DE102022212871A1 - Print head for a 3D printer, 3D printer with a print head and method for operating a 3D printer with a print head - Google Patents

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Hendrik Jahnle
Chris Nickels
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Druckkopf (1) für einen 3D-Drucker (100) zur Herstellung eines Objekts (6), umfassend ein Reservoir (2) zur Aufnahme einer flüssigen Phase (32) eines in seiner Viskosität veränderlichen Ausgangsmaterials (3), wobei ein Kolben (4) mit einer dem Reservoir (2) zugewandten Kolbenfläche (F, 40) zur Veränderung des Drucks im Reservoir (2) vorgesehen ist und wobei das Reservoir (2) eine Düse (5) mit einer Öffnungsquerschnittsfläche (f, 50) aufweist, aus der die flüssige Phase (32) des Ausgangsmaterials (3) durch Erhöhung des Drucks im Reservoir (2) zur Herstellung des Objekts (6) austreibbar ist. Erfindungsgemäß beträgt das Verhältnis (F/f) der Kolbenfläche (F, 40) zur Öffnungsquerschnittsfläche (f, 50) der Düse (5) zwischen 6 und 130, insbesondere zwischen 10 und 120.Ferner betrifft die Erfindung einen 3D-Drucker (100) mit einem Druckkopf (1) und ein Verfahren zum Betreiben eines 3D-Druckers (100) mit einem Druckkopf (1).The invention relates to a print head (1) for a 3D printer (100) for producing an object (6), comprising a reservoir (2) for receiving a liquid phase (32) of a starting material (3) with a variable viscosity, wherein a piston (4) with a piston surface (F, 40) facing the reservoir (2) is provided for changing the pressure in the reservoir (2), and wherein the reservoir (2) has a nozzle (5) with an opening cross-sectional area (f, 50), from which the liquid phase (32) of the starting material (3) can be expelled by increasing the pressure in the reservoir (2) to produce the object (6). According to the invention, the ratio (F/f) of the piston area (F, 40) to the opening cross-sectional area (f, 50) of the nozzle (5) is between 6 and 130, in particular between 10 and 120. Furthermore, the invention relates to a 3D printer (100) with a print head (1) and a method for operating a 3D printer (100) with a print head (1).

Description

Stand der TechnikState of the art

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. 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.A 3D printer for a material with a variable viscosity receives a solid phase of this material as a starting material, creates a liquid phase from it and applies this liquid phase selectively to the places that belong to the object to be created. Such a 3D printer comprises a print head in which the starting material is prepared ready for printing. Furthermore, means are provided for generating a relative movement between the print head and the work surface on which the object is to be created. Either only the print head, only the work surface or both the print head and the work surface can be moved.

Typischerweise wird die flüssige Phase des Ausgangsmaterials durch Ausübung einer Kraft oder eines Drucks aus einer Austrittsöffnung herausgetrieben, so dass sie sich an dem herzustellenden Objekt anlagert und dort erstarrt. Die flüssige Phase des Ausgangsmaterials kann dabei wahlweise als kontinuierlicher Strang oder in Form einzelner Tropfen aus der Austrittsöffnung austreten. Bei festem Durchmesser der Austrittsöffnung ist die wichtigste Stellgröße während des Druckvorgangs die auf die flüssige Phase ausgeübte Kraft, bzw. der in diese flüssige Phase eingeleitete Druck. Die US 2016/046 073 A1 offenbart, dass sich über den Druck unter anderem die von der Austrittsöffnung auf die flüssige Phase ausgeübte Scherkraft sowie die Viskosität der flüssigen Phase einstellen lassen.Typically, the liquid phase of the starting material is expelled from an outlet opening by exerting a force or pressure, so that it attaches itself to the object to be produced and solidifies there. The liquid phase of the starting material can either exit the outlet opening as a continuous strand or in the form of individual drops. If the diameter of the outlet opening is fixed, the most important control variable during the printing process is the force exerted on the liquid phase or the pressure introduced into this liquid phase. The US 2016/046 073 A1 reveals that the pressure can be used to adjust, among other things, the shear force exerted by the outlet opening on the liquid phase as well as the viscosity of the liquid phase.

