DE102022209993A1 - Vorrichtung zur Bereitstellung eines zu druckenden Materials für einen 3D-Drucker und Verfahren zur Bereitstellung eines zu druckenden Materials für einen 3D-Drucker - Google Patents

Vorrichtung zur Bereitstellung eines zu druckenden Materials für einen 3D-Drucker und Verfahren zur Bereitstellung eines zu druckenden Materials für einen 3D-Drucker Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (20) zur Bereitstellung eines zu druckenden Materials (38) zur Herstellung eines aus dem druckbaren Material (38) zu druckenden dreidimensionalen Objekts (1) für einen 3D-Drucker (2), umfassend eine Dosiervorrichtung (18) zum Befüllen einer Austragungsvorrichtung (14) mit dem Material (38) und zeichnet sich dadurch aus, dass die Vorrichtung (20) ein System (5) zur Identifikation des druckbaren Materials (38) und/oder des dreidimensionalen Objekts (1) aufweist, wobei die Austragungsvorrichtung (14) eine erste Markierungsvorrichtung (52) umfasst und die Dosiervorrichtung (18) eine zweite Markierungsvorrichtung (51) umfasst.Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bereitstellung eines zu druckenden Materials (38) zur Herstellung eines aus dem druckbaren Material (38) zu druckenden dreidimensionalen Objekts (1) für einen 3D-Drucker (2) mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung (20).

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bereitstellung eines zu druckenden Materials für einen 3D-Drucker und ein Verfahren zur Bereitstellung eines zu druckenden Materials für einen 3D-Drucker.
  • Stand der Technik
  • Ein 3D-Drucker für ein in seiner Viskosität veränderliches Material erhält eine feste Phase dieses Materials als Ausgangsmaterial, erzeugt daraus eine flüssige Phase und bringt diese flüssige Phase selektiv an den Stellen, die zu dem zu erzeugenden Objekt gehören, auf. Ein solcher 3D-Drucker umfasst einen Druckkopf, in dem das Ausgangsmaterial druckfertig aufbereitet wird. Das Material wird dabei über Kanäle in dem Druckkopf weiterbefördert.
  • Weiterhin sind Mittel zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen dem Druckkopf und der Arbeitsfläche, auf der das Objekt entstehen soll, vorgesehen. Dabei können entweder nur der Druckkopf, nur die Arbeitsfläche oder aber sowohl der Druckkopf als auch die Arbeitsfläche bewegt werden. Um den Austrag des Materials auf der Arbeitsfläche zu beeinflussen ist in der Regel ein Aktor im Druckkopf vorgesehen, welcher eine Kraft auf eine Dosierzone aufbringt.
  • Aus der WO 2018/086792 A1 ist ein Druckkopf für einen 3D-Drucker bekannt. Der Druckkopf weist eine Zuführung auf, über welche ein zu druckendes Rohmaterial dem Druckkopf zugeführt wird. In dem Druckkopf wird dieses Rohmaterial aufgeschmolzen und plastifiziert. Dieses aufgeschmolzene Material wird innerhalb des Druckkopfes zu einer Austrittsöffnung befördert, über die dieses Material auf einen Druckbereich aufgebracht wird.
  • DE 10 2019 219 083 A1 offenbart eine Druckeinrichtung, umfassend eine Dosiervorrichtung zum Schmelzen und Plastifizieren eines zu druckendenden Materials und eine Austragungsvorrichtung, zum Drucken des über die Dosiervorrichtung bereitgestellten Materials. Die Dosiervorrichtung und die Austragungsvorrichtung sind getrennt voneinander angeordnet und miteinander verbindbar, wobei die Austragungsvorrichtung zur Aufnahme von Material zu der Dosiervorrichtung transportierbar und zum Verbinden der Austragungsvorrichtung mit der Dosiervorrichtung eine Düse der Austragungsvorrichtung und eine Koppelstelle der Dosiervorrichtung miteinander zur Anlage kommen.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bereitstellung eines zu druckenden Materials für einen 3D-Drucker zur Verfügung zu stellen, die das Befüllen einer Austragungsvorrichtung ermöglicht, wobei Material und/oder Objekteigenschaften eines zu druckenden Materials eindeutig einer Austragungsvorrichtung zugewiesen werden können.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Im Rahmen der Erfindung wurde eine Vorrichtung zur Bereitstellung eines zu druckenden Materials zur Herstellung eines aus dem druckbaren Material zu druckenden dreidimensionalen Objekts für einen 3D-Drucker, umfassend eine Dosiervorrichtung zum Befüllen einer Austragungsvorrichtung mit dem Material bereitgestellt.
  • Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung ein System zur Identifikation des druckbaren Materials und/oder des dreidimensionalen Objekts auf, wobei die Austragungsvorrichtung eine erste Markierungsvorrichtung umfasst und die Dosiervorrichtung eine zweite Markierungsvorrichtung umfasst. Die Materialeigenschaften, insbesondere beim Kunststoff-3D-Druck, haben einen großen Einfluss auf die Beschaffenheit und Funktion des fertigen Bauteils und der Druckprozess muss bezüglich verschiedener Ausgangsmaterialien entsprechend angepasst und validiert werden, um eine hohe Qualität des fertigen Bauteils zu gewährleisten.
    Die Identifikation des druckbaren Materials und/oder des dreidimensionalen Objekts gewährleistet, dass sich korrektes Material in der jeweiligen Austragungsvorrichtung befindet und/oder dass der Austragungsvorrichtung korrekte Objektdaten zugeordnet sind. Falsches Material oder falsche Objektdaten können so in vorteilhafter Weise erkannt werden, wodurch ein sicherer Druckprozess garantiert werden kann.
    Die Markierungsvorrichtung an der Austragungsvorrichtung ermöglicht in vorteilhafter Weise eine einfache Identifikation des druckbaren Materials und/oder des dreidimensionalen Objekts zur Austragungsvorrichtung.
  • Es ist von Vorteil, dass das Material als Schüttgut, insbesondere als Granulat zur Verfügung gestellt wird.
  • Die Austragungsvorrichtung kann auch als Kartusche, bzw. Druckkartusche bezeichnet werden. Nachdem die Austragungsvorrichtung über die Dosiervorrichtung mit dem druckbaren Material befüllt wurde, kann diese nach dem Befüllen mit dem Material zu einem Drucker, bzw. Druckkopf transportiert werden. Die Austragungsvorrichtung, bzw. Kartusche ermöglicht es in vorteilhafter Weise, dass das Material in der Kartusche während einer Lagerung oder eines Transports eine gleichbleibende Restfeuchte, bzw. Trockenheit behält. Auch kann das Material nicht verunreinigt werden und ein Eindringen von Feuchtigkeit wird vermieden.
  • In einer Weiterbildung ist das System zur Identifikation derart ausgestaltet, dass Prozessdaten des druckbaren Materials und/oder des dreidimensionalen Objekts eindeutig der jeweiligen Austragungsvorrichtung zuzuordnen sind.
    Die Prozessdaten umfassen validierte Merkmale des Materials und/oder des Bauteils, die den Druck, bzw. die Druckqualität erhöhen.
    Die eindeutige Zuordnung der Prozessdaten des druckbaren Materials und/oder des dreidimensionalen Objekts zur jeweiligen Austragungsvorrichtung vereinfacht in vorteilhafter Weise die Identifikation des druckbaren Materials und/oder des dreidimensionalen Objekts zur Austragungsvorrichtung.
  • In einer ersten Ausführung der Erfindung sind die Prozessdaten in einer Speichereinheit der ersten Markierungsvorrichtung gespeichert, wobei die Speichereinheit an der Austragungsvorrichtung angeordnet ist.
    Die Speicherung der Prozessdaten auf einer Speichereinheit der Austragungsvorrichtung ermöglicht in vorteilhafter Weise eine direkte Zuordnung der Prozessparameter zur jeweiligen Austragungsvorrichtung. In vorteilhafter Weise können die Daten direkt von der Speichereinheit ausgelesen werden. Druckrelevante Merkmale befinden sich somit direkt an der Kartusche.
  • In einer zweiten Ausführung der Erfindung sind die Prozessdaten in einem Netzwerk oder in einer Cloud gespeichert sind, wobei diese über einen auf der ersten Markierungsvorrichtung hinterlegten Identifikations-Code dem jeweiligen druckbaren Material und/oder dem dreidimensionalen Objekt zuzuordnen sind. Die Speicherung der Prozessdaten in einem Netzwerk oder in einer Cloud ermöglicht in vorteilhafter Weise eine sichere Speicherung der Daten. Eine direkte Zuordnung der Prozessparameter zur jeweiligen Austragungsvorrichtung ist durch den auf der ersten Markierungsvorrichtung hinterlegten Identifikations-Code möglich. In vorteilhafter Weise können die Daten ohne physischem Kontakt aus dem Netzwerk oder der Cloud geladen und gegebenenfalls bearbeitet werden.
