DE102022130853A1 - Multi-channel nozzle device for additive product manufacturing - Google Patents
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Abstract
Bei einer Vorrichtung (100) zum Durchführen einer additiven Produktfertigung, mit mindestens einer Düse mit einer inneren Bohrung zum Fördern einer aushärtbaren Substanz zum Auftragen zuvörderst auf ein Grundsubstrat (200) und im Nachgang auf eine Struktur aus aushärtbarer Substanz, wird eine gegenüber dem Stand der Technik erhöhte Stabilität dadurch erreicht, dass eine Mehrzahl gleich ausgerichteter Düsen (110)in einem Block (120) zusammengefasst ist, dessen Bewegungsrichtung bei einem Aufbringen von Raupen (210) steuerbar ist, und der gleichzeitig um einen vorherbestimmten Betrag rechtwinklig zur Bewegungsrichtung verschiebbar gelagert ist.In a device (100) for carrying out additive product manufacturing, with at least one nozzle with an inner bore for conveying a curable substance for application first to a base substrate (200) and subsequently to a structure made of curable substance, increased stability compared to the prior art is achieved in that a plurality of identically aligned nozzles (110) are combined in a block (120), the direction of movement of which can be controlled when beads (210) are applied, and which is simultaneously mounted so as to be displaceable by a predetermined amount at right angles to the direction of movement.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Durchführen einer additiven Produktfertigung, mit mindestens einer Düse mit einer inneren Bohrung zum Fördern einer aushärtbaren Substanz zum Auftragen zuförderst auf ein Grundsubstrat und im Nachgang auf eine Struktur aus aushärtbarer Substanz.The invention relates to a device for carrying out additive product manufacturing, with at least one nozzle with an inner bore for conveying a curable substance for application first to a base substrate and subsequently to a structure made of curable substance.
Vorrichtungen eingangs genannter Art werden im Stand der Technik verwendet, um im Wege eines numerisch gesteuerten 3D-Drucks Produkte unterschiedlichster Formgebung und dabei insbesondere solche mit konkav/konvexen Oberflächenstrukturen zu erzeugen. Die bekannten Vorrichtungen weisen indes sämtlich den Nachteil auf, dass eine mutuelle Haftung sukzessive aufgetragener Substanzlagen für einige Anwendungsfälle zu gering ist.Devices of the type mentioned above are used in the prior art to produce products of various shapes, particularly those with concave/convex surface structures, by means of numerically controlled 3D printing. However, the known devices all have the disadvantage that the mutual adhesion of successively applied layers of substance is too low for some applications.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe die mutuelle Haftung sukzessive aufgetragener Substanzlagen gegenüber den im Stand der Technik bekannten Vorrichtungen deutlich erhöht ist.The object of the invention is therefore to provide a device with the aid of which the mutual adhesion of successively applied substance layers is significantly increased compared to the devices known in the prior art.