DE 10 2016 222 306 A1 offenbart einen Druckkopf für einen 3D-Drucker mit einer Fördervorrichtung zur Förderung von Granulat von einer Einzugszone in eine Plastifizierungszone, wobei die Fördervorrichtung einen in die Einzugszone einführbaren Kolben umfasst. EN 10 2016 222 306 A1 discloses a print head for a 3D printer with a conveying device for conveying granulate from a feed zone into a plasticizing zone, wherein the conveying device comprises a piston insertable into the feed zone.

Die Aufgabe der Erfindung ist einen Druckkopf, einen 3D-Drucker und ein Verfahren bereitzustellen, welche einen stabilen Druckprozess bei geringen Kosten ermöglichen.The object of the invention is to provide a print head, a 3D printer and a method which enable a stable printing process at low costs.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung betrifft einen Druckkopf für einen 3D-Drucker zur Herstellung eines Objekts, einen 3D-Drucker mit einem erfindungsgemäßen Druckkopf und ein Verfahren zum Betreiben eines 3D-Druckers mit einem erfindungsgemäßen Druckkopf.The invention relates to a print head for a 3D printer for producing an object, a 3D printer with a print head according to the invention and a method for operating a 3D printer with a print head according to the invention.

Im Rahmen der Erfindung wurde ein Druckkopf für einen 3D-Drucker entwickelt. Dieser Druckkopf umfasst ein Reservoir zur Aufnahme einer flüssigen Phase eines in seiner Viskosität veränderlichen Ausgangsmaterials, wobei ein Kolben mit einer dem Reservoir zugewandten Kolbenfläche zur Veränderung des Drucks im Reservoir vorgesehen ist und wobei das Reservoir eine Düse mit einer Öffnungsquerschnittsfläche aufweist, aus der die flüssige Phase, bzw. Schmelze des Ausgangsmaterials durch Erhöhung des Drucks im Reservoir zur Herstellung des Objekts austreibbar ist
Erfindungsgemäß beträgt das Verhältnis F/f der Kolbenfläche F zur Öffnungsquerschnittsfläche f der Düse zwischen 6 und 130, insbesondere zwischen 10 und 120.Within the scope of the invention, a print head for a 3D printer was developed. This print head comprises a reservoir for receiving a liquid phase of a starting material with a variable viscosity, wherein a piston with a piston surface facing the reservoir is provided for changing the pressure in the reservoir and wherein the reservoir has a nozzle with an opening cross-sectional area from which the liquid phase or melt of the starting material can be expelled by increasing the pressure in the reservoir to produce the object.
According to the invention, the ratio F/f of the piston area F to the opening cross-sectional area f of the nozzle is between 6 and 130, in particular between 10 and 120.

Es wurde erkannt, dass durch das erfindungsgemäße Verhältnis F/f der Kolbenfläche F zur Öffnungsquerschnittsfläche f der Düse der Materialaustrag optimiert und somit der Volumenstrom durch den Kolbenvorschub besser geregelt werden kann, weil beispielsweise die Schrittweitenauflösung zur Inkrementenposition eingestellt werden kann. Ferner ist durch den erfindungsgemäßen Druckkopf bezüglich der Vorschubposition des Kolbens ein geschlossener Regelkreis möglich.
Zudem sorgt das erfindungsgemäße Verhältnis der Kolbenfläche F zur Öffnungsquerschnittsfläche f der Düse dafür, dass weniger Scherkräfte in der Schmelze während des Druckprozesses entstehen, wodurch in vorteilhafter Weise eine bessere Bauteilqualität erreicht werden kann.
Die Kolbenfläche F kann in einer ersten Ausführung der Erfindung eine beliebige Form aufweisen, die zur Erhöhung des Drucks im Reservoir und für den Betrieb des jeweiligen Druckkopfs geeignet ist.It was recognized that the ratio F/f of the piston area F to the opening cross-sectional area f of the nozzle according to the invention optimizes the material discharge and thus the volume flow can be better controlled by the piston feed because, for example, the step size resolution can be adjusted to the increment position. Furthermore, the print head according to the invention enables a closed control loop with regard to the feed position of the piston.
In addition, the ratio of the piston area F to the opening cross-sectional area f of the nozzle according to the invention ensures that fewer shear forces arise in the melt during the printing process, which advantageously allows better component quality to be achieved.
In a first embodiment of the invention, the piston surface F can have any shape that is suitable for increasing the pressure in the reservoir and for operating the respective print head.

