DE202015004336U1 - Apparatus for applying at least one material, extruder, 3D printing head, 3D printer, machine tool and control device - Google Patents

Apparatus for applying at least one material, extruder, 3D printing head, 3D printer, machine tool and control device Download PDF

Info

Publication number
DE202015004336U1
DE202015004336U1 DE202015004336.4U DE202015004336U DE202015004336U1 DE 202015004336 U1 DE202015004336 U1 DE 202015004336U1 DE 202015004336 U DE202015004336 U DE 202015004336U DE 202015004336 U1 DE202015004336 U1 DE 202015004336U1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
outlet
access channel
control
mixing
workpiece
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE202015004336.4U
Other languages
German (de)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE202015004336.4U priority Critical patent/DE202015004336U1/en
Publication of DE202015004336U1 publication Critical patent/DE202015004336U1/en
Expired - Lifetime legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER
    • B22F12/00Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/205Means for applying layers
    • B29C64/209Heads; Nozzles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/386Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B29C64/393Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER
    • B22F10/00Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20Direct sintering or melting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/118Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using filamentary material being melted, e.g. fused deposition modelling [FDM]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency

Abstract

Vorrichtung zum Auftragen zumindest eines Werkstoffes (3, 5) auf einen Untergrund oder ein Werkstück (WS), aufweisend einen Grundkörper (1), wobei der Grundkörper (1) zumindest einen ersten Zugangskanal (2A) für einen ersten Werkstoff (3) und einen zweiten Zugangskanal (2B) für einen zweiten Werkstoff (5) aufweist, wobei die Zugangskanäle (2A, 2B) eine Verbindung (B) aufweisen, wobei die Verbindung (B) zur Vermischung und/oder Vermengung zumindest des ersten Werkstoffes (3) und des zweiten Werkstoffes (5) vorgesehen ist, wobei in einem Bereich der Verbindung (B) ein Auslass (7) für eine Mischung des ersten Werkstoffes (3) und des zweiten Werkstoffes (5) vorgesehen ist und wobei der Auslass (7) zum Austritt der Mischung des ersten Werkstoffs (3) und des zweiten Werkstoffs (5) aus dem Grundkörper (1) vorgesehen ist.Apparatus for applying at least one material (3, 5) to a substrate or workpiece (WS), comprising a base body (1), wherein the base body (1) has at least one first access channel (2A) for a first material (3) and a second access channel (2B) for a second material (5), wherein the access channels (2A, 2B) comprise a compound (B), wherein the compound (B) for mixing and / or mixing at least the first material (3) and the second material (5) is provided, wherein in an area of the connection (B) an outlet (7) for a mixture of the first material (3) and the second material (5) is provided and wherein the outlet (7) for the exit of Mixture of the first material (3) and the second material (5) from the base body (1) is provided.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftragen zumindest eines Werkstoffes auf einen Untergrund oder ein Werkstück, einen Extruder, einen 3D-Druckkopf, einen 3D-Drucker sowie eine Werkzeugmaschine. Weiter betrifft die Erfindung eine Steuereinrichtung.The invention relates to a device for applying at least one material to a substrate or a workpiece, an extruder, a 3D print head, a 3D printer and a machine tool. Furthermore, the invention relates to a control device.
  • Das Erstellen dreidimensionaler Formen anhand von Formvorschriften, die in einem Computerprogramm oder in einer Datei gespeichert sind, erfolgt heute oft mittels 3D-Drucker. Eine Möglichkeit des 3D-Druckes mit einem 3D-Drucker ist das Fused-Deposition-Modeling Verfahren, wobei ein Werkstoff, insbesondere ein Kunststoff oder ein Harz, geschmolzen wird und mittels einer Düse (Auslass) der geschmolzene Werkstoff entlang eines vorher festgelegten Pfades auf einen Untergrund aufgetragen wird. Der Untergrund ist entweder das unfertige Werkstück oder eine Oberfläche, auf der das Werkstück entstehen soll. Bis heute ist jedoch der Druck von verschiedenfarbigen oder verschiedenartigen Werkstücken nur mit Einschränkungen möglich.The creation of three-dimensional shapes by means of formalities stored in a computer program or in a file is often done today by means of a 3D printer. One possibility of 3D printing with a 3D printer is the fused deposition modeling method, wherein a material, in particular a plastic or a resin, is melted and, by means of a nozzle (outlet), the molten material along a predetermined path on a Substrate is applied. The substrate is either the unfinished workpiece or a surface on which the workpiece is to be formed. To date, however, the printing of different-colored or different workpieces is possible only with restrictions.
