DE102022115476A1 - Process for the additive manufacturing of components - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Verfahren zur additiven Fertigung von Bauteilen angegeben. Bei dem Verfahren wird ein erster Teilbereich (3) eines Bauteilgrundkörpers (1) mittels einer Druckeinrichtung (2) zum additiven Fertigen von Bauteilen gefertigt. Anschließend wird ein Verstärkungselements (4) derart eingelegt, dass es zumindest teilweise mit dem ersten Teilbereich (3) in Berührung steht. Nachfolgend wird ein zweiter Teilbereich (5) des Bauteilgrundkörpers (1) mittels der Druckeinrichtung (2) derart gefertigt, dass der zweite Teilbereich (5) zumindest teilweise mit dem Verstärkungselement (4) in Berührung steht.A process for the additive manufacturing of components is specified. In the method, a first portion (3) of a component base body (1) is manufactured using a printing device (2) for the additive manufacturing of components. A reinforcing element (4) is then inserted in such a way that it is at least partially in contact with the first subregion (3). Subsequently, a second portion (5) of the component base body (1) is manufactured by means of the printing device (2) in such a way that the second portion (5) is at least partially in contact with the reinforcing element (4).
Description
Es wird ein Verfahren zur additiven Fertigung von Bauteilen angegeben.A process for the additive manufacturing of components is specified.
Im Stand der Technik sind zahlreiche generative Fertigungsverfahren - auch als additive Fertigung (englisch: additive manufacturing) oder 3D-DruckVerfahren - bekannt. Hierbei handelt es sich um computergesteuerte Verfahren, bei denen Bauteile aus flüssigen oder festen Werkstoffen nach vorgegebenen Massen und Formen mithilfe chemischer und/oder physikalischer Prozesse, insbesondere mithilfe von Schmelz- und/oder Aushärtungsprozessen, hergestellt werden. Generative Fertigungsverfahren eignen sich u.a. zur wirtschaftlichen Herstellung von Prototypen, Unikaten oder Bauteilen mit komplexer Geometrie.Numerous generative manufacturing processes - also known as additive manufacturing or 3D printing processes - are known in the state of the art. These are computer-controlled processes in which components are manufactured from liquid or solid materials according to specified masses and shapes using chemical and/or physical processes, in particular using melting and/or curing processes. Generative manufacturing processes are suitable, among other things, for the economical production of prototypes, unique pieces or components with complex geometry.
Bei derzeit im Stand der Technik bekannten schmelzebasierten Druckverfahren, z. B. „Fused Deposition Modeling“ (FDM), „Fused Filament Fabrication“ (FFF) oder „Fused Granular Fabrication“ (FGF), wird zum Drucken von Bauteilen ein individueller Druckkopf (Düse) verwendet. Weiterhin kommen, beispielsweise in Portalanlagen (z. B. Desktopdruckern), auch parallel laufende Druckköpfe zum Einsatz.In melt-based printing processes currently known in the art, e.g. B. “Fused Deposition Modeling” (FDM), “Fused Filament Fabrication” (FFF) or “Fused Granular Fabrication” (FGF), an individual print head (nozzle) is used to print components. Furthermore, print heads running in parallel are also used, for example in portal systems (e.g. desktop printers).
In der Druckschrift
Es ist eine zu lösende Aufgabe zumindest einiger Ausführungsformen, ein alternatives Verfahren zur additiven Fertigung von Bauteilen anzugeben, durch welches Bauteile lokal verstärkt werden können.It is a task to be solved in at least some embodiments to specify an alternative method for the additive manufacturing of components, through which components can be locally reinforced.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem unabhängigen Patentanspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen gehen weiterhin aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen hervor.This task is solved by a method according to the independent patent claim. Advantageous embodiments and further developments can also be seen from the dependent patent claims, the following description and the drawings.
