalisierungsmittel mindestens ein Mittel umfasst, ausgewählt aus einem Färbemittel, einem Farbstoff, einem Pigment, einer Faser, einem Härtungsmittel, einem Metallpulver, einem Polymerpulver, einem anorganischen Pigment oder Pulver, einem elektrostatischen Entladungsmittel, einem Füllstoff, einer Base, einer Säure, einer Pufferlösung, einem Appreturmittel und/oder einem Weichmacher.Procedure according to one of Claims 16 until 18 wherein the functionalizing agent comprises at least one agent selected from a colorant, a dye, a pigment, a fiber, a curing agent, a metal powder, a polymer powder, an inorganic pigment or powder, an electrostatic discharge agent, a filler, a base, an acid , a buffer solution, a finishing agent and/or a plasticizer. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei in dem Funktionalisierungsschritt d) ein Färbemittel oder eine Farbstofflösung aufgebracht wird.Procedure according to one of Claims 16 until 19 , wherein in the functionalization step d) a colorant or a dye solution is applied. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Polymer der Polymerelemente (4) ausgewählt ist aus einem Polymer oder Copolymer auf Polyamidbasis, einem thermoplastischen Elastomer, wie thermoplastischem Polyurethan (TPU), thermoplastischem Polyamid (TPA), thermoplastischer Copolyesterverbindung (TPC), oder thermoplastische Styrol-Blockcopolymere (TPS), wie Styrol/Ethylen/Butylen/Styrol-Blockcopolymer (SEBS) oder Acrylpolymere wie Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Acrylester-Styrol-Acrylnitril (ASA) oder eins aus PMMA, POM, PC, PEI, PSU oder Polybutylenterephthalat (PBT) oder einem Copolymer oder einer Mischung davon.Method according to any one of the preceding claims, wherein the polymer of the polymer elements (4) is selected from a polymer or copolymer based on polyamide, a thermoplastic elastomer such as thermoplastic polyurethane (TPU), thermoplastic polyamide (TPA), thermoplastic copolyester compound (TPC), or thermoplastic Styrene block copolymers (TPS) such as styrene/ethylene/butylene/styrene block copolymer (SEBS) or acrylic polymers such as acrylonitrile Butadiene-Styrene (ABS), Acrylic Ester-Styrene-Acrylonitrile (ASA) or one of PMMA, POM, PC, PEI, PSU or Polybutylene Terephthalate (PBT) or a copolymer or a mixture thereof. Vorrichtung (100) zur Behandlung von Polymerelementen (4), die durch ein additives Herstellungsverfahren erhalten wurden, umfassend eine Kammer (1) mit einem Deckel (2), mindestens einen Behälter zur Aufnahme der Polymerelemente (4) und der Behandlungsflüssigkeit (5) und Mittel zur Temperatursteuerung (26), wobei die Vorrichtung vorzugsweise ferner mindestens eines von einer Umwälzeinrichtung (7), einer Heizeinrichtung (8), einer Ultraschalleinheit, einer Vibrationseinheit und einem Kühlmitteltank (10, 20) mit einem Kühlfluid (22) umfasst.Device (100) for the treatment of polymer elements (4) obtained by an additive manufacturing process, comprising a chamber (1) with a lid (2), at least one container for receiving the polymer elements (4) and the treatment liquid (5) and Means for temperature control (26), the device preferably further comprising at least one of a circulating device (7), a heating device (8), an ultrasonic unit, a vibration unit and a coolant tank (10, 20) with a cooling fluid (22). Vorrichtung (100) nach Anspruch 22, vorbereitet zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 21.Device (100) according to Claim 22 , prepared for carrying out the method according to one of Claims 1 until 21 . Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 22 bis 23, wobei ein Behälter (21a) für Zusatzstoffe in der Kammer (1) platziert ist.Device (100) according to one of Claims 22 until 23 wherein a container (21a) for additives is placed in the chamber (1). Vorrichtung (100) nach Anspruch 24, wobei der Behälter (21a) für Zusatzstoffe gefüllt ist mit Farbstoffen, Pigmenten, Funktionalisierungsmittel und/oder Additiven.Device (100) according to Claim 24 , wherein the container (21a) for additives is filled with dyes, pigments, functionalizing agents and/or additives. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 22 bis 25, wobei ein Vorratsbehälter (25) mit wärmerer oder kälterer Behandlungsflüssigkeit als die Behandlungsflüssigkeit in der Kammer (1) in Fluidverbindung mit der Kammer (1) steht.Device (100) according to one of Claims 22 until 25 , wherein a reservoir (25) with warmer or colder treatment liquid than the treatment liquid in the chamber (1) is in fluid communication with the chamber (1). Vorrichtung (100) nach Anspruch 26, wobei die Fluidverbindung mit einer Umwälzpumpe und/oder einem Mittel für eine Druckbeaufschlagung in Funktionsverbindung steht.Device (100) according to Claim 26 wherein the fluid connection is operatively connected to a circulating pump and/or means for pressurization. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 22 bis 27, wobei zur Bewegung des Innenbehälters (3), insbesondere dessen Drehung und/oder Auf-/Ab-Bewegung, eine Magnetdurchführung vorgesehen ist.Device (100) according to one of Claims 22 until 27 , A magnet bushing being provided for the movement of the inner container (3), in particular its rotation and/or up/down movement.
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