  • Einen möglichen Lösungsansatz offenbart CN 103770334 A . Der dort beschriebene 3D-Drucker erlaubt es, verschiedene Materialien bzw. verschiedenfarbige Werkstoffe zu einem 3D-Druck heranzuziehen, wobei die verschiedenen Werkstoffe in einem 3D-Druckkopf kombiniert werden und anschließend auf das Werkstück aufgetragen werden.A possible solution disclosed CN 103770334 A , The 3D printer described therein makes it possible to use different materials or differently colored materials for a 3D printing, wherein the different materials are combined in a 3D print head and then applied to the workpiece.
  • In DE 10 2011 075 544 A1 ist ein Druckkopf beschrieben, wobei ein Polymerstrang zur Herstellung eines Objektes in der Düse durch Zusatz von Farbstoffen gefärbt wird.In DE 10 2011 075 544 A1 a printhead is described wherein a polymer strand is dyed to produce an object in the nozzle by the addition of dyes.
  • Nachteilig ab bisherigen Stand der Technik ist das Fehlen einer Möglichkeit, Werkstücke mit kontinuierlichen Farbübergängen effizient herzustellen.A disadvantage of the prior art is the lack of a way to efficiently produce workpieces with continuous color transitions.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, die Erzeugung von Werkstücken aus mehreren Materialien und/oder Farben der Werkstücke zu verbessern.It is an object of the invention to improve the production of workpieces of several materials and / or colors of the workpieces.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Auftragen zumindest eines Werkstoffs auf einen Untergrund oder ein Werkstück gelöst, wobei die Vorrichtung einen Grundkörper aufweist, wobei der Grundkörper einen ersten Zugangskanal für einen ersten Werkstoff und zumindest einen zweiten Zugangskanal für einen zweiten Werkstoff aufweist, wobei der erste Zugangskanal und zumindest der eine zweite Zugangskanal eine Verbindung aufweisen, wobei die Verbindung zur Vermischung des ersten Werkstoffes und zumindest des zweiten Werkstoffes vorgesehen ist, wobei in einem Bereich der Verbindung ein Auslass für eine Mischung des ersten Werkstoffes und des zweiten Werkstoffes vorgesehen ist, und wobei der Auslass zum Austritt der Mischung aus dem ersten Werkstoff und dem zweiten Werkstoff auf dem Grundkörper vorgesehen ist.This object is achieved by a device for applying at least one material to a substrate or a workpiece, wherein the device has a base body, wherein the base body has a first access channel for a first material and at least a second access channel for a second material, wherein the first Access channel and at least one second access channel having a connection, wherein the connection for mixing the first material and at least the second material is provided, wherein in an area of the connection an outlet for a mixture of the first material and the second material is provided, and wherein the outlet for exiting the mixture of the first material and the second material is provided on the base body.
  • Die Aufgabe wird weiter durch einen Extruder, insbesondere einen Extruder zum Einsatz in einem additiven Fertigungsverfahren gelöst, wobei der Extruder eine oben beschriebene Vorrichtung aufweist.The object is further achieved by an extruder, in particular an extruder for use in an additive manufacturing process, wherein the extruder has a device described above.
  • Diese Aufgabe wird weiter durch einen 3D-Druckkopf gemäß Anspruch 9, einen 3D-Drucker gemäß Anspruch 10, einer Werkzeugmaschine gemäß Anspruch 12 und einer Steuereinrichtung gemäß Anspruch 13 gelöst.This object is further achieved by a 3D print head according to claim 9, a 3D printer according to claim 10, a machine tool according to claim 12 and a control device according to claim 13.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens bzw. der Vorrichtung beschreiben die abhängigen Ansprüche.Advantageous embodiments of the method and the device describe the dependent claims.