Bei dem hier beschriebenen Verfahren wird zunächst ein erster Teilbereich eines Bauteilgrundkörpers additiv gefertigt mittels einer Druckeinrichtung zum additiven Fertigen von Bauteilen. Anschließend wird ein Verstärkungselement derart eingelegt bzw. angeordnet, dass ist zumindest teilweise mit dem ersten Teilbereich in Berührung steht. Nachfolgend wird ein zweiter Teilbereich des Bauteilgrundkörpers mittels der Druckeinrichtung derart additiv gefertigt, dass der zweite Teilbereich zumindest teilweise mit dem Verstärkungselement in Berührung steht. Das Verstärkungselement kann durch das hier beschriebene Verfahren in den additiv gefertigten Bauteilgrundkörper, welcher zumindest den ersten Teilbereich und den zweiten Bereich umfasst, eingebettet werden. Beispielsweise kann das Verstärkungselement derart eingebettet werden, dass es zumindest teilweise vom additiv gefertigten Bauteilgrundkörper umschlossen ist. Weiterhin kann das Verstärkungselement derart eingebettet werden, dass es vollständig vom additiv gefertigten Bauteilgrundkörper umschlossen ist.In the method described here, a first portion of a component base body is first additively manufactured using a printing device for the additive manufacturing of components. A reinforcing element is then inserted or arranged in such a way that it is at least partially in contact with the first partial area. Subsequently, a second portion of the component base body is additively manufactured using the printing device in such a way that the second portion is at least partially in contact with the reinforcing element. The reinforcing element can be embedded in the additively manufactured component base body, which includes at least the first partial region and the second region, using the method described here. For example, the reinforcing element can be embedded in such a way that it is at least partially enclosed by the additively manufactured component base body. Furthermore, the reinforcing element can be embedded in such a way that it is completely enclosed by the additively manufactured component base body.
Die additive Fertigung des ersten Teilbereichs und/oder des zweiten Teilbereichs bzw. des Bauteilgrundkörpers kann z.B. durch ein schmelzebasiertes Druckverfahren erfolgen. Beispielsweise kann das Fertigungsverfahren ein sogenanntes Fused Deposition Modeling Verfahren (FDM), ein Fused Filament Fabrication Verfahren (FFF) oder ein Fused Granular Fabrication Verfahren (FGF) sein. Die Druckeinrichtung kann zumindest eine Extrudervorrichtung und zumindest eine damit verbundene Düse aufweisen. Die Extrudervorrichtung kann z.B. statisch in der Produktionsumgebung angeordnet sein, und der zentralen Material- bzw. Schmelzeversorgung dienen.The additive manufacturing of the first sub-region and/or the second sub-region or the component base body can be carried out, for example, by a melt-based printing process. For example, the manufacturing process can be a so-called fused deposition modeling process (FDM), a fused filament fabrication process (FFF) or a fused granular fabrication process (FGF). The printing device can have at least one extruder device and at least one nozzle connected thereto. The extruder device can, for example, be arranged statically in the production environment and serve as a central material or melt supply.
Das Verstärkungselement ist vorzugsweise bereits vollständig ausgebildet, bevor der erste Teilbereich mittels der Druckeinrichtung additiv gefertigt wird. Beispielsweise kann das Verstärkungselement konventionell, d.h. nicht mittels eines additiven Fertigungsverfahrens, gefertigt sein. Alternativ kann das Verstärkungselement ebenfalls additiv gefertigt sein, beispielsweise Druckmaterialien, welche sich von dem Material des Bauteilgrundkörpers unterscheiden.The reinforcing element is preferably already fully formed before the first partial area is additively manufactured using the printing device. For example, the reinforcing element can be manufactured conventionally, i.e. not using an additive manufacturing process. Alternatively, the reinforcing element can also be manufactured additively, for example printing materials that differ from the material of the component base body.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das Verstärkungselement durch eine Robotereinrichtung eingelegt bzw. in direktem Kontakt zum ersten Teilbereich des Bauteilgrundkörpers angeordnet. Die Robotereinrichtung kann z.B. einen mehrachsigen Manipulator aufweisen.According to a further embodiment, the reinforcing element is inserted by a robot device or arranged in direct contact with the first portion of the component base body. The robot device can, for example, have a multi-axis manipulator.