Für eine Vorrichtung eingangs genannter Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Mehrzahl gleich ausgerichteter Düsen in einem Block zusammengefasst ist, dessen Bewegungsrichtung bei einem Aufbringen von Raupen genannten Substanzsträngen steuerbar ist, und der gleichzeitig um einen vorherbestimmten Betrag rechtwinklig zur Bewegungsrichtung verschiebbar gelagert ist.For a device of the type mentioned at the outset, this object is achieved according to the invention in that a plurality of identically aligned nozzles are combined in a block, the direction of movement of which can be controlled when applying strands of substance called beads, and which is simultaneously mounted so as to be displaceable by a predetermined amount at right angles to the direction of movement.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche, deren Elemente im Sinne einer weiteren Verbesserung des Lösungsansatzes der der Erfindung zugrunde gelegten Aufgabe wirken.Preferred embodiments of the invention are the subject of the subclaims, the elements of which act in the sense of a further improvement of the approach to solving the problem underlying the invention.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird mittels der Merkmalskombination, dass eine Mehrzahl gleich ausgerichteter Düsen in einem Block zusammengefasst ist, dessen Bewegungsrichtung bei einem Aufbringen von Raupen steuerbar ist, und der gleichzeitig um einen vorherbestimmten Betrag rechtwinklig zur Bewegungsrichtung verschiebbar gelagert ist, die mutuelle Haftung sukzessive aufgetragener Substanzlagen gegenüber den im Stand der Technik bekannten Vorrichtungen dadurch erhöht, dass bei der Produktfertigung eine Mehrzahl nebeneinander angeordneter und insofern ein Wellenfeld bildender Raupen erzeugbar ist, wobei bei einem sukzessiven Auftragen die durch die Düsen austretende Fertigungssubstanz so positionierbar ist, dass jeweils ein Wellenberg in ein Wellental aufgetragen wird, wodurch eine mutuelle und insofern Stabilität liefernde Verzahnung von Wellenbergen und Wellentälern erzeugbar ist.In the device according to the invention, by means of the combination of features that a plurality of equally aligned nozzles are combined in a block, the direction of movement of which can be controlled when beads are applied, and which is simultaneously mounted so as to be displaceable by a predetermined amount at right angles to the direction of movement, the mutual adhesion of successively applied substance layers is increased compared to the devices known in the prior art in that a plurality of beads arranged next to one another and thus forming a wave field can be produced during product production, wherein during successive application the production substance emerging through the nozzles can be positioned in such a way that a wave crest is applied to a wave trough, whereby a mutual and thus stability-providing interlocking of wave crests and wave troughs can be produced.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Düsen äquidistant angeordnet sind.According to a first preferred embodiment of the device according to the invention, it is provided that the nozzles are arranged equidistantly.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine Mehrzahl jeweils in einer Linie linear ausgerichteter Düsen vorgesehen, die zueinander parallel ausgerichtet sind.According to another preferred embodiment of the device according to the invention, a plurality of nozzles are provided, each aligned linearly in a line and aligned parallel to one another.
Die Mehrzahl von Düsen ist dabei insbesondere in einem einheitlichen einstückigen Block zusammengefasst, der für lineare Bewegungen gelagert ist, um nebeneinander angeordnete geradlinige Raupen zu bilden.The majority of nozzles are combined in a single, one-piece block that is mounted for linear movements to form straight beads arranged side by side.
Zusätzlich zur obigen Ausführung ist der Block beweglich gelagert und steuerbar, um konzentrische Bögen auszuführen, um nebeneinander angeordnete, gebogene Raupen zu bilden.In addition to the above design, the block is movably mounted and controllable to execute concentric arcs to form adjacent curved tracks.
Die Düsen weisen vorzugsweise aber nicht notwendigerweise mutuell unterschiedlich geformte Unterflächen auf. So können die Unterflächen der Düsen konvex gebogen und dabei insbesondere kreisförmig gebogen ausgeführt sein.The nozzles preferably, but not necessarily, have mutually differently shaped lower surfaces. The lower surfaces of the nozzles can be convexly curved and in particular circularly curved.
Insbesondere können die Unterflächen der Düsen mit einem Unterschnitt versehen, konkav gebogen ausgebildet sein. In particular, the lower surfaces of the nozzles can be provided with an undercut and be concavely curved.
Alternativ können die Unterflächen der Düsen auch jeweils einzeln stochastische ausgebildete unterschiedliche Formen aufweisen.Alternatively, the lower surfaces of the nozzles can also have individually stochastically formed different shapes.
Gemäß einer wichtigen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der vorherbestimmte Betrag einer rechtwinklig zur Bewegungsrichtung bzw. Förderrichtung erfolgenden Bewegung des Blocks auf die Breite, der jeweils eine gleiche Breite aufweisenden Raupen bemessen.According to an important preferred embodiment of the device according to the invention, the predetermined amount of movement of the block at right angles to the direction of movement or conveying direction is dimensioned to the width of the caterpillars, each of which has an equal width.