  • Der Grundkörper ist Teil des Druckkopfes, wobei der Druckkopf als Teil eines 3D-Druckers zur Mischung der zumindest zwei Werkstoffe vorgesehen ist. Dabei weist der Grundkörper die zumindest zwei Zugangskanäle auf. Die Zugangskanäle treffen in einem Bereich der Verbindung aufeinander. Die Verbindung ist vorzugsweise im unteren Bereich des Grundkörpers lokalisiert. Im Bereich der Verbindung der beiden Zugangskanäle münden die Zugangskanäle entweder über einen ausgedehnten Hohlraum in den Auslass oder direkt, d. h. ohne einen ausgedehnten Hohlraum, in den Auslass, wobei der Auslass zum Austritt der Werkstoffe vorgesehen ist. Durch den Zugangskanal wird der vorzugsweise geschmolzene Werkstoff über den Bereich der Verbindung zum Auslass transportiert. Im Bereich der Verbindung werden die beiden vorzugsweise geschmolzenen Werkstoffe miteinander vermengt und/oder vermischt. Die Vermengung oder die Vermischung erfolgt vorzugsweise durch Verwirbeln innerhalb des Bereichs der Verbindung. Durch diese Ausführung des Grundkörpers können die Werkstoffe, insbesondere in geschmolzener Form, in jedem Verhältnis vermischt oder vermengt werden. Der Auslass für die Mischung der Werkstoffe ist vorzugsweise ein dünner Kanal, durch den der Werkstoff oder die Mischung der Werkstoffe hindurchgepresst werden.The main body is part of the printhead, the printhead being provided as part of a 3D printer for mixing the at least two materials. In this case, the base body has at least two access channels. The access channels meet in one area of the connection. The compound is preferably located in the lower region of the main body. In the area of the connection of the two access channels, the access channels open either over an extended cavity in the outlet or directly, d. H. without an extended cavity, into the outlet, the outlet being provided for discharge of the materials. Through the access channel, the preferably molten material is transported over the region of the connection to the outlet. In the region of the compound, the two preferably molten materials are mixed together and / or mixed. The mixing or blending is preferably done by vortexing within the range of the compound. By this embodiment of the body, the materials, in particular in molten form, can be mixed or mixed in any ratio. The outlet for the mixing of the materials is preferably a thin channel through which the material or the mixture of materials are pressed.
  • Der Auslass dient zum Auftragen der Werkstoffe auf das Werkstück oder auf einen Untergrund.The outlet is used to apply the materials to the workpiece or to a substrate.
  • Der Grundkörper ist vorzugsweise aus einem Metall, insbesondere Aluminium, gefertigt. Die Werkstoffe werden vorteilhaft durch langgezogene Stäbe oder Drähte dem Grundkörper zugeführt. Die Zuführung erfolgt in dem entsprechenden Zugangskanal.The main body is preferably made of a metal, in particular aluminum. The materials are advantageously supplied by elongated rods or wires to the body. The supply takes place in the corresponding access channel.
  • Unter dem Bereich der Verbindung wird der Bereich des Grundkörpers verstanden, in dem sich die Zugangskanäle treffen und in den Auslass münden. Falls die Zugangskanäle in einem ausgedehnten Hohlraum aufeinander treffen, wird unter dem Bereich der Verbindung auch der ausgesehnte Hohlraum verstanden, in den der erste Zugangskanal und der zumindest eine zweite Zugangskanal münden. Die Werkstoffe, die in dem Bereich, insbesondere dem ausgedehnten Hohlraum, durchmischt werden, treten durch den Auslass aus dem Bereich aus.The area of the connection is understood to be the area of the basic body in which the access channels meet and into the outlet lead. If the access channels meet in an extended cavity, the area of the connection also means the expelled cavity into which the first access channel and the at least one second access channel open. The materials which are mixed in the area, in particular the expanded cavity, exit the area through the outlet.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ist der Bereich der Verbindung als ausgedehnter Hohlraum ausgeführt. Der ausgedehnte Hohlraum kann eine kugelförmige Struktur aufweisen. Der ausgedehnte Hohlraum weist Öffnungen für die zumindest zwei Werkstoffe auf, wobei die Werkstoffe durch den jeweiligen Zugangskanal dem ausgedehnten Hohlraum zugeführt werden. Weiter weist der ausgedehnte Hohlraum eine Öffnung mit einer Verbindung zum Auslass auf, wobei die Werkstoffe, die in dem ausgedehnten Hohlraum durchmischt werden, aus dem Auslass austreten und Teil des zu erzeugenden Werkstücks werden. Die Größe des ausgedehnten Hohlraums ist vorteilhaft so gestaltet, dass eine gute Vermischung/Vermengung der Werkstoffe erfolgt. Dabei kann ein ausgedehnter Hohlraum mit einem