DE102022200764A1 - 3D-Siebdruck-Drucker und 3D-Siebdruckverfahren - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen 3D-Siebdruck-Drucker (1) für ein Herstellen eines Bauteils (12), mit einer ersten Walze (3) und einer zweiten Walze (4), die beabstandet voneinander angeordnet sind, und einer Druckform (2), die an der ersten Walze (3) und an der zweiten Walze (4) befestigt ist, an der ersten Walze (3) aufgewickelt ist, eine Längsrichtung (13) hat und eine Mehrzahl an Abschnitten (8a, 8b, 8c) aufweist, die in der Längsrichtung (13) nebeneinander angeordnet sind und die jeweils eine Schablone für eine jeweilige Schicht (15a, 15b, 15c) des Bauteils (12) aufweisen, wobei die erste Walze (3) und die zweite Walze (4) eingerichtet sind, zu rotieren und somit die Druckform (2) von der ersten Walze (3) abzuwickeln und auf die zweite Walze (4) aufzuwickeln, wodurch die Druckform (2) in einer Bewegungsrichtung (7) von der ersten Walze (3) zu der zweiten Walze (4) transportiert wird, wobei die Druckform (2) einen von der ersten Walze (3) und der zweiten Walze (4) aufgespannten Teil (14) hat, der sich in der Bewegungsrichtung (7) von der ersten Walze (3) bis zu der zweiten Walze (4) erstreckt, wobei die Längsrichtung (13) des aufgespannten Teils (14) mit der Bewegungsrichtung (7) zusammenfällt und der 3D-Siebdruck-Drucker (1) eingerichtet ist, eine Druckpaste (9) durch den aufgespannten Teil (14) zu drücken.

Description

  • In einem 3D-Siebdruckverfahren wird ein Bauteil hergestellt, indem es schichtweise aufgebaut wird. Dabei wird für jede Schicht eine Druckpaste durch eine Druckform mit einem Siebdrucksieb und einer Schablone gedrückt. Hat das Bauteil sich ändernde Querschnitte, so ist es erforderlich, dass für verschiedene Schichten verschiedene Druckformen eingesetzt werden. Dies ist jedoch aufwändig.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen 3D-Siebdruck-Drucker und ein 3D-Siebdruckvefahren zu schaffen, mit denen ein Bauteil einfach hergestellt werden kann.
  • Der erfindungsgemäße 3D-Siebdruck-Drucker für ein Herstellen eines Bauteils weist eine erste Walze und eine zweite Walze, die beabstandet voneinander angeordnet sind, und eine Druckform auf, die an der ersten Walze und an der zweiten Walze befestigt ist, an der ersten Walze aufgewickelt ist, eine Längsrichtung hat und eine Mehrzahl an Abschnitten aufweist, die in der Längsrichtung nebeneinander angeordnet sind und die jeweils eine Schablone für eine jeweilige Schicht des Bauteils aufweisen, wobei die erste Walze und die zweite Walze eingerichtet sind, zu rotieren und somit die Druckform von der ersten Walze abzuwickeln und auf die zweite Walze aufzuwickeln, wodurch die Druckform in einer Bewegungsrichtung von der ersten Walze zu der zweiten Walze transportiert wird, wobei die Druckform einen von der ersten Walze und der zweiten Walze aufgespannten Teil hat, der sich in der Bewegungsrichtung von der ersten Walze bis zu der zweiten Walze erstreckt, wobei die Längsrichtung des aufgespannten Teils mit der Bewegungsrichtung zusammenfällt und der 3D-Siebdruck-Drucker eingerichtet ist, eine Druckpaste durch den aufgespannten Teil zu drücken.