Des Weiteren kann der Block um einen vorherbestimmten Betrag, insbesondere der Breite einer Raupe, rechtwinklig zur Bewegungsrichtung oszillierbar gelagert sein.Furthermore, the block can be mounted so as to oscillate at right angles to the direction of movement by a predetermined amount, in particular the width of a caterpillar.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist mittels sehr unterschiedlicher Substanzen betreibbar. So sind zur Verwendung beispielsweise die folgenden Substanzen geeignet: thermoplastische Polyurethane, Polyamid, Polylactid, flüssige Bisphenol-Diphenyl-Phosphate, Polypropylen, Polycarbonate, Polyethylene Terephthalate Glykol, Acrylnitril-Butadien-Styrol.The device according to the invention can be operated using very different substances. For example, the following substances are suitable for use: thermoplastic polyurethanes, polyamide, polylactide, liquid bisphenol diphenyl phosphates, polypropylene, polycarbonates, polyethylene terephthalate glycol, acrylonitrile butadiene styrene.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird im Folgenden anhand einer bevorzugten Ausführungsform erläutert, die in der Figur der Zeichnung dargestellt ist. Darin zeigen:
-
1 eine bevorzugte Ausführungsform des Blocks der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Seitenansicht; -
2 die Spur eines Auftrags einer Substanz in Form eines Stranges (Raupe) auf ein Grundsubstrat mittels der in1 dargestellten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Ansicht von schräg oben; -
3 eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Blocks der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Querschnittsansicht.
-
1 a preferred embodiment of the block of the device according to the invention in a side view; -
2 the trace of an application of a substance in the form of a strand (bead) onto a base substrate by means of the1 illustrated preferred embodiment of the device according to the invention in a view obliquely from above; -
3 a further preferred embodiment of the block of the device according to the invention in a cross-sectional view.
Die in den
Die Mehrzahl von Düsen 110 ist dabei in gleicher Richtung ausgerichtet und in einem Block 120 zusammengefasst, dessen Bewegungsrichtung bei einem Aufbringen von Raupen 210 steuerbar ist, und der gleichzeitig um einen vorherbestimmten Betrag rechtwinklig zur Bewegungsrichtung verschiebbar gelagert ist.The plurality of
Der vorherbestimmte Betrag einer rechtwinklig zur Bewegungsrichtung bzw. Förderrichtung erfolgenden Bewegung des Blocks 120 ist dabei auf die Breite der jeweils eine gleiche Breite aufweisenden Raupen 210 bemessen.The predetermined amount of movement of the
Die Düsen 110 des Blocks 120 sind äquidistant angeordnet, wobei die Mehrzahl von Düsen 110 zueinander parallel jeweils in einer Linie linear ausgerichteter ist.The
Der Block 120 ist dabei sowohl für lineare Bewegungen gelagert und steuerbar, um nebeneinander angeordnete geradlinige Raupen 210 zu bilden, als auch dahingehend beweglich gelagert und steuerbar, um konzentrische Bögen auszuführen, um nebeneinander angeordnete, gebogene Raupen 210 zu bilden.The
Die Unterflächen 111 der Düsen 110 sind konkav gebogen ausgebildet.The
Der Block 120 ist alternativ um einen Betrag, der der Breite einer jeweiligen Raupe 210 entspricht, rechtwinklig zur Bewegungsrichtung oszillierbar gelagert.Alternatively, the
Das oben erläuterte Ausführungsbeispiel der Erfindung dient lediglich dem Zweck eines besseren Verständnisses der durch die Ansprüche vorgegebenen erfindungsgemäßen Lehre, die als solche durch das Ausführungsbeispiel nicht eingeschränkt ist.The embodiment of the invention explained above serves only for the purpose of a better understanding of the inventive teaching specified by the claims, which as such is not limited by the embodiment.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 100100
- Vorrichtungcontraption
- 110110
- Düsejet
- 111111
- UnterflächeBottom surface
- 120120
- Blockblock
- 200200
- GrundsubstratBase substrate
- 210210
- RaupeCaterpillar
Claims (10)
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