größeren Innenvolumen mehr Werkstoffe aufnehmen, als ein kleiner ausgedehnter Hohlraum. Bei der Wahl des Volumens ist der ausgedehnte Hohlraum nicht zu groß zu wählen, da sonst eine große Menge von gemischtem Werkstoff im ausgedehnten Hohlraum angesammelt wird und diese ggf. nicht zum Aufbau des entstehenden Werkstücks beiträgt. Durch den ausgedehnten Hohlraum kann jedoch eine verbesserte Durchmischung der Werkstoffe erfolgen.In an advantageous embodiment of the device, the region of the connection is designed as an extended cavity. The extended cavity may have a spherical structure. The expanded cavity has openings for the at least two materials, the materials being supplied through the respective access channel to the expanded cavity. Further, the expanded cavity has an opening with a connection to the outlet, wherein the materials which are mixed in the expanded cavity exit from the outlet and become part of the workpiece to be produced. The size of the extended cavity is advantageously designed so that a good mixing / mixing of the materials takes place. In this case, an extended cavity with a larger internal volume can accommodate more materials, as a small extended cavity. When choosing the volume of the extended cavity is not too large to choose, otherwise a large amount of mixed material is accumulated in the extended cavity and this may not contribute to the structure of the resulting workpiece. Due to the extended cavity, however, an improved mixing of the materials can take place.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist zumindest dem ersten Zugangskanal ein Heizelement zugeordnet. Das Heizelement dient zur Erwärmung des zumindest einen Werkstoffs, wobei im Falle eines Harzes oder eines Kunststoffs der Werkstoff verflüssigt wird. Das Heizelement ist vorteilhaft um einen Zugangskanal herum angeordnet, wobei ein weiteres Heizelement auch dem Bereich der Verbindung zugeordnet sein kann. Vorteilhaft wird auch der Auslass durch das zumindest eine Heizelement aufgewärmt, so dass verhindert werden kann, dass überschüssiger Werkstoff den Auslass verstopft. Das Heizelement muss jedoch nicht im Grundkörper selbst angeordnet sein, sondern kann auch in einem Element angeordnet sein, welches den Grundkörper trägt und dadurch ein Teil eines hier ebenfalls beschriebenen 3D-Druckkopfs bildet. Das Heizelement kann ebenso zentral angeordnet sein, so dass das Heizelement zur Erwärmung des ersten Werkstoffs durch den ersten Zugangskanal und des zweiten Werkstoffs durch den zweiten Zugangskanal gleichzeitig dient. Es können auch mehrere Heizelemente, insbesondere für jeden Zugangskanal ein Heizelement, eingesetzt werden. Durch die Wärmeübertragung bis hin zum Auslass kann ein solches zentral angeordnetes Heizelement (oder mehrere zentral angeordnete Heizelemente) vorteilhaft den gesamten Druckkopf erwärmen und dadurch einer Verstopfung bzw. einem Verschluss eines Zugangskanals oder des Auslasses entgegenwirken.In a further advantageous embodiment, at least the first access channel is assigned a heating element. The heating element is used to heat the at least one material, wherein in the case of a resin or a plastic, the material is liquefied. The heating element is advantageously arranged around an access channel, wherein a further heating element can also be assigned to the region of the connection. Advantageously, the outlet is warmed by the at least one heating element, so that it can be prevented that excess material clogged the outlet. However, the heating element need not be arranged in the main body itself, but may also be arranged in an element which carries the base body and thereby forms part of a 3D print head also described here. The heating element may also be centrally located so that the heating element simultaneously serves to heat the first material through the first access channel and the second material through the second access channel. It is also possible to use a plurality of heating elements, in particular for each access channel a heating element. By heat transfer to the outlet, such a centrally located heating element (or multiple centrally located heating elements) may advantageously heat the entire printhead and thereby counteract plugging or occlusion of an access channel or outlet.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Grundkörper ein erstes Teilstück und ein zweites Teilstück auf oder der Grundkörper besteht aus einem ersten Teilstück und einem zweiten Teilstück, wobei das erste Teilstück und das zweite Teilstück drehbar miteinander verbunden sind.In a further advantageous embodiment, the base body has a first portion and a second portion or the base body consists of a first portion and a second portion, wherein the first portion and the second portion are rotatably connected to each other.