In einer Weiterbildung ist die Kolbenfläche F durch einen annähernd runden Querschnitt ausgebildet, wobei dieser einen mittleren Durchmessers D der Kolbenfläche F aufweist.
In einer Weiterbildung ist die Öffnungsquerschnittsfläche f der Düse durch einen annähernd runden Querschnitt ausgebildet, wobei dieser einen mittleren Durchmessers d der Öffnungsquerschnittsfläche f aufweist.In a further development, the piston surface F is formed by an approximately round cross-section, which has an average diameter D of the piston surface F.
In a further development, the opening cross-sectional area f of the nozzle is formed by an approximately round cross-section, which has an average diameter d of the opening cross-sectional area f.

In einer Weiterbildung beträgt der mittlere Durchmesser D der Kolbenfläche F zwischen 8mm und 15mm, insbesondere zwischen 10mm und 12mm.
Je nach eingesetztem Ausgangsmaterial, bzw. Werkstoff und dem jeweiligen Druckauftrag sind unterschiedliche Durchmesser D der Kolbenfläche F besonders vorteilhaft. Mittlere Durchmesser D der Kolbenfläche F von mindestens 8mm, insbesondere 10mm sorgen in vorteilhafter Weise dafür, dass das Ausgangsmaterial, welches beispielsweise als Granulat zugeführt wird, problemlos in das Reservoir nachgefüllt werden kann, ohne dass es zu Verklemmungen oder dergleichen kommen kann. Dadurch wird in vorteilhafter Weise eine stabile Prozessführung erreicht.
Mittlere Durchmesser D der Kolbenfläche F von maximal 15mm, insbesondere 12mm ermöglichen eine prozesssichere Durchführung eines Druckprozesses, wobei die Querschnittsänderung im System, die durch den Unterschied zwischen der Kolbenfläche F und der Öffnungsquerschnittsfläche f der Düse entsteht handhabbar ist. Nachteilige Scherkräften in der Schmelze werden dadurch in vorteilhafter Weise vermieden. Ferner kann der Kolbenvorschub prozesssicher ausgeführt und kontrolliert werden.In a further development, the average diameter D of the piston surface F is between 8 mm and 15 mm, in particular between 10 mm and 12 mm.
Depending on the starting material or material used and the respective print job, different diameters D of the piston surface F are particularly advantageous. Average diameters D of the piston surface F of at least 8mm, in particular 10mm, ensure that the starting material, which is supplied as granulate, for example, can be easily refilled into the reservoir without jamming or the like. This advantageously ensures stable process control. tion achieved.
Average diameters D of the piston surface F of a maximum of 15 mm, in particular 12 mm, enable a printing process to be carried out reliably, whereby the cross-sectional change in the system, which arises from the difference between the piston surface F and the opening cross-sectional area f of the nozzle, can be managed. This advantageously avoids adverse shear forces in the melt. Furthermore, the piston feed can be carried out and controlled reliably.