  • In einer Weiterbildung ist die erste Markierungsvorrichtung der Austragungsvorrichtung zur gegenseitigen Kommunikation mit der zweiten Markierungsvorrichtung der Dosiervorrichtung geeignet, wodurch in vorteilhafter Weise eine Kommunikation der ersten Markierungsvorrichtung der Austragungsvorrichtung mit der zweiten Markierungsvorrichtung der Dosiervorrichtung stattfinden kann.
    Dazu kann die erste Markierungsvorrichtung optisch oder über eine Empfängereinheit zur drahtlosen Kommunikation auslesbar ausgestaltet sein. Dies ermöglicht ein einfaches und sicheres Auslesen der Prozessdaten.
    Ferner kann die erste Markierungsvorrichtung einen QR-Code oder einen Barcode umfassen, wodurch die Austragsvorrichtung einfach und sicher identifiziert werden kann.
  • Ferner kann die Markierungsvorrichtung derart ausgestaltet sein, dass Prozessdaten über WLAN, RFID, NFC, Bluetooth oder LoRa übertragbar sind.
    Dadurch wird erreicht, dass die erste Markierungsvorrichtung der Austragungsvorrichtung mit entsprechenden Sender/Empfänger Einheiten kommunizieren. kann.
  • Ferner können die Prozessdaten des druckbaren Materials spezifische Eigenschaften des Materials umfassen, wobei die spezifischen Eigenschaften des Materials den Degenerationsgrad und/ oder die Viskositätszahl und/ oder die Restfeuchte umfassen. Das Material ist somit qualifiziert, insbesondere bezüglich seiner chemischen Eigenschaften. Die chemischen Eigenschaften des Materials werden im Vorfeld des Befüllens der Austragungsvorrichtung verifiziert und sichergestellt, um ein für den entsprechenden Druckprozess korrektes Material bereitzustellen. Ferner ist es der Zustand des Materials bezüglich seines Degenerationsgrad oder der Viskositätszahl zu beurteilen, um einen stabilen Druckprozess zu gewährleisten. Weitere Materialeigenschaften können der Trocknungsgrad oder die Restfeuchte des Materials sein. Bei Mehrkomponentenmaterial ist die Glasfaserverteilung zu berücksichtigen.
  • Ferner können die Prozessdaten des dreidimensionalen Objekts spezifische Eigenschaften des dreidimensionalen Objekts umfassen, wobei die spezifischen Eigenschaften des dreidimensionalen Objekts zumindest Bewegungsprofile zur Herstellung des dreidimensionalen Objekts umfassen.
    Weitere validierte Prozessdaten ergeben sich aus dem Drucken von Prototypen und Testdrucken mit entsprechendem Materialien, wodurch Druckdaten gesammelt und beispielsweise bezüglich der resultieren Druckergebnisse ausgewertet werden. Diese Daten umfassen Parameter für die Prozessdaten bezüglich des Materials und des zu druckenden Bauteils, wie beispielsweise die Drucktemperatur und Bewegungsprofile. Ferner können validierte Prozessdaten wie ein möglicher Längenausgleich der Austragungsvorrichtung, bzw. der Kartusche aufgrund der Druckkraft und/oder die Schwindung des Materials beim Extrudieren die Druckqualität steigern.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Dosiervorrichtung einen Dosierkolben zum Ausfördern des Materials aus der Dosiervorrichtung auf, wobei der Dosierkolben über einen Hydraulik- oder einen Elektromotor angetrieben ist. Der Dosierkolben der Dosiervorrichtung ermöglicht in vorteilhafter Weise ein stabiles Ausfördern des druckbaren Materials.
    Dadurch wird in einfacher Weise ein Befüllen der Austragungsvorrichtung erreicht, wodurch diese mit der individuellen Befüllung zum Drucken verschickt werden kann. Dadurch wird auch erreicht, dass die nach dem Drucken leere Austragungseinheit, bzw. Kartusche wieder durch die Dosiervorrichtung befüllt werden kann. Dadurch kann in vorteilhafter Weise eine Kreislaufwirtschaft mit der Austragungsvorrichtung erreicht werden.
  • In einer ersten Weiterbildung ist die Dosiervorrichtung zum Befüllen der Austragungsvorrichtung derart ausgestaltet, dass das zu druckende Material vor dem Befüllen der Austragungsvorrichtung aufgeschmolzen ist und das plastifizierte Material über eine Öffnung in die Austragungsvorrichtung einbringbar ist. Das Material liegt insbesondere als Schüttgut, bzw. als Granulat vor, welches aufgrund seiner Schüttdichte schwierig zu drucken ist.