  • Vorteilhaft ist das erste Teilstück ein oberes Teilstück und das zweite Teilstück ein unteres Teilstück. Das erste Teilstück und das zweite Teilstück bilden zusammen den Grundkörper. In dieser Ausführungsform weist das erste Teilstück (oberes Teilstück) den ersten Zugangskanal, den zweiten Zugangskanal sowie ggf. weitere Zugangskanäle auf. Das zweite Teilstück weist den Auslass zum Austritt der Mischung aus dem ersten Werkstoff und dem zweiten Werkstoff auf. Die Grenze zwischen dem ersten Teilstück und dem zweiten Teilstück ist vorteilhaft dort lokalisiert, wo der erste Zugangskanal und der zweite Zugangskanal einander treffen und den Bereich der Verbindung des ersten Zugangskanals, des zweiten Zugangskanals und ggf. weiterer Zugangskanäle bilden.Advantageously, the first section is an upper section and the second section is a lower section. The first part and the second part together form the main body. In this embodiment, the first section (upper section) on the first access channel, the second access channel and possibly other access channels. The second section has the outlet to exit the mixture of the first material and the second material. The boundary between the first section and the second section is advantageously located where the first access channel and the second access channel meet and form the region of the connection of the first access channel, the second access channel and possibly further access channels.
  • Auf der anderen Seite des Bereichs der Verbindung ist im zweiten Teilstück (unteres Teilstück) der Auslass lokalisiert, wobei der Auslass ebenfalls in den Bereich der Verbindung mündet. In dieser Ausgestaltung kann der ausgedehnte Hohlraum teilweise vom ersten Teilstück und teilweise vom zweiten Teilstück umrandet sein. Vorteilhalt ist das erste Teilstück das Teilstück, welches mit den weiteren Elementen des Druckkopfes verbunden ist, wobei das zweite Teilstück gegenüber dem ersten Teilstück drehbar angeordnet ist. Durch die Einteilung des Grundkörpers in das erste Teilstück und das zweite Teilstück, die gegeneinander verdrehbar sind, kann die Durchmischung des ersten Werkstoffs, des zweiten Werkstoffs und optional weiterer Werkstoffe verbessert werden, da der Auslass zum Austritt der Mischung aus dem ersten Werkstoff und dem zweiten Werkstoff gegenüber den Zugangskanälen drehbar ist und bei Rotation durch die Adhäsionskräfte die Vermischung bzw. die Vermengung der Werkstoffe im Bereich des Auslasses verbessert wird. Diese vorteilhafte Ausgestaltung ist bei Vorhandensein eines ausgedehnten Hohlraums, einem vergrößerten Bereich der Verbindung, noch verstärkt.On the other side of the region of the connection, the outlet is located in the second section (lower section), with the outlet likewise opening into the region of the connection. In this embodiment, the expanded cavity may be partially surrounded by the first portion and partially by the second portion. Advantageously, the first portion is the portion which is connected to the other elements of the print head, wherein the second portion is arranged rotatably relative to the first portion. By dividing the main body into the first section and the second section, which are rotatable relative to each other, the mixing of the first material, the second material and optionally further materials can be improved because the outlet for the exit of the mixture of the first material and the second Material is rotatable relative to the access channels and upon rotation by the adhesion forces, the mixing or the mixing of the materials is improved in the region of the outlet. This advantageous embodiment is enhanced in the presence of an extended cavity, an enlarged area of the connection.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das zweite Teilstück mit einem Rotationserzeuger in Bezug zum ersten Teilstück rotierbar. Ein Rotationserzeuger kann ein Motor sein, wobei der Motor insbesondere mit Hilfe von einem Zahnkranz und einem Zahnrad das zweite Teilstück um seine Achse rotiert, wobei das zweite Teilstück die Drehachse im Bereich der Verbindung der Zugangskanäle aufweist. Bei Vorhandensein eines Hohlraums verläuft die Rotationsachse des zweiten Teilstücks, welches in Bezug auf das erste Teilstück rotierbar ist, durch diesen ausgedehnten Hohlraum. Durch einen solchen Rotationserzeuger kann die Vermischung der Werkstoffe noch weiter erhöht werden.In a further advantageous embodiment, the second section is rotatable with a rotation generator with respect to the first section. A rotation generator may be a motor, wherein the Motor in particular with the aid of a ring gear and a gear, the second portion rotates about its axis, wherein the second portion having the axis of rotation in the region of the connection of the access channels. In the presence of a cavity, the axis of rotation of the second section, which is rotatable with respect to the first section, extends through this extended cavity. By such a rotation generator, the mixing of the materials can be further increased.