  • Das erfindungsgemäße 3D-Siebdruckverfahren zum Herstellen eines Bauteils weist die Schritte auf: a) Bereitstellen einer Druckform, die eine Längsrichtung hat und eine Mehrzahl an Abschnitten aufweist, die in der Längsrichtung nebeneinander angeordnet sind und die jeweils eine Schablone für eine jeweilige Schicht des Bauteils aufweisen; b) Bereitstellen einer ersten Walze und einer zweiten Walze, die beabstandet voneinander angeordnet sind; c) Befestigen der Druckform an der ersten Walze und an der zweiten Walze und Aufwickeln der Druckform auf die erste Walze, so dass die Druckform einen von der ersten Walze und der zweiten Walze aufgespannten Teil hat, der sich von der ersten Walze bis zu der zweiten Walze erstreckt; d) Anordnen eines der Abschnitte in dem aufgespannten Teil; e) Drücken einer Druckpaste durch den in dem aufgespannten Teil angeordneten Abschnitt, wodurch eine erste der Schichten aufgebracht wird; f) Rotieren der ersten Walze und der zweiten Walze derart, dass die Druckform von der ersten Walze abgewickelt wird und auf die zweite Walze aufgewickelt wird; g) Drücken der Druckpaste durch einen anderen der Abschnitte, der in dem aufgespannten Teil angeordnet ist und durch den bei dem Herstellen des Bauteils noch keine Druckpaste gedrückt wurde, wodurch eine weitere der Schichten aufgebracht wird.
  • Mit dem erfindungsgemäßen 3D-Siebdruck-Drucker und dem erfindungsgemäßen 3D-Siebdruckverfahren können die Schablonen einfach gewechselt werden, indem die erste Walze und die zweite Walze rotiert werden. Dadurch kann das Bauteil einfach hergestellt werden.
  • Es ist bevorzugt, dass mindestens zwei der Schablonen eine unterschiedliche Form haben. Dadurch können mindestens zwei der Schichten des Bauteils mit einem verschiedenen Querschnitt hergestellt werden.
  • Es ist bevorzugt, dass die Druckpaste eine keramische Druckpaste ist.
  • Die Druckform weist bevorzugt ein Siebdrucksieb auf. Die Schablonen sind bevorzugt aus einer Folie, insbesondere einer Kunststofffolie, geformt. Das Siebdrucksieb kann von der Folie gebildet sein. Alternativ ist denkbar, dass das Siebdrucksieb ein von der Folie separates Bauteil ist und die Schablonen an dem Siebdrucksieb befestigt sind.
  • Es ist bevorzugt, dass das Verfahren den Schritt aufweist: h) Trocknen der in Schritt g) aufgebrachten Schicht, bevor eine weitere der Schichten aufgebracht wird. Zudem weist das Verfahren bevorzugt den Schritt auf: e1) Trocknen der in Schritt e) aufgebrachten Schicht, bevor eine weitere der Schichten aufgebracht wird.
  • In Schritt e) wird bevorzugt die erste der Schichten auf eine Bühne aufgebracht und das Verfahren weist bevorzugt den Schritt auf: i) Verlagern der Bühne, insbesondere nach unten. In dem Fall, dass der Schritt h) durchgeführt wird, kann der Schritt i) beispielsweise vor oder nach dem Schritt h) durchgeführt werden. Zudem kann das Verfahren den Schritt aufweisen: e2) Verfahren der Bühne, insbesondere nach unten, bevor ein weitere der Schichten aufgebracht wird.
  • Es ist bevorzugt, dass das Verfahren den Schritt aufweist: j) Mindestens einmaliges Wiederholen der Schritte f) und g) sowie optional des Schritts h) und optional des Schrittes i).
  • Der Schritt a) weist bevorzugt den Schritt auf: a1) Virtuelles Zerlegen des Bauteils in virtuelle Schichten, wobei die erste der Schichten und die weiteren der Schichten jeweils einer der virtuellen Schichten entsprechen.