Vor dem Einlegen des Verstärkungselements kann das Verstärkungselement bzw. können zumindest Kontaktflächen des Verstärkungselements aufgeheizt werden. Das Aufheizen kann z.B. durch einen Aufheizeinrichtung erfolgen, wobei das Verstärkungselement insbesondere mittels der Robotereinrichtung der Aufheizeinrichtung zugeführt werden kann, bevor das Verstärkungselement nach dem Aufheizen mit derselben Robotereinrichtung in Kontakt zum ersten Teilbereich des additiv gefertigten Bauteilgrundkörpers angeordnet werden kann. Während des Aufheizens kann das Verstärkungselement durch die Robotereinrichtung bzw. durch eine Greifeinrichtung der Robotereinrichtung gehalten werden. Die Aufheizeinrichtung kann z.B. als Aufheizstation in der Peripherie bzw. Umgebung der Druckeinrichtung angeordnet sein. Durch das Aufheizen des Verstärkungselements bzw. der Kontaktflächen kann eine bessere an Anhaftung des Verstärkungselements ersten und/oder zweiten Teilbereich des Bauteilgrundkörpers erreicht werden.Before inserting the reinforcing element, the reinforcing element or at least contact surfaces of the reinforcing element can be heated. The heating can be done, for example, by a heating device, with the reinforcing element in particular by means of the robot Device can be supplied to the heating device before the reinforcing element can be arranged in contact with the first portion of the additively manufactured component base body after heating with the same robot device. During heating, the reinforcing element can be held by the robot device or by a gripping device of the robot device. The heating device can be arranged, for example, as a heating station in the periphery or surroundings of the printing device. By heating the reinforcing element or the contact surfaces, better adhesion of the reinforcing element to the first and/or second portion of the component base body can be achieved.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird beim Fertigen des ersten Teilbereichs lokal ein Schmelzebett erzeugt, welches stärker bzw. größer bzw. dicker ausgebildet ist als an der Schmelzebett angrenzende Bereiche. Anschließend wird beim Einlegen des Verstärkungselements zumindest ein Teil des Verstärkungselements auf dem lokal stärker bzw. größer oder dicker ausgebildeten Schmelzebett angeordnet. Dadurch kann ebenfalls eine bessere Anhaftung des Verstärkungselements an den additiv gefertigten Bauteilgrundkörper erzielt werden.According to a further embodiment, when the first partial area is manufactured, a melt bed is locally generated, which is stronger or larger or thicker than areas adjacent to the melt bed. Subsequently, when inserting the reinforcing element, at least part of the reinforcing element is arranged on the melt bed that is locally stronger or larger or thicker. This also makes it possible to achieve better adhesion of the reinforcing element to the additively manufactured component base body.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Druckeinrichtung eine bewegbare Bauplattform bzw. Bauteilplattform auf, auf die bei dem hier beschriebenen Verfahren emittiertes Extrusionsmaterial gedruckt wird. Weiterhin kann die Druckeinrichtung einen weitere Robotereinrichtung zum Bewegen der Bauteilplattform, insbesondere zum Bewegen der Bauteilplattform, insbesondere zum Bewegen der Bauteilplattform in z-Richtung, aufweisen. Die weitere Robotereinrichtung kann beispielsweise einen mehrachsigen Manipulator aufweisen.According to a further embodiment, the printing device has a movable construction platform or component platform onto which extrusion material emitted in the method described here is printed. Furthermore, the printing device can have a further robot device for moving the component platform, in particular for moving the component platform, in particular for moving the component platform in the z direction. The further robot device can, for example, have a multi-axis manipulator.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird nach dem additiven Fertigen des ersten Teilbereichs eine Mehrzahl von Verstärkungselementen derart eingelegt, dass die Verstärkungselemente zumindest teilweise mit dem ersten Teilbereich in Berührung stehen. Anschließend wird ein zweiter Teilbereich derart additiv gefertigt, dass der zweite Teilbereich zumindest teilweise den Verstärkungselement in Berührung steht.According to a further embodiment, after the additive manufacturing of the first partial region, a plurality of reinforcing elements are inserted in such a way that the reinforcing elements are at least partially in contact with the first partial region. A second subregion is then additively manufactured in such a way that the second subregion is at least partially in contact with the reinforcing element.