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind das erste Teilstück und das zweite Teilstück zumindest bereichsweise durch eine Zwischenschicht getrennt. Die Zwischenschicht verläuft dabei an einer Grenze des ersten Teilstücks und des zweiten Teilstücks. Die Zwischenschicht kann beispielsweise aus einem Kunststoff, wie Teflon oder einem Silikonwerkstoff bestehen. Die Zwischenschicht dient vorteilhaft der Verschließung des Bereichs der Verbindung bzw. des ausgedehnten Hohlraums, so dass keine Mischung der Werkstoffe in den Zwischenbereich zwischen dem ersten Teilstück und dem zweiten Teilstück gelangen kann und beide Werkstoffe in ihrer durchmischten Form durch den Auslass zum Aufbau des entstehenden Werkstücks beitragen. Weiter vorteilhaft dient die Zwischenschicht der Verminderung von Reibung bei der Drehung des zweiten Teilstücks in Bezug auf das erste Teilstück.In a further advantageous embodiment, the first portion and the second portion are at least partially separated by an intermediate layer. The intermediate layer extends at a boundary of the first part and the second part. The intermediate layer may for example consist of a plastic, such as Teflon or a silicone material. Advantageously, the intermediate layer serves to seal the region of the joint or extended cavity so that no mixture of the materials can reach the intermediate region between the first segment and the second segment and both materials in their mixed form pass through the outlet to build up the resulting workpiece contribute. Further advantageously, the intermediate layer serves to reduce friction in the rotation of the second portion with respect to the first portion.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Bereich der Verbindung oder der ausgedehnte Hohlraum ein, insbesondere nach innen gerichtetes, Mischelement auf.In a further advantageous embodiment, the region of the connection or the extended cavity has a, in particular inwardly directed, mixing element.
  • Das Mischelement dient zur verbesserten Durchmischung der Werkstoffe in dem Bereich der Verbindung bzw. in dem ausgedehnten Hohlraum. Das Mischelement ist beispielsweise ein nach innen gerichteter ausgedehnter Dorn, wobei das Mischelement zur verbesserten Durchmischung bei der Rotation des zweiten Teilstücks in Bezug auf das erste Teilstück vorgesehen ist. Vorteilhaft ist das Mischelement an der Unterseite des zweiten Teilelements innerhalb des ausgedehnten Hohlraums oder dem Bereich der Verbindung angeordnet. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Fused-Deposition-Modelling-Verfahrens ist der zumindest erste Werkstoff und/oder der zweite Werkstoff ein Kunststoff, ein Harz, eine Suspension eines Feststoffes, insbesondere eines Metalls, in einem Trägerstoff. Meist sind die Werkstoffe miteinander mischbar, wobei eine Suspension eines Feststoffes in Verbindung mit einem weiteren Werkstoff ein festes Werkstück ausbildet.The mixing element is used for improved mixing of the materials in the region of the compound or in the extended cavity. The mixing element is, for example, an inwardly directed extended mandrel, the mixing element being provided for improved mixing during the rotation of the second portion with respect to the first portion. Advantageously, the mixing element is arranged on the underside of the second partial element within the extended cavity or the region of the connection. In an advantageous embodiment of the fused-deposition modeling method, the at least first material and / or the second material is a plastic, a resin, a suspension of a solid, in particular a metal, in a carrier. Most of the materials are miscible with each other, wherein a suspension of a solid in conjunction with another material forms a solid workpiece.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist jeweils ein Heizelement einem Zugangskanal zugeordnet. Ein Heizelement wird zum Schmelzen des Werkstoffes eingesetzt, der im Anschluss durch einen Zugangskanal zum Auslass geleitet wird. Bei einer Zuordnung von je einem Heizelement für einen Zugangskanal und somit zur Erwärmung von jedem Werkstoff kann die Temperatur eines jeden Werkstoffs einzeln eingestellt werden. So können unterschiedliche Werkstoffe auf ein Werkstück aufgetragen werden.In a further advantageous embodiment, in each case one heating element is assigned to an access channel. A heating element is used to melt the material, which is then passed through an access channel to the outlet. With an assignment of one heating element for an access channel and thus for heating of each material, the temperature of each material can be adjusted individually. So different materials can be applied to a workpiece.