  • Zudem weist der Schritt a) bevorzugt den Schritt auf: a2) Herstellen der jeweiligen Schablone durch Stanzen und/oder Laserschneiden einer Folie. In Schritt a2) wird bevorzugt ein Siebdrucksieb aus der Folie durch das Stanzen und/oder das Laserschneiden gebildet. Alternativ ist denkbar, dass der Schritt a) bevorzugt den Schritt aufweist: a3) Anbringen der Folie an einem Siebdrucksieb, wodurch die Druckform hergestellt wird. Der Schritt a3) kann nach den Schritt a2) oder vor dem Schritt a2) erfolgen. Bei der Folie kann es sich beispielsweise um eine Kunststofffolie handeln.
  • Bevorzugt weist das Verfahren den Schritt auf: k) Sintern der Schichten. Beispielsweise durch das Sintern kann das Bauteil fertiggestellt werden, wobei jedoch noch weitere Bearbeitungsschritte, wie beispielsweise ein Schleifen, denkbar sind.
  • Im Folgenden wird anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen die Erfindung näher erläutert. Es zeigen
    • 1 eine perspektivische Ansicht eines Teils eines 3D-Siebdruck-Druckers und
    • 2 einen Schnitt durch den 3D-Siebdruck-Drucker.
  • Wie es aus 1 und 2 ersichtlich ist, weist ein 3D-Siebdruck-Drucker 1 für ein Herstellen eines Bauteils 12 eine erste Walze 3 und eine zweiten Walze 4 auf, die beabstandet voneinander angeordnet sind. Zudem weist der 3D-Siebdruck-Drucker 1 eine Druckform 2 auf, die an der ersten Walze 3 und an der zweiten Walze 4 befestigt ist, an der ersten Walze 3 aufgewickelt ist, eine Längsrichtung 13 hat und eine Mehrzahl an Abschnitten 8a, 8b, 8c aufweist, die in der Längsrichtung 13 nebeneinander angeordnet sind. Die Abschnitte 8a, 8b, 8c sind in 1 durch die gestrichelten Linien getrennt voneinander dargestellt. Die Abschnitte 8a, 8b, 8c weisen jeweils eine Schablone für eine jeweilige Schicht 15a, 15b, 15c des Bauteils 12 auf. Die erste Walze 3 und die zweite Walze 4 sind eingerichtet, zu rotieren und somit die Druckform 2 von der ersten Walze 3 abzuwickeln und auf die zweite Walze 4 aufzuwickeln, wodurch die Druckform 2 in einer Bewegungsrichtung 7 von der ersten Walze 3 zu der zweiten Walze 4 transportiert wird. Die Druckform 2 hat einen von der ersten Walze 3 und der zweiten Walze 4 aufgespannten Teil 14, der sich in der Bewegungsrichtung 7 von der ersten Walze 3 bis zu der zweiten Walze 4 erstreckt. Die Längsrichtung 13 des aufgespannten Teils 14 fällt mit der Bewegungsrichtung 7 zusammen. Der 3D-Siebdruck-Drucker 1 ist eingerichtet, eine Druckpaste 9 durch den aufgespannten Teil 14 zu drücken.
  • 1 zeigt, dass mindestens zwei der Schablonen eine unterschiedliche Form haben können. Es ist auch denkbar, dass mindestens drei der Schablonen oder mindestens zehn der Schablonen oder mindestens hundert der Schablonen eine unterschiedliche Form haben.
  • Die Druckform 2 kann ein Siebdrucksieb aufweisen. Das Siebdrucksieb kann von den Schablonen, insbesondere der Folie, gebildet sein oder ein von den Schablonen separates Bauteil sein, an dem die Schablonen angeordnet sind.
  • Bei der Druckpaste 9 kann es sich eine keramische Druckpaste 9 handeln.