    Durch das Aufschmelzen des zu druckenden Materials, bzw. einer Vordosierung über Schmelze, wird der beim Ausfördern des Materials aus der Dosiervorrichtung aufzubringende Druck verringert, wodurch in vorteilhafter Weise der entsprechenden Hydraulik- oder Elektromotor geringere Kräfte zur Ausbringung des Materials aufbringen muss. Dadurch kann der entsprechende Motor kleiner ausgelegt werden.
  • In einer zweiten Weiterbildung ist die Dosiervorrichtung zum Befüllen der Austragungsvorrichtung derart ausgestaltet, dass das zu druckende Material vor dem Befüllen der Austragungsvorrichtung verdichtet ist und das verdichtete Material über eine Öffnung in die Austragungsvorrichtung einbringbar ist.
    Durch das Verdichten des zu druckenden Materials, bzw. der Vordosierung über Verdichtung wird eine erhöhte Temperatur des Materials beim Verdichten erreicht. Besonders vorteilhaft ist es, dass bei der Verdichtung das Material über seinen spezifischen Glastemperaturpunkt gebracht wird, wodurch das Material gestaucht und hochkomprimiert in die Austragungsvorrichtung eingebracht werden kann, ohne jedoch aufzuschmelzen. Dadurch wird in vorteilhafter Weise eine Degeneration des Materials vermieden.
  • Die Austragungsvorrichtung, bzw. Kartusche wird durch die Weiterbildungen in vorteilhafter Weise mit aufgeschmolzenen oder verdichtetem Granulat gefüllt. Die der Kartusche zugeordneten Prozessdaten bilden das material- und/oder bauteilabhängige Druckrezept für das entsprechende Drucksystem. Die Kartuschen können in vorteilhafter Weise eindeutig zugeordnet werden und entsprechend dem Drucksystem eines Kunden und dem entsprechenden Material eingesetzt werden.
  • Ferner umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Bereitstellung eines zu druckenden Materials zur Herstellung eines aus dem druckbaren Material zu druckenden dreidimensionalen Objekts für einen 3D-Drucker. Das Verfahren wird mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgeführt.
  • Erfindungsgemäß werden in einem ersten Ausführungsbeispiel des Verfahrens Prozessdaten des druckbaren Materials und/oder des dreidimensionalen Objekts vor, während oder nach einem Befüllvorgang der Austragungsvorrichtung durch die Dosiervorrichtung von der zweiten Markierungsvorrichtung der Dosiervorrichtung auf eine Speichereinheit der ersten Markierungsvorrichtung der Austragungsvorrichtung gespeichert.
    Die Speicherung der Prozessdaten auf einer Speichereinheit der Austragungsvorrichtung ermöglicht in vorteilhafter Weise eine direkte Zuordnung der Prozessparameter zur jeweiligen Austragungsvorrichtung. In vorteilhafter Weise können die Daten direkt von der Speichereinheit ausgelesen werden. Druckrelevante Merkmale befinden sich somit direkt an der Kartusche.
  • Erfindungsgemäß werden in einem zweiten Ausführungsbeispiel des Verfahrens Prozessdaten des druckbaren Materials und/oder des dreidimensionalen Objekts in einem Netzwerk und/oder in einer Cloud gespeichert, wobei diese durch einen auf der ersten Markierungsvorrichtung der Austragungsvorrichtung hinterlegten Identifikations-Code dem jeweiligen druckbaren Material und/oder dem dreidimensionalen Objekt zugeordnet werden.
  • Die Speicherung der Prozessdaten in einem Netzwerk oder in einer Cloud ermöglicht in vorteilhafter Weise eine sichere Speicherung der Daten. Eine direkte Zuordnung der Prozessparameter zur jeweiligen Austragungsvorrichtung ist durch den auf der ersten Markierungsvorrichtung hinterlegten Identifikations-Code möglich. In vorteilhafter Weise können die Daten ohne physischem Kontakt aus dem Netzwerk oder der Cloud geladen und gegebenenfalls bearbeitet werden.
  • In einer Weiterbildung des zweiten Ausführungsbeispiels des Verfahrens werden die Prozessdaten des druckbaren Materials und/oder des dreidimensionalen Objekts vor, während oder nach einem Befüllvorgang der Austragungsvorrichtung durch die Dosiervorrichtung in dem Netzwerk und/oder in der Cloud gespeichert und dem auf der ersten Markierungsvorrichtung der Austragungsvorrichtung hinterlegten Identifikations-Code zugeordnet, wobei die zweite Markierungsvorrichtung der Dosiervorrichtung die erste Markierungsvorrichtung der Austragungsvorrichtung identifiziert.