  • Die Steuereinrichtung dient vorteilhaft zur Steuerung der Bewegungen des Werkstücks bzw. des Untergrundes, der Steuerung der Heizelemente je dem entsprechenden Werkstoffes und/oder der Zufuhrgeschwindigkeit des Durchflusses. Die Steuereinrichtung kann Teil einer Steuereinrichtung einer Werkzeugmaschine, einer Produktionsmaschine oder eines 3D-Druckers sein.The control device is advantageously used to control the movements of the workpiece or the substrate, the control of the heating elements depending on the corresponding material and / or the feed rate of the flow. The control device may be part of a control device of a machine tool, a production machine or a 3D printer.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Steuereinrichtung ist ein Detektor zur Ermittlung von zumindest einer Eigenschaft, beispielsweise der Farbe, der aus dem Auslass des Grundkörpers austretende Mischung des ersten Werkstoffes und zumindest des zweiten Werkstoffs vorgesehen, wobei die die Eigenschaft, insbesondere die Farbe, des Werkstücks mit Hilfe wenigstens eines Vorschubelements beeinflussbar ist.In an advantageous embodiment of the control device, a detector is provided for determining at least one property, for example the color, of the outlet of the main body exiting mixture of the first material and at least the second material, wherein the property, in particular the color of the workpiece Help at least one feed element can be influenced.
  • Als Werkstoffe können auch metallische Werkstoffe, Faserverbundwerkstoffe, Kunststoffe oder Harze eingesetzt werden.As materials and metallic materials, fiber composites, plastics or resins can be used.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher beschrieben und erläutert. Dabei können einzelne Merkmale der Figuren durch den Fachmann zu neuen Ausführungsformen kombiniert werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es zeigen:The invention will be described and explained in more detail below with reference to FIGS. In this case, individual features of the figures can be combined by the skilled person to new embodiments, without departing from the scope of the invention. Show it:
  • 1 den Grundkörper als Teil eines Extruders, 1 the main body as part of an extruder,
  • 2 ebenfalls einen Grundkörper, 2 also a basic body,
  • 3 die Aufteilung des Grundkörpers in ein erstes Teilstück und ein zweites Teilstück, 3 the division of the main body into a first section and a second section,
  • 4 ebenfalls einen Grundkörper sowie 4 also a basic body as well
  • 5 ein Schema für die Steuerung eines 3D-Druckkopfes. 5 a scheme for controlling a 3D printhead.
  • 1 zeigt den Grundkörper als Teil eines Extruders. Der Grundkörper 1 weist zwei Zugangskanäle 2A, 2B auf, wobei die Zugangskanäle im unten angeordneten Bereich der Verbindung B in den Auslass 7 münden. Der erste Zugangskanal 2A dient zum Transport des ersten Werkstoffes 3, wobei der zweite Zugangskanal 2B zum Transport des zweiten Werkstoffes 5 vorgesehen ist. Den Zugangskanälen 2A, 2B jeweils zugeordnet ist zumindest ein Heizelement 9, wobei das Heizelement 9 zumindest einen Zugangskanal 2A, 2B teilweise oder vollständig umschließt. Die Heizelemente 9 sind darüber hinaus zentral im Grundkörper 1 angeordnet. Somit dienen die Heizelemente 9 auch vorteilhaft zur Erwärmung des gesamten Grundkörpers, einschließlich des Auslasses 7. Der erste Zugangskanal 2A und der zweite Zugangskanal 2B treffen sich im unteren Bereich des Grundkörpers 1 im Bereich der Verbindung B des ersten Zugangskanals 2A und des zweiten Zugangskanals 2B. Im Bereich der Verbindung B des ersten und des zweiten Zugangskanals 2A, 2B münden die Zugangskanäle 2A, 2B in den Auslass 7. Im Bereich der Verbindung B erfolgt die Durchmischung des ersten Werkstoffs 3 und zumindest des zweiten Werkstoffs 5. Unter dem Bereich der Verbindung B wird der Hohlraum verstanden, in dem die Zugangskanäle 2A, 2B und der Auslass 7 münden. 1 shows the main body as part of an extruder. The main body 1 has two access channels 2A . 2 B on, wherein the access channels in the lower region of the compound B in the outlet 7 lead. The first access channel 2A serves to transport the first material 3 , wherein the second access channel 2 B for transporting the second material 5 is provided. The access channels 2A . 2 B each associated with at least one heating element 9 where the heating element 9 at least one access channel 2A . 2 B partially or completely encloses. The heating elements 9 are also central in the body 1 arranged. Thus, the heating elements serve 9 also advantageous for heating the entire body, including the outlet 7 , The first access channel 2A and the second access channel 2 B meet in the lower part of the body 1 in the area of connection B of the first access channel 2A and the second access channel 2 B , In the area of the connection B of the first and the second access channel 2A . 2 B open the access channels 2A . 2 B in the outlet 7 , In the region of the compound B, the mixing of the first material takes place 3 and at least the second material 5 , The area of the connection B is understood to mean the cavity in which the access channels 2A . 2 B and the outlet 7 lead.