  • 2 zeigt, dass die erste Walze 3 eingerichtet sein kann, um eine erste Rotationsachse 5 zu rotieren, die durch die erste Walze 3 hindurch verläuft, insbesondere fällt die erste Rotationsachse 5 mit einer Schwerelinie der ersten Walze 3 zusammen. Zudem zeigt 2, dass die zweite Walze 4 eingerichtet sein kann, um eine zweite Rotationsachse 6 zu rotieren, die durch die zweite Walze 4 hindurch verläuft, insbesondere fällt die zweite Rotationsachse 6 mit einer Schwerelinie der zweiten Walze 4 zusammen.
  • 1 und 2 zeigen, dass der aufgespannte Teil 14 vollständig in einer horizontalen Ebene angeordnet sein kann. Der 3D-Siebdruck-Drucker 1 kann eine Rakel 10 aufweisen (siehe 2), die eingerichtet ist, die Druckpaste 9 durch den aufgespannten Teil 14 hindurch zu drücken. Die Rakel 9 kann beispielsweise eingerichtet sein, in der Längsrichtung 13 des aufgespannten Teils 14 verlagert zu werden. Zudem kann die Rakel 14 oberhalb des aufgespannten Teils 14 angeordnet sein und somit eingerichtet sein, die Druckpaste 9 von oben nach unten durch den aufgespannten Teil 14 hindurch zu drücken.
  • Wie es aus 2 ersichtlich ist, kann der 3D-Siebdruck-Drucker 1 eine Bühne 11 aufweisen und der 3D-Siebdruck-Drucker 1 kann eingerichtet sein, die Schichten 15a, 15b, 15c auf die Bühne 11 aufzubringen. Die Bühne 11 kann verlagerbar in dem 3D-Siebdruck-Drucker 1 angeordnet sein, insbesondere vertikal verlagerbar. Die Bühne 11 kann zudem unterhalb des aufgespannten Teils 14 angeordnet sein.
  • Die ersten Walze 3 und/oder die zweite Walze 4 können eingerichtet sein, von Hand rotiert zu werden. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass der 3D-Siebdruck-Drucker 1 einen Motor, insbesondere einen Elektromotor, aufweist, der eingerichtet ist, die erste Walze 3 und/oder die zweite Walze 4 zu rotieren.
  • Das 3D-Siebdruckverfahren zum Herstellen eines Bauteils 12 kann die Schritte aufweisen: a) Bereitstellen einer Druckform 2, die eine Längsrichtung 13 hat und eine Mehrzahl an Abschnitten 8a, 8b, 8c aufweist, die in der Längsrichtung 13 nebeneinander angeordnet sind und die jeweils eine Schablone für eine jeweilige Schicht 15a, 15b, 15c des Bauteils 12 aufweisen; b) Bereitstellen einer ersten Walze 3 und einer zweiten Walze 4, die beabstandet voneinander angeordnet sind; c) Befestigen der Druckform 2 an der ersten Walze 3 und an der zweiten Walze 4 und Aufwickeln der Druckform 2 auf die erste Walze, so dass die Druckform 2 einen von der ersten Walze 3 und der zweiten Walze 4 aufgespannten Teil 14 hat, der sich von der ersten Walze 3 bis zu der zweiten Walze 4 erstreckt; d) Anordnen eines der Abschnitte 8a in dem aufgespannten Teil 14; e) Drücken einer Druckpaste 9 durch den in dem aufgespannten Teil 14 angeordneten Abschnitt 8a, wodurch eine erste der Schichten 15a aufgebracht wird; f) Rotieren der ersten Walze 3 und der zweiten Walze 4 derart, dass die Druckform 2 von der ersten Walze 3 abgewickelt wird und auf die zweite Walze 4 aufgewickelt wird; g) Drücken der Druckpaste 9 durch einen anderen der Abschnitte 8b, 8c, der in dem aufgespannten Teil 14 angeordnet ist und durch den bei dem Herstellen des Bauteils 12 noch keine Druckpaste 9 gedrückt wurde, wodurch eine weitere der Schichten 15b, 15c aufgebracht wird.