  • Die eindeutig identifizierbare und kodierte Austragungsvorrichtung unterstützt den Nutzer in vorteilhafter Weise bei der Verhinderung von Produktpiraterie und der Herstellung von Plagiaten. Ferner ermöglicht die Austragungsvorrichtung das Einbinden eines Drucksystems in das „Internet of Things“ und bietet Vorteile bezüglich der digitalisierten Fertigung in der „Industrie 4.0“ unter Beibehaltung von Qualität und entsprechenden Fertigungsstandards.
    Die Digitalisierung des Drucksystems ermöglicht das Sammeln von Daten innerhalb einer Fertigungsplattform und ermöglicht in vorteilhafter Weise die Analyse von Prozessdaten, bzw. Druckerdaten bezüglich ihrer aktuellen und zukünftigen Anwendung.
  • Ferner ist von Vorteil, dass ein oder mehrere Bauteile, bzw. Produkte auf der Kartusche gespeichert sein können. Diese kann der Kunde in seinem Drucker abrufen und drucken. Die Benutzerfreundlichkeit wird dadurch in vorteilhafter Weise stark erhöht und die Qualifizierung des Materials und des Druckprozesses wird stark vereinfacht.
    Dadurch müssen nicht mehr einzelne Bauteile auf Vorrat gefertigt, gelagert, vermessen und verschickt werden, sondern nur noch die Austragungsvorrichtungen, bzw. die Kartuschen mit den nötigen hinterlegten Daten. Dies ist insbesondere dann von großem Interesse, wenn die Stückzahlen sehr gering sind und eine hohe Varianz der Bauteile vorliegt.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 Beispiel einer Vorrichtung während einer Befüllung einer Austragungsvorrichtung nach Stand der Technik,
    • 2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bereitstellung eines zu druckenden Materials,
    • 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bereitstellung eines zu druckenden Materials,
    • 4 einen 3D-Drucker mit einer Austragungsvorrichtung und
    • 5 ein Beispiel für ein Objekt.
  • 1 zeigt ein Beispiel einer Vorrichtung 20 zur Bereitstellung eines zu druckenden Materials 38 aus dem Stand der Technik während einer Befüllung einer Austragungsvorrichtung 14. Die 1 ist dabei in einer Schnittansicht der Vorrichtung 20 gezeigt. Die Vorrichtung 20 weist zusätzlich zu der Austragungsvorrichtung 14 eine Dosiervorrichtung 18 auf. Die Dosiervorrichtung 18 ist dabei gebildet aus einem Grundkörper 22 an welchem ein Einfülltrichter 26 angeordnet ist. In den Einfülltrichter 26 ist ein Rohmaterial 30 einfüllbar, welches in fester Form, insbesondere in als Granulat vorliegt. Der Einfülltrichter 26 ist direkt verbunden mit einem durch den Grundkörper 22 gebildeten Dosierraum 34. In diesem Dosierraum 34 wird das Rohmaterial 30, zur Bildung eines druckfähigen Materials 38, aufgeschmolzen und plastifiziert.
  • Der Dosierraum 34 weist eine seitliche Dosierkolbenöffnung 42 auf. In dieser Dosierkolbenöffnung 42 ist ein Dosierkolben 46 angeordnet, welcher in den Dosierraum 34 hineinragt. Über den Dosierkolben 46 kann eine Dosierkolbenkraft FD auf das Material 38 in dem Dosierraum 34 aufgebracht werden, so dass dieses in Richtung einer der Dosierkolbenöffnung 42 gegenüber liegenden Dosierförderöffnung 50 pressbar ist.
  • An der Dosierförderöffnung 50 weist die Dosiervorrichtung 18 ein Koppelelement 54 auf, welches einen Kanal 58 ausbildet, so dass das über die Dosierförderöffnung 50 ausgebrachte Material 38 an eine Koppelstelle 62 des Koppelementes 54 förderbar ist. An der Koppelstelle 62 ist die Austragungsvorrichtung 14 angeordnet, so dass diese Austragungsvorrichtung 14 das aufgeschmolzene Material 38 aufnehmen kann.
  • Die Austragungsvorrichtung 14 weist einen Austragungskörper 66 auf, welcher einen Austragungsraum 70 ausbildet, in welchem aufgeschmolzenes Material 38 aufnehmbar ist. An einem mit der Koppelstelle 62 verbundenen Ende des Austragungskörpers 66 ist eine Düse 74 ausgebildet, über die das aufgeschmolzene Material 38 aufgenommen werden kann. Ebenso wird das Material 38 durch diese Düse 74 auf ein Werkstück (nicht gezeigt) aufgebracht.