  • Ein solcher Grundkörper 1 ist vorteilhaft aus Aluminium, Kupfer oder einer Aluminium-haltigen Legierung gefertigt, wobei die Zugangskanäle sowie der Auslass durch ein Fräsverfahren in den Grundkörper 1 eingebracht werden.Such a basic body 1 is advantageously made of aluminum, copper or an aluminum-containing alloy, wherein the access channels and the outlet by a milling process in the body 1 be introduced.
  • 2 zeigt ebenfalls einen Grundkörper 1, wobei auch der hier gezeigte Grundkörper 1 zwei Zugangskanäle 2A, 2B aufweist, wobei die Zugangskanäle im Bereich B in einen ausgedehnten Hohlraum 13 münden. Der ausgedehnte Hohlraum 13 wird von dem ersten Zugangskanal 2A und dem zweiten Zugangskanal 2B vorteilhaft mit geschmolzenem Werkstoff 3, 5 versorgt. Der ausgedehnte Hohlraum 13 weist weiter eine Verbindung zum Auslass 7 auf, wobei die Mischung des ersten und des zweiten Werkstoffs 3, 5 welche im ausgedehnten Hohlraum 13 durchmischt werden, durch den Auslass 7 den Grundkörper 1 verlässt. Im oberen Bereich des Grundkörpers 1 sind, um die Zugangskanäle 2A, 2B jeweils angeordnet, Heizelemente 9 eingezeichnet. Die Heizelemente 9 dienen der Verflüssigung des ersten bzw. des zweiten Werkstoffs 3, 5. Der ausgedehnte Hohlraum 13 weist hier eine kugelförmige Gestalt mit zwei Einlässen und einem Auslass 7 auf. Der ausgedehnte Hohlraum 13 kann jedoch auch eine ovale Form sowie eine Quader- bzw. Würfelform aufweisen. 2 also shows a main body 1 , whereby also the basic body shown here 1 two access channels 2A . 2 B having the access channels in the area B in an extended cavity 13 lead. The extended cavity 13 is from the first access channel 2A and the second access channel 2 B advantageous with molten material 3 . 5 provided. The extended cavity 13 continues to connect to the outlet 7 on, wherein the mixture of the first and the second material 3 . 5 which in the extended cavity 13 be mixed through the outlet 7 the main body 1 leaves. In the upper part of the body 1 are to the access channels 2A . 2 B each arranged, heating elements 9 located. The heating elements 9 serve the liquefaction of the first and the second material 3 . 5 , The extended cavity 13 here has a spherical shape with two inlets and one outlet 7 on. The extended cavity 13 However, it can also have an oval shape and a cuboid or cube shape.
  • 3 zeigt die Aufteilung des Grundkörpers 1 in ein erstes Teilstück 1A und ein zweites Teilstück 1B, wobei das erste (untere) Teilstück 1A in Bezug auf das zweite (obere) Teilstück 1B drehbar gelagert ist. Zwischen dem ersten Teilstück 1A und dem zweiten Teilstück 1B befindet sich eine Zwischenschicht 11, wobei die Zwischenschicht 11 die Grenze zwischen dem oberen Teilstück 1A und dem unteren Teilstück 1B definiert. Das zweite Teilstück 1A weist einen ersten Zugangskanal 2A und einen zweiten Zugangskanal 2B auf, wobei der erste und der zweite Zugangskanal 2A, 2B in den ausgedehnten Hohlraum 13 münden. Der ausgedehnte Hohlraum