  • In Schritt f) kann die Druckform 2 beispielsweise um die Länge eines der Abschnitte 8a, 8b, 8c in einer Bewegungsrichtung 7 von der ersten Walze 3 zu der zweiten Walze 4 transportiert werden.
  • Das Verfahren kann den Schritt aufweisen: h) Trocknen der in Schritt g) aufgebrachten Schicht 15b, 15c, bevor eine weitere der Schichten 15b, 15) aufgebracht wird. Zudem kann das Verfahren den Schritt aufweisen: e1) Trocknen der in dem Schritt e) aufgebrachten Schicht, bevor eine weitere der Schichten aufgebracht wird.
  • In Schritt e) kann die erste der Schichten 15a auf eine Bühne 11 aufgebracht werden und das Verfahren kann den Schritt aufweisen: i) Verlagern der Bühne 11 vertikal nach unten. Zudem kann das Verfahren den Schritt aufweisen: e2) Verfahren der Bühne 11, insbesondere nach unten, bevor ein weitere der Schichten 15b, 15c aufgebracht wird.
  • Das Verfahren kann den Schritt aufweisen: j) Mindestens einmaliges Wiederholen der Schritte f) und g) sowie optional des Schritts h) und optional des Schrittes i).
  • Der Schritt a) den Schritt aufweisen: a1) Virtuelles Zerlegen des Bauteils 12 in virtuelle Schichten, wobei die erste der Schichten 15a und die weiteren der Schichten 15b, 15c jeweils einer der virtuellen Schichten entsprechen. Zudem kann der Schritt a) den Schritt aufweisen: a2) Herstellen der jeweiligen Schablone durch Stanzen und/oder Laserschneiden einer Folie. Des Weiteren kann der Schritt a) den Schritt aufweisen: a3) Anbringen der Folie an einem Siebdrucksieb.
  • Zudem kann das Verfahren den Schritt aufweisen: k) Sintern der Schichten 15a, 15b, 15c.

Claims (14)

  1. 3D-Siebdruck-Drucker für ein Herstellen eines Bauteils (12), mit einer ersten Walze (3) und einer zweiten Walze (4), die beabstandet voneinander angeordnet sind, und einer Druckform (2), die an der ersten Walze (3) und an der zweiten Walze (4) befestigt ist, an der ersten Walze (3) aufgewickelt ist, eine Längsrichtung (13) hat und eine Mehrzahl an Abschnitten (8a, 8b, 8c) aufweist, die in der Längsrichtung (13) nebeneinander angeordnet sind und die jeweils eine Schablone für eine jeweilige Schicht (15a, 15b, 15c) des Bauteils (12) aufweisen, wobei die erste Walze (3) und die zweite Walze (4) eingerichtet sind, zu rotieren und somit die Druckform (2) von der ersten Walze (3) abzuwickeln und auf die zweite Walze (4) aufzuwickeln, wodurch die Druckform (2) in einer Bewegungsrichtung (7) von der ersten Walze (3) zu der zweiten Walze (4) transportiert wird, wobei die Druckform (2) einen von der ersten Walze (3) und der zweiten Walze (4) aufgespannten Teil (14) hat, der sich in der Bewegungsrichtung (7) von der ersten Walze (3) bis zu der zweiten Walze (4) erstreckt, wobei die Längsrichtung (13) des aufgespannten Teils (14) mit der Bewegungsrichtung (7) zusammenfällt und der 3D-Siebdruck-Drucker (1) eingerichtet ist, eine Druckpaste (9) durch den aufgespannten Teil (14) zu drücken.
  2. 3D-Siebdruck-Drucker gemäß Anspruch 1, wobei mindestens zwei der Schablonen eine unterschiedliche Form haben.
  3. 3D-Siebdruck-Drucker gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Druckpaste (9) eine keramische Druckpaste (9) ist.
  4. 3D-Siebdruck-Drucker gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Druckform (2) ein Siebdrucksieb aufweist.