In einer Weiterbildung beträgt der mittleren Durchmesser d der Öffnungsquerschnittsfläche f der Düse zwischen 0,1 mm und 2mm, insbesondere zwischen 0,1 mm und 1 mm.
Mittleren Durchmesser d der Öffnungsquerschnittsfläche f der Düse zwischen 0,1 mm und 2mm, insbesondere zwischen 0,1 mm und 1 mm ermöglichen in vorteilhafter Weise optimale Druckergebnisse.In a further development, the average diameter d of the opening cross-sectional area f of the nozzle is between 0.1 mm and 2 mm, in particular between 0.1 mm and 1 mm.
Average diameters d of the opening cross-sectional area f of the nozzle between 0.1 mm and 2 mm, in particular between 0.1 mm and 1 mm, advantageously enable optimal printing results.

In einer Weiterbildung beträgt der mittlere Durchmesser d der Öffnungsquerschnittsfläche f der Düse 5 bei Nutzung eines Ausgangsmaterials mit beigemischten Additiven zwischen 0,2mm und 2mm, insbesondere zwischen 0,2mm und 1mm. Das Ausgangsmaterial mit beigemischten Additiven kann beispielsweise ein Faser-Kunststoffverbund sein.In a further development, the average diameter d of the opening cross-sectional area f of the nozzle 5 when using a starting material with added additives is between 0.2 mm and 2 mm, in particular between 0.2 mm and 1 mm. The starting material with added additives can be, for example, a fiber-plastic composite.

Ferner umfasst die Erfindung einen 3D-Drucker mit einem erfindungsgemäßen Druckkopf und ein Verfahren zum Betreiben eines 3D-Druckers mit einem erfindungsgemäßen Druckkopf.The invention further comprises a 3D printer with a print head according to the invention and a method for operating a 3D printer with a print head according to the invention.

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher dargestellt.Further measures improving the invention are presented in more detail below together with the description of the preferred embodiments of the invention with reference to figures.

AusführungsbeispieleExamples of implementation

Es zeigen:

  • 1 einen Druckkopf eines 3D-Druckers und
  • 2 einen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Druckkopfs.
Show it:
  • 1 a print head of a 3D printer and
  • 2 a cross section of an embodiment of a print head according to the invention.

1 zeigt einen 3D-Drucker 100, der einen Kolbenextruder mit einem bewegbaren Kolben 4 aufweist. Eine feste Phase 31 eines Ausgangsmaterials 3 liegt als Granulat vor, das über einen Einfülltrichter 11 zugeführt wird. Wird der Kolben 4 im Druckkopf 1 zurückgezogen, bzw. nach oben bewegt, rieselt festes Ausgangsmaterial 31 aus dem Einfülltrichter 11 nach. Wird der Kolben 4 anschließend vorgeschoben, bzw. nach unten bewegt, wird das feste Ausgangsmaterial 31 in die mit einer Heizung 13 versehene Plastifizierungszone 12 gedrückt. In der Plastifizierungszone 12 bildet sich die flüssige Phase 32 des Ausgangsmaterials 3. 1 shows a 3D printer 100 that has a piston extruder with a movable piston 4. A solid phase 31 of a starting material 3 is present as granules that are fed in via a filling funnel 11. If the piston 4 in the print head 1 is retracted or moved upwards, solid starting material 31 trickles out of the filling funnel 11. If the piston 4 is then pushed forwards or moved downwards, the solid starting material 31 is pressed into the plasticizing zone 12 provided with a heater 13. The liquid phase 32 of the starting material 3 forms in the plasticizing zone 12.

Ein Reservoir 2 läuft im Bereich 5a einer Austrittsöffnung 5 düsenartig zu. Das durch die Austrittsöffnung hindurchtretende Material 33 wird in Richtung auf ein herzustellendes Objekt 6 abgegeben, das auf einer in diesem Beispiel mit einer Positioniereinheit 62 in den drei Raumrichtungen x, y und z verfahrbaren Grundplatte 61 aufgebaut wird. Bekannt sind auch Positioniereinheiten 62 unterhalb des Druckkopfs 1, die nur in z-Richtung bewegbar sind, wobei sich in diesem Fall der Druckkopf in x-y-Richtung bewegt. Das austretende Material 33 transportiert einen Massenstrom Q und einen Energiestrom E.A reservoir 2 runs in the area 5a of an outlet opening 5 like a nozzle. The material 33 passing through the outlet opening is discharged in the direction of an object 6 to be produced, which is built on a base plate 61 that can be moved in the three spatial directions x, y and z with a positioning unit 62 in this example. Positioning units 62 below the print head 1 that can only be moved in the z direction are also known, with the print head moving in the x-y direction in this case. The exiting material 33 transports a mass flow Q and an energy flow E.