  • Innerhalb des Austragungsraums 70 ist ein Austragungskolben 78 angeordnet, über den das Material 38 ausgefördert werden kann. Oberhalb des Austragungskolben 78 ist ein Mittel 82 angeordnet, über welches während der Befüllung eine Kraft FF entgegen einer Befüllungsrichtung aufgebracht wird. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Mittel 82 als eine schematisch angedeutete Feder ausgeführt. Durch die auf den Austragungskolben 78 ausgeübte Kraft FF wird eine Befüllung der Austragungsvorrichtung 14 ohne Luft gewährleistet. Während des Befüllens wird der Austragungskolben 78 dabei in Richtung der Feder 82 verschoben.
  • 2 und 3 zeigen jeweils ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 20 zur Bereitstellung eines zu druckenden Materials 38 zur Herstellung eines aus dem druckbaren Material 38 zu druckenden dreidimensionalen Objekts 1, welches beispielhaft in 5 dargestellt ist, für einen in 4 dargestellten 3D-Drucker 2, umfassend eine Dosiervorrichtung 18 zum Befüllen einer Austragungsvorrichtung 14 mit dem Material 38.
  • Erfindungsgemäß umfasst die Vorrichtung 20 ein System 5 zur Identifikation des druckbaren Materials 38 und/oder des dreidimensionalen Objekts 1 mit einer Markierungsvorrichtung 52, wobei die Austragungsvorrichtung 14 eine erste Markierungsvorrichtung 52 umfasst und die Dosiervorrichtung 18 eine zweite Markierungsvorrichtung 51 umfasst. Der grundsätzliche Aufbau der Vorrichtung 20 zur Bereitstellung des zu druckenden Materials 38 entspricht dem Aufbau der Vorrichtung aus 1. In beiden Ausführungsbeispielen ist das System 5 zur Identifikation derart ausgestaltet, dass Prozessdaten 38`, 1' des druckbaren Materials 38 und/oder des dreidimensionalen Objekts 1 eindeutig der jeweiligen Austragungsvorrichtung 14 zuzuordnen sind.
    Die Prozessdaten 38` des druckbaren Materials 38 umfassen spezifische Eigenschaften des Materials 38, wobei die spezifischen Eigenschaften des Materials 38 den Degenerationsgrad und/oder die Viskositätszahl und/oder die Restfeuchte umfassen.
    Die Prozessdaten 1' des dreidimensionalen Objekts 1 umfassen spezifische Eigenschaften des dreidimensionalen Objekts 1, wobei die spezifischen Eigenschaften des dreidimensionalen Objekts 1 zumindest Bewegungsprofile zur Herstellung des dreidimensionalen Objekts 1 umfassen.
  • Um die hohen Kräfte in der Dosiervorrichtung 18 zu gewährleisten, weist die Dosiervorrichtung 18 vorzugsweise den Dosierkolben 46 zum Ausfördern des Materials 38 aus der Dosiervorrichtung 18 auf, welcher über einen Hydraulik- oder einen Elektromotor angetrieben ist. Der Dosierkolben 46 ist dabei in der Dosiervorrichtung 18 bewegbar angeordnet und übt eine Kraft FD auf das Material 38 in der Dosiervorrichtung 18 aus, um dieses Material 38 aus der Dosiervorrichtung 18 in die Austragungsvorrichtung 14 zu befördern. Im Gegensatz zu der Austragungsvorrichtung 14, wo eine hohe Genauigkeit notwendig ist, können bei der Dosiervorrichtung 18 somit ausreichende Kräfte bereitgestellt werden. Durch die Trennung der Austragungsvorrichtung 14 von der Dosiervorrichtung 18 kann somit jede Vorrichtung 20 hinsichtlich der Funktion optimiert werden.
  • Beim Verbinden der Dosiervorrichtung 18 mit der Austragungsvorrichtung 14 sind beide Vorrichtungen derart dichtend miteinander verbunden, so dass das Material 38 von der Dosiervorrichtung 18 zu der Austragungsvorrichtung 14 übertragbar ist.
  • Die Dosiervorrichtung 18 zum Befüllen der Austragungsvorrichtung 14 ist in einer ersten Ausführungsform derart ausgestaltet, dass das zu druckende Material 38 vor dem Befüllen der Austragungsvorrichtung 14 aufgeschmolzen ist und das plastifizierte Material 38 über eine Öffnung 74 in die Austragungsvorrichtung 14 einbringbar ist.
  • Die Dosiervorrichtung 18 zum Befüllen der Austragungsvorrichtung 14 ist in einer zweiten Ausführungsform derart ausgestaltet, dass das zu druckende Material 38 vor dem Befüllen der Austragungsvorrichtung 14 verdichtet ist und das verdichtete Material 38 über eine Öffnung 74 in die Austragungsvorrichtung 14 einbringbar ist.