  5. 3D-Siebdruckverfahren zum Herstellen eines Bauteils (12), mit den Schritten: a) Bereitstellen einer Druckform (2), die eine Längsrichtung (13) hat und eine Mehrzahl an Abschnitten (8a, 8b, 8c) aufweist, die in der Längsrichtung (13) nebeneinander angeordnet sind und die jeweils eine Schablone für eine jeweilige Schicht (15a, 15b, 15c) des Bauteils (12) aufweisen; b) Bereitstellen einer ersten Walze (3) und einer zweiten Walze (4), die beabstandet voneinander angeordnet sind; c) Befestigen der Druckform (2) an der ersten Walze (3) und an der zweiten Walze (4) und Aufwickeln der Druckform (2) auf die erste Walze, so dass die Druckform (2) einen von der ersten Walze (3) und der zweiten Walze (4) aufgespannten Teil (14) hat, der sich von der ersten Walze (3) bis zu der zweiten Walze (4) erstreckt; d) Anordnen eines der Abschnitte (8a) in dem aufgespannten Teil (14); e) Drücken einer Druckpaste (9) durch den in dem aufgespannten Teil (14) angeordneten Abschnitt (8a), wodurch eine erste der Schichten (15a) aufgebracht wird; f) Rotieren der ersten Walze (3) und der zweiten Walze (4) derart, dass die Druckform (2) von der ersten Walze (3) abgewickelt wird und auf die zweite Walze (4) aufgewickelt wird; g) Drücken der Druckpaste (9) durch einen anderen der Abschnitte (8b, 8c), der in dem aufgespannten Teil (14) angeordnet ist und durch den bei dem Herstellen des Bauteils (12) noch keine Druckpaste (9) gedrückt wurde, wodurch eine weitere der Schichten (15b, 15c) aufgebracht wird.
  6. 3D-Siebdruckverfahren gemäß Anspruch 5, mit dem Schritt: h) Trocknen der in Schritt g) aufgebrachten Schicht (15b, 15c), bevor eine weitere der Schichten (15b, 15c) aufgebracht wird.
  7. 3D-Siebdruckverfahren gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei in Schritt e) die erste der Schichten (15a) auf eine Bühne (11) aufgebracht wird und das Verfahren den Schritt aufweist: i) Verlagern der Bühne (11), insbesondere nach unten.
  8. 3D-Siebdruckverfahren gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, mit dem Schritt: j) Mindestens einmaliges Wiederholen der Schritte f) und g) sowie optional des Schritts h) und optional des Schrittes i) .
  9. 3D-Siebdruckverfahren gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei der Schritt a) den Schritt aufweist: a1) Virtuelles Zerlegen des Bauteils (12) in virtuelle Schichten, wobei die erste der Schichten (15a) und die weiteren der Schichten (15b, 15c) jeweils einer der virtuellen Schichten entsprechen.
  10. 3D-Siebdruckverfahren gemäß einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei der Schritt a) den Schritt aufweist: a2) Herstellen der jeweiligen Schablone durch Stanzen und/oder Laserschneiden einer Folie.
  11. 3D-Siebdruckverfahren gemäß Anspruch 10, wobei in Schritt a2) ein Siebdrucksieb aus der Folie durch das Stanzen und/oder das Laserschneiden gebildet wird.
  12. 3D-Siebdruckverfahren gemäß Anspruch 10, wobei der Schritt a) den Schritt aufweist: a3) Anbringen der Folie an einem Siebdrucksieb.
  13. 3D-Siebdruckverfahren gemäß einem der Ansprüche 5 bis 12, wobei die die Druckpaste (9) eine keramische Druckpaste (9) ist.
  14. 3D-Siebdruckverfahren gemäß einem der Ansprüche 5 bis 13, mit dem Schritt: k) Sintern der Schichten (15a, 15b, 15c).
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