Weiterhin ist es möglich, dass nachfolgend ein Verstärkungselement oder mehrere Verstärkungselemente derart eingelegt bzw. angeordnet werden, dass es bzw. sie jeweils mit dem zweiten Teilbereich in Berührung steht bzw. stehen. Anschließend kann ein dritter Teilbereich derart additiv gefertigt werden, dass der dritte Teilbereich zumindest teilweise mit dem Verstärkungselement bzw. den Verstärkungselement in Berührung steht.Furthermore, it is possible that one or more reinforcing elements are subsequently inserted or arranged in such a way that it or they are in contact with the second partial area. A third subregion can then be manufactured additively in such a way that the third subregion is at least partially in contact with the reinforcing element or elements.
Das Verstärkungselement bzw. die Verstärkungselemente können z.B. als Fasertapes ausgebildet sein. Die Fasertapes weisen beispielsweise eine einlagige bandförmige Fasergrundstruktur aus Fasern auf, wobei die Fasergrundstruktur mit Matrixmaterial imprägniert ist. Die Fasertapes können z.B. als sogenannte UD-Tapes („UD“, unidirektional) ausgebildet sein, welche jeweils eine Vielzahl von unidirektionalen Endlosfasern aufweisen. Die Fasern können beispielsweise Carbonfasern, Glasfasern, Aramidfasern, Basaltfasern oder Naturfasern sein. Das Matrixmaterial ist vorzugsweise ein thermoplastischer Kunststoff, beispielsweise PEEK, PEKK, PP, PE, PPS, TPE oder ein Polyamid.The reinforcing element or reinforcing elements can be designed, for example, as fiber tapes. The fiber tapes have, for example, a single-layer band-shaped fiber base structure made of fibers, the fiber base structure being impregnated with matrix material. The fiber tapes can be designed, for example, as so-called UD tapes (“UD”, unidirectional), each of which has a large number of unidirectional continuous fibers. The fibers can be, for example, carbon fibers, glass fibers, aramid fibers, basalt fibers or natural fibers. The matrix material is preferably a thermoplastic, for example PEEK, PEKK, PP, PE, PPS, TPE or a polyamide.
Weiterhin kann das Verstärkungselement bzw. können die Verstärkung Element z.B. als metallische Einleger ausgebildet sein. Der metallische Einleger weist ein Metall auf oder besteht aus einem Metall. Beispielsweise kann der metallische Einleger als Blech, als Draht oder als Metallstab ausgebildet sein. Weiterhin kann der metallische Einleger z.B. ein beschichtetes Metall aufweisen. Weiterhin kann das Metall des metallischen Einlegers zur Aktivierung der Oberfläche beispielsweise plasmavorbehandelt sein.Furthermore, the reinforcing element or elements can be designed, for example, as metallic inserts. The metallic insert has a metal or consists of a metal. For example, the metallic insert can be designed as a sheet metal, a wire or a metal rod. Furthermore, the metallic insert can, for example, have a coated metal. Furthermore, the metal of the metallic insert can, for example, be plasma-pretreated to activate the surface.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Verstärkungselement als Organoblech bzw. sind die Verstärkungselemente als Organobleche ausgebildet. Das Organoblech weist vorzugsweise ein Fasergewebe oder ein Fasergelege auf, das in eine thermoplastische Kunststoffmatrix eingebettet ist.According to a further embodiment, the reinforcing element is designed as an organic sheet or the reinforcing elements are designed as organic sheets. The organic sheet preferably has a fiber fabric or a fiber fabric that is embedded in a thermoplastic matrix.
Weiterhin kann das Verstärkungselement ein thermoplastischer Einleger sein. Der thermoplastische Einleger kann z.B. Polyamid aufweisen aus Polyamid bestehen. Alternativ kann der thermoplastische Einleger beispielsweise Polypropylen aufweisen oder aus Polypropylen bestehen. Darüber hinaus ist es möglich, dass der thermoplastische Einleger eine oder mehrere Verstärkungsfasern, wie z.B. Glasfasern oder Kohlenstofffasern, aufweist.Furthermore, the reinforcing element can be a thermoplastic insert. The thermoplastic insert can, for example, have polyamide and consist of polyamide. Alternatively, the thermoplastic insert can have, for example, polypropylene or consist of polypropylene. In addition, it is possible for the thermoplastic insert to have one or more reinforcing fibers, such as glass fibers or carbon fibers.