  • 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 20, wobei die Prozessdaten 38`, 1' in einer Speichereinheit 6 der ersten Markierungsvorrichtung 52 gespeichert sind, wobei die Speichereinheit 6 an der Austragungsvorrichtung 14 angeordnet ist.
    Die erste Markierungsvorrichtung 52 der Austragungsvorrichtung 14 ist zur gegenseitigen Kommunikation mit der zweiten Markierungsvorrichtung 51 der Dosiervorrichtung 18 geeignet. Die erste Markierungsvorrichtung 52 ist über die zweite Markierungsvorrichtung 51, die beispielsweise eine Empfängereinheit zur drahtlosen Kommunikation darstellt, auslesbar, wobei die erste Markierungsvorrichtung 52 derart ausgestaltet ist, dass Prozessdaten 38`, 1' beispielsweise über WLAN, RFID, NFC, Bluetooth oder LoRa übertragbar sind. Das Verfahren zur Bereitstellung des zu druckenden Materials 38 zur Herstellung des aus dem druckbaren Material 38 zu druckenden dreidimensionalen Objekts 1 für einen 3D-Drucker 2 mit der in 2 gezeigten erfindungsgemäßen Vorrichtung 20 speichert Prozessdaten 38`, 1' des druckbaren Materials 38 und/oder des dreidimensionalen Objekts 1 vor, während oder nach einem Befüllvorgang der Austragungsvorrichtung 14 durch die Dosiervorrichtung 18 von der zweiten Markierungsvorrichtung 51 der Dosiervorrichtung 18 auf die Speichereinheit 6 der ersten Markierungsvorrichtung 52 der Austragungsvorrichtung 14.
  • 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 20, wobei die Prozessdaten 38`, 1' in einem Netzwerk 80 oder in einer Cloud 81 gespeichert sind, wobei diese über einen auf der ersten Markierungsvorrichtung 52 hinterlegten Identifikations-Code 60 dem jeweiligen druckbaren Material 38 und/oder dem dreidimensionalen Objekt 1 zuzuordnen sind. Die erste Markierungsvorrichtung 52 ist optisch oder über die zweite Markierungsvorrichtung 51, die beispielsweise eine Empfängereinheit zur drahtlosen Kommunikation ist, auslesbar, wobei die Markierungsvorrichtung 52 beispielsweise einen QR-Code oder einen Barcode umfasst.
    Das Verfahren zur Bereitstellung des zu druckenden Materials 38 zur Herstellung des aus dem druckbaren Material 38 zu druckenden dreidimensionalen Objekts 1 für einen 3D-Drucker 2 mit der in 3 gezeigten erfindungsgemäßen Vorrichtung 20 speichert Prozessdaten 38`, 1' des druckbaren Materials 38 und/oder des dreidimensionalen Objekts 1 in einem Netzwerk 80 und/oder in einer Cloud 81, wobei diese durch einen auf der ersten Markierungsvorrichtung 52 der Austragungsvorrichtung 14 hinterlegten Identifikations-Code 60 dem jeweiligen druckbaren Material 38 und/oder dem dreidimensionalen Objekt 1 zugeordnet werden.
    Die Prozessdaten 38`, 1' des druckbaren Materials 38 und/oder des dreidimensionalen Objekts 1 werden vor, während oder nach einem Befüllvorgang der Austragungsvorrichtung 14 durch die Dosiervorrichtung 18 in dem Netzwerk 80 und/ oder in der Cloud 81 gespeichert und dem auf der ersten Markierungsvorrichtung 52 der Austragungsvorrichtung 14 hinterlegten Identifikations-Code 60 zugeordnet, wobei die zweite Markierungsvorrichtung 51 der Dosiervorrichtung 18 die erste Markierungsvorrichtung 52 der Austragungsvorrichtung 14 identifiziert.
  • 4 zeigt den 3D-Drucker 2 mit einer Austragungsvorrichtung 14 und in 5 ist ein Beispiel für das Objekt 1 in schematischer perspektivischer Zeichnung gezeigt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2018086792 A1 [0004]
    • DE 102019219083 A1 [0005]

Claims (11)

  1. Vorrichtung (20) zur Bereitstellung eines zu druckenden Materials (38) zur Herstellung eines aus dem druckbaren Material (38) zu druckenden dreidimensionalen Objekts (1) für einen 3D-Drucker (2), umfassend eine Dosiervorrichtung (18) zum Befüllen einer Austragungsvorrichtung (14) mit dem Material (38), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (20) ein System (5) zur Identifikation des druckbaren Materials (38) und/oder des dreidimensionalen Objekts (1) aufweist, wobei die Austragungsvorrichtung (14) eine erste Markierungsvorrichtung (52) umfasst und die Dosiervorrichtung (18) eine zweite Markierungsvorrichtung (51) umfasst.