Im Bereich 5a der Austrittsöffnung 5 sind ein Drucksensor 7 für den Druck PL und ein Temperatursensor 8 für die Temperatur TL der flüssigen Phase 32 des Ausgangsmaterials 3 angeordnet. Dabei besteht der Drucksensor 7 aus einem durch die Wärmeisolierung 15 in das Reservoir 2 geführten Stößel 71 und einem Kraftsensor 72, auf den der Stößel 71 wirkt. Der gemessene Druck PL und die gemessene Temperatur TL werden an eine Auswerteeinheit 9 weitergegeben. Die Auswerteeinheit 9 berechnet die Volumenzunahme ΔV+, die Volumenschwindung ΔV_, den Massenstrom Q sowie den Energiestrom E. Der Druck p im Reservoir 2 wird durch den Vorschub des Kolbens 4 erzeugt. Die Antriebsquelle des Kolbens 4 bildet also ein Mittel 21 zur Erzeugung des Drucks p im Reservoir 2.In the area 5a of the outlet opening 5, a pressure sensor 7 for the pressure P L and a temperature sensor 8 for the temperature T L of the liquid phase 32 of the starting material 3 are arranged. The pressure sensor 7 consists of a plunger 71 guided through the thermal insulation 15 into the reservoir 2 and a force sensor 72 on which the plunger 71 acts. The measured pressure P L and the measured temperature T L are passed on to an evaluation unit 9. The evaluation unit 9 calculates the volume increase ΔV+, the volume shrinkage ΔV_, the mass flow Q and the energy flow E. The pressure p in the reservoir 2 is generated by the advance of the piston 4. The drive source of the piston 4 thus forms a means 21 for generating the pressure p in the reservoir 2.

Zusätzlich sind in diesem Beispiel noch ein Wegmesssystem 22 für die Position s des Kolbens 4 im Druckkopf 1 sowie ein Kraftsensor 23 für die vom Kolben 4 ausgeübte Kraft FF vorgesehen. Die Auswerteeinheit 9 erhält also neben dem Druck PL und der Temperatur TL der flüssigen Phase 32 des Ausgangsmaterials 3 noch die Position s sowie die Kraft FF.PL und TL werden außerdem direkt an einen Regler 10 weitergegeben, der mit einer Stellgröße 14 auf die Antriebsquelle 21 des Kolbens 4 einwirkt. Damit ist der Regler 10 in der Lage, PL und/oder TL auf einen vorgegebenen Sollwert zu regeln.In addition, in this example, a position measuring system 22 for the position s of the piston 4 in the print head 1 and a force sensor 23 for the force F F exerted by the piston 4 are also provided. In addition to the pressure P L and the temperature T L of the liquid phase 32 of the starting material 3, the evaluation unit 9 also receives the position s and the force F F . P L and T L are also passed on directly to a controller 10, which acts on the drive source 21 of the piston 4 with a manipulated variable 14. The controller 10 is thus able to regulate P L and/or T L to a predetermined target value.

Weiterhin erhält der Regler 10 auch die von der Auswerteeinheit 9 ermittelten Größen ΔV+, ΔV-, Q und E. Der Regler 10 ist somit auch in der Lage, eine oder mehrere dieser Größen auf einen vorgegebenen Sollwert zu regeln.Furthermore, the controller 10 also receives the variables ΔV + , ΔV - , Q and E determined by the evaluation unit 9. The controller 10 is thus also able to regulate one or more of these variables to a predetermined setpoint.