Durch das hier beschriebene Verfahren können Bauteile mit einer hohen Festigkeit, wie z.B. eine Zugfestigkeit, hergestellt werden. Vorteilhafterweise muss bei dem hier beschriebenen Verfahren kein Hohlraum beim fertig produzierten Bauteilgrundkörper vorgehalten werden. Weiterhin kann zum Integrieren des Verstärkungselements vorteilhafterweise die Prozesswärme des Fertigungsverfahrens genutzt werden.The process described here can be used to produce components with high strength, such as tensile strength. Advantageously, with the method described here, no cavity has to be kept in the finished component base body. Furthermore, the process heat of the manufacturing process can advantageously be used to integrate the reinforcing element.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen des hier beschriebenen Verfahrens zur additiven Fertigung von Bauteilen ergeben sich aus der im Folgenden in Verbindung mit den
-
1 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur additiven Fertigung von Bauteilen gemäß einem Ausführungsbeispiel, und -
2 bis4 schematische Darstellungen eines bei dem Verfahren zu fertigenden Bauteils gemäß einem Ausführungsbeispiel.
-
1 a schematic representation of a method for the additive manufacturing of components according to an exemplary embodiment, and -
2 until4 schematic representations of a component to be manufactured using the method according to an exemplary embodiment.
In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht anzusehen. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben dick oder groß dimensioniert dargestellt sein.In the exemplary embodiments and figures, identical or identically acting components can each be provided with the same reference numerals. The elements shown and their relative sizes are generally not to be regarded as true to scale. Rather, individual elements can be shown with exaggerated thickness or large dimensions for better display and/or better understanding.
Die
Zunächst wird ein erster Teilbereich 3 des Bauteilgrundkörpers 1 mittels der Druckeinrichtung 2 additiv gefertigt. Dabei wird in zwei Bereichen des ersten Teilbereichs 3 ein lokal stärkeres Schmelzebett 13, verglichen mit angrenzenden Bereichen, gefertigt. Diese zwei Bereiche sorgen für eine bessere an Haftung des einzulegenden Verstärkungselements 4.First, a first portion 3 of the component base body 1 is manufactured additively using the printing device 2. In this case, a locally stronger melt bed 13 is produced in two areas of the first subarea 3 compared to adjacent areas. These two areas ensure better adhesion of the reinforcing element 4 to be inserted.
Anschließend wird ein Verstärkungselement 4, welches als Fasertape bzw. UD-Tape oder UD-Verstärkung ausgebildet ist, von einem weiteren Roboter 6 im Bereich der zwei Bereiche mit dem stärkeren Schmelzebett 13 unmittelbar auf den ersten Teilbereich 3 angeordnet, nachdem das Verstärkungselement 4 bzw. Kontaktflächen des Verstärkungselements 4 ich eine auf Heizeinrichtung 12 aufgeheizt worden sind, indem das Verstärkungselement 4 der Heizeinrichtung 12 durch den weiteren Roboter 6 zugeführt worden ist. Mit anderen Worten kann der weitere Roboter 6 sowohl zur Fixierung des Verstärkungselements 4 während des Aufheizens als auch der Anordnung des Verstärkungselements 4 auf dem ersten Teilbereich 3 dienen. Alternativ kann das beispielsweise auch als thermoplastische oder metallische Einleger oder als Organoblech ausgebildet sein.Subsequently, a reinforcing element 4, which is designed as a fiber tape or UD tape or UD reinforcement, is arranged by a further robot 6 in the area of the two areas with the stronger melt bed 13 directly on the first partial area 3, after the reinforcing element 4 or Contact surfaces of the reinforcing element 4 have been heated on a heating device 12 by the reinforcing element 4 being fed to the heating device 12 by the further robot 6. In other words, the further robot 6 can serve both to fix the reinforcing element 4 during heating and to arrange the reinforcing element 4 on the first subregion 3. Alternatively, this can also be designed, for example, as a thermoplastic or metallic insert or as an organic sheet.