  2. Vorrichtung (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das System (5) zur Identifikation derart ausgestaltet ist, dass Prozessdaten (38`, 1') des druckbaren Materials (38) und/oder des dreidimensionalen Objekts (1) eindeutig der jeweiligen Austragungsvorrichtung (14) zuzuordnen sind.
  3. Vorrichtung (20) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessdaten (38`, 1') in einer Speichereinheit (6) der ersten Markierungsvorrichtung (52) gespeichert sind, wobei die Speichereinheit (6) an der Austragungsvorrichtung (14) angeordnet ist.
  4. Vorrichtung (20) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessdaten (38`, 1') in einem Netzwerk (80) und/oder in einer Cloud (81) gespeichert sind, wobei diese über einen auf der ersten Markierungsvorrichtung (52) hinterlegten Identifikations-Code (60) dem jeweiligen druckbaren Material (38) und/oder dem dreidimensionalen Objekt (1) zuzuordnen sind.
  5. Vorrichtung (20) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Markierungsvorrichtung (52) der Austragungsvorrichtung (14) zur gegenseitigen Kommunikation mit der zweiten Markierungsvorrichtung (51) der Dosiervorrichtung (18) geeignet ist.
  6. Vorrichtung (20) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiervorrichtung (18) einen Dosierkolben (46) zum Ausfördern des Materials (38) aus der Dosiervorrichtung (18) aufweist, welcher über einen Hydraulik- oder einen Elektromotor angetrieben ist.
  7. Vorrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiervorrichtung (18) zum Befüllen der Austragungsvorrichtung (14) derart ausgestaltet ist, dass das zu druckende Material (38) vor dem Befüllen der Austragungsvorrichtung (14) aufgeschmolzen ist und das plastifizierte Material (38) über eine Öffnung (74) in die Austragungsvorrichtung (14) einbringbar ist.
  8. Vorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiervorrichtung (18) zum Befüllen der Austragungsvorrichtung (14) derart ausgestaltet ist, dass das zu druckende Material (38) vor dem Befüllen der Austragungsvorrichtung (14) verdichtet ist und das verdichtete Material (38) über eine Öffnung (74) in die Austragungsvorrichtung (14) einbringbar ist.
  9. Verfahren zur Bereitstellung eines zu druckenden Materials (38) zur Herstellung eines aus dem druckbaren Material (38) zu druckenden dreidimensionalen Objekts (1) für einen 3D-Drucker (2) mit einer Vorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Prozessdaten (38`, 1') des druckbaren Materials (38) und/oder des dreidimensionalen Objekts (1) vor, während oder nach einem Befüllvorgang der Austragungsvorrichtung (14) durch die Dosiervorrichtung (18) von der zweiten Markierungsvorrichtung (51) der Dosiervorrichtung (18) auf eine Speichereinheit (6) der ersten Markierungsvorrichtung (52) der Austragungsvorrichtung (14) gespeichert werden.
  10. Verfahren zur Bereitstellung eines zu druckenden Materials (38) zur Herstellung eines aus dem druckbaren Material (38) zu druckenden dreidimensionalen Objekts (1) für einen 3D-Drucker (2) mit einer Vorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Prozessdaten (38`, 1') des druckbaren Materials (38) und/oder des dreidimensionalen Objekts (1) in einem Netzwerk (80) und/oder in einer Cloud (81) gespeichert werden, wobei diese durch einen auf der ersten Markierungsvorrichtung (52) der Austragungsvorrichtung (14) hinterlegten Identifikations-Code (60) dem jeweiligen druckbaren Material (38) und/oder dem dreidimensionalen Objekt (1) zugeordnet werden.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessdaten (38`, 1') des druckbaren Materials (38) und/oder des dreidimensionalen Objekts (1) vor, während oder nach einem Befüllvorgang der Austragungsvorrichtung (14) durch die Dosiervorrichtung (18) in dem Netzwerk (80) und/oder in der Cloud (81) gespeichert werden und dem auf der ersten Markierungsvorrichtung (52) der Austragungsvorrichtung (14) hinterlegten Identifikations-Code (60) zugeordnet werden, wobei die zweite Markierungsvorrichtung (51) der Dosiervorrichtung (18) die erste Markierungsvorrichtung (52) der Austragungsvorrichtung (14) identifiziert.
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