Der Druckkopf 1 für den 3D-Drucker 100 zur Herstellung des Objekts 6, umfasst das Reservoir 2 zur Aufnahme der flüssigen Phase 32 des in seiner Viskosität veränderlichen Ausgangsmaterials 3, wobei der Kolben 4 mit einer dem Reservoir 2 zugewandten Kolbenfläche F, 40 zur Veränderung des Drucks im Reservoir 2 vorgesehen ist und wobei das Reservoir 2 eine Düse 5 mit einer Öffnungsquerschnittsfläche f, 50 aufweist, aus der die flüssige Phase 32 des Ausgangsmaterials 3 durch Erhöhung des Drucks im Reservoir 2 zur Herstellung des Objekts 6 austreibbar ist. Die Darstellung des Druckkopfs 1, insbesondere die Maße der Kolbenfläche F, 40 und der Öffnungsquerschnittsfläche f, 50 der Düse 5 sind als schematische Zeichnung dargestellt und entsprechen nicht den realen Maßen, bzw. Flächenverhältnissen. Erfindungsgemäß beträgt das Verhältnis F/f der Kolbenfläche F, 40 zur Öffnungsquerschnittsfläche f, 50 der Düse 5 zwischen 6 und 130, insbesondere zwischen 10 und 120.The print head 1 for the 3D printer 100 for producing the object 6 comprises the reservoir 2 for receiving the liquid phase 32 of the starting material 3, which has a variable viscosity, wherein the piston 4 is provided with a piston surface F, 40 facing the reservoir 2 for changing the Pressure in the reservoir 2 is provided and wherein the reservoir 2 has a nozzle 5 with an opening cross-sectional area f, 50, from which the liquid phase 32 of the starting material 3 can be expelled by increasing the pressure in the reservoir 2 to produce the object 6. The representation of the print head 1, in particular the dimensions of the piston area F, 40 and the opening cross-sectional area f, 50 of the nozzle 5 are shown as a schematic drawing and do not correspond to the actual dimensions or area ratios. According to the invention, the ratio F/f of the piston area F, 40 to the opening cross-sectional area f, 50 of the nozzle 5 is between 6 and 130, in particular between 10 and 120.

2 offenbart einen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Druckkopfs 1 mit der Wärmeisolierung 15, welche auch ein Gehäuse des Reservoirs 2 sein kann, wobei auch hier die Maße der Kolbenfläche F, 40 und der Öffnungsquerschnittsfläche f, 50 der Düse 5 als schematische Zeichnung dargestellt sind und nicht den realen Maßen, bzw. Flächenverhältnissen entsprechen. 2 discloses a cross section of an embodiment of the print head 1 according to the invention with the thermal insulation 15, which can also be a housing of the reservoir 2, wherein here too the dimensions of the piston surface F, 40 and the opening cross-sectional area f, 50 of the nozzle 5 are shown as a schematic drawing and do not correspond to the real dimensions or area ratios.

Die Kolbenfläche F, 40 ist durch einen annähernd runden Querschnitt ausgebildet, wobei dieser einen mittleren Durchmessers D der Kolbenfläche F, 40 aufweist.The piston surface F, 40 is formed by an approximately round cross-section, which has an average diameter D of the piston surface F, 40.

Ferner ist die Öffnungsquerschnittsfläche f, 50 der Düse 5 durch einen annähernd runden Querschnitt ausgebildet, wobei dieser einen mittleren Durchmessers d der Öffnungsquerschnittsfläche f, 50 aufweist.Furthermore, the opening cross-sectional area f, 50 of the nozzle 5 is formed by an approximately round cross-section, which has an average diameter d of the opening cross-sectional area f, 50.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 2016046073 A1 [0002]US 2016046073 A1 [0002]
  • DE 102016222306 A1 [0003]DE 102016222306 A1 [0003]

Claims (8)