Nachfolgend wird ein zweiter Teilbereich 5 des Bauteilgrundkörpers 1 derart mittels der Druckeinrichtung 2 additiv gefertigt, dass der zweite Teilbereich 5 zumindest teilweise mit dem Verstärkungselement 4 in Berührung steht. Beispielsweise kann das Verstärkungselement 4 dadurch vollständig in den Bauteilgrundkörper 1 eingebettet werden. Bei dem hergestellten Bauteil kann sich z.B. um einen Wickelkern handeln.Subsequently, a second portion 5 of the component base body 1 is additively manufactured using the printing device 2 in such a way that the second portion 5 is at least partially in contact with the reinforcing element 4. For example, the reinforcing element 4 can thereby be completely embedded in the component base body 1. The component produced can be, for example, a winding core.
Weiterhin ist es möglich das ein oder mehrere weitere Verstärkungselemente 4 in derselben Art und Weise in den Bauteilgrundkörper 1 eingebettet werden. Dadurch kann eine hohe Festigkeit der herzustellenden Bauteile erreicht werden.Furthermore, it is possible for one or more further reinforcing elements 4 to be embedded in the component base body 1 in the same way. This allows high strength of the components to be produced to be achieved.
Alternativ oder zusätzlich kann das in der Figur gezeigte Ausführungsbeispiel weitere Merkmale gemäß den Ausführungsformen der allgemeinen Beschreibung aufweisen.Alternatively or additionally, the exemplary embodiment shown in the figure can have further features according to the embodiments of the general description.
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 11
- BauteilgrundkörperComponent base body
- 22
- DruckeinrichtungPrinting facility
- 33
- erster Teilbereichfirst section
- 44
- VerstärkungselementReinforcement element
- 55
- zweiten Teilbereichsecond section
- 66
- RobotereinrichtungRobot facility
- 77
- weitere Robotereinrichtungfurther robot device
- 88th
- ExtrudervorrichtungExtruder device
- 99
- Düsejet
- 1010
- Bauplattformconstruction platform
- 1111
- Schmelzebettmelt bed
- 1212
- AufheizeinrichtungHeating device
- 1313
- stärkeres Schmelzebettstronger melt bed
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|---|---|---|---|---|
| DE102008027315A1 (en) | 2008-06-07 | 2009-12-10 | ITWH Industrie- Hebe- und Fördertechnik GmbH | Forming molded parts made of successive layers, whose boundary surfaces form part of surface of molded parts, by forming molded part as composite part from different materials, and applying material forming layers on base or previous layer |
| US20130015596A1 (en) | 2011-06-23 | 2013-01-17 | Irobot Corporation | Robotic fabricator |
| EP2231375B1 (en) | 2008-01-08 | 2014-05-07 | Stratasys, Inc. | System for building three-dimensional objects containing embedded inserts, and methods of use thereof |
| DE102019001199A1 (en) | 2019-02-18 | 2020-08-20 | Kai Parthy | Process and 3D printer for additional stiffening of 3D printed objects built up in layers using stiffening elements |
| DE102019116230A1 (en) | 2019-06-14 | 2020-12-17 | Airbus Operations Gmbh | Method and system for making a structure holder |
-
2022
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2231375B1 (en) | 2008-01-08 | 2014-05-07 | Stratasys, Inc. | System for building three-dimensional objects containing embedded inserts, and methods of use thereof |
| DE102008027315A1 (en) | 2008-06-07 | 2009-12-10 | ITWH Industrie- Hebe- und Fördertechnik GmbH | Forming molded parts made of successive layers, whose boundary surfaces form part of surface of molded parts, by forming molded part as composite part from different materials, and applying material forming layers on base or previous layer |
| US20130015596A1 (en) | 2011-06-23 | 2013-01-17 | Irobot Corporation | Robotic fabricator |
| DE102019001199A1 (en) | 2019-02-18 | 2020-08-20 | Kai Parthy | Process and 3D printer for additional stiffening of 3D printed objects built up in layers using stiffening elements |
| DE102019116230A1 (en) | 2019-06-14 | 2020-12-17 | Airbus Operations Gmbh | Method and system for making a structure holder |
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