Druckkopf (1) für einen 3D-Drucker (100) zur Herstellung eines Objekts (6), umfassend ein Reservoir (2) zur Aufnahme einer flüssigen Phase (32) eines in seiner Viskosität veränderlichen Ausgangsmaterials (3), wobei ein Kolben (4) mit einer dem Reservoir (2) zugewandten Kolbenfläche (F, 40) zur Veränderung des Drucks im Reservoir (2) vorgesehen ist und wobei das Reservoir (2) eine Düse (5) mit einer Öffnungsquerschnittsfläche (f, 50) aufweist, aus der die flüssige Phase (32) des Ausgangsmaterials (3) durch Erhöhung des Drucks im Reservoir (2) zur Herstellung des Objekts (6) austreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis (F/f) der Kolbenfläche (F, 40) zur Öffnungsquerschnittsfläche (f, 50) der Düse (5) zwischen 6 und 130, insbesondere zwischen 10 und 120 beträgt.Print head (1) for a 3D printer (100) for producing an object (6), comprising a reservoir (2) for receiving a liquid phase (32) of a starting material (3) with a variable viscosity, wherein a piston (4) with a piston surface (F, 40) facing the reservoir (2) is provided for changing the pressure in the reservoir (2), and wherein the reservoir (2) has a nozzle (5) with an opening cross-sectional area (f, 50) from which the liquid phase (32) of the starting material (3) can be expelled by increasing the pressure in the reservoir (2) for producing the object (6), characterized in that the ratio (F/f) of the piston surface (F, 40) to the opening cross-sectional area (f, 50) of the nozzle (5) is between 6 and 130, in particular between 10 and 120. Druckkopf (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenfläche (F, 40) durch einen annähernd runden Querschnitt ausgebildet ist, wobei dieser einen mittleren Durchmessers (D) der Kolbenfläche (F, 40) aufweist.Print head (1) after Claim 1 , characterized in that the piston surface (F, 40) is formed by an approximately round cross-section, which has an average diameter (D) of the piston surface (F, 40). Druckkopf (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungsquerschnittsfläche (f, 50) der Düse (5) durch einen annähernd runden Querschnitt ausgebildet ist, wobei dieser einen mittleren Durchmessers (d) der Öffnungsquerschnittsfläche (f, 50) aufweist.Print head (1) after Claim 1 , characterized in that the opening cross-sectional area (f, 50) of the nozzle (5) is formed by an approximately round cross-section, which has an average diameter (d) of the opening cross-sectional area (f, 50). Druckkopf (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Durchmesser (D) der Kolbenfläche (F, 40) zwischen 8mm und 15mm, insbesondere zwischen 10mm und 12mm beträgt.Print head (1) after Claim 2 , characterized in that the average diameter (D) of the piston surface (F, 40) is between 8mm and 15mm, in particular between 10mm and 12mm. Druckkopf (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mittleren Durchmesser (d) der Öffnungsquerschnittsfläche (f, 50) der Düse (5) zwischen 0,1 mm und 2mm, insbesondere zwischen 0,1 mm und 1 mm beträgt.Print head (1) after Claim 3 , characterized in that the average diameter (d) of the opening cross-sectional area (f, 50) of the nozzle (5) is between 0.1 mm and 2 mm, in particular between 0.1 mm and 1 mm. Druckkopf (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei Nutzung eines Ausgangsmaterials (3) mit beigemischten Additiven der mittlere Durchmesser (d) der Öffnungsquerschnittsfläche (f, 50) der Düse (5) zwischen 0,2mm und 2mm, insbesondere zwischen 0,2mm und 1mm beträgt.Print head (1) after Claim 5 , characterized in that when using a starting material (3) with admixed additives, the average diameter (d) of the opening cross-sectional area (f, 50) of the nozzle (5) is between 0.2 mm and 2 mm, in particular between 0.2 mm and 1 mm. 3D-Drucker (100) mit einem Druckkopf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.3D printer (100) with a print head (1) according to one of the Claims 1 until 6 . Verfahren zum Betreiben eines 3D-Druckers (100) mit einem Druckkopf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.Method for operating a 3D printer (100) with a print head (1) according to one of the Claims 1 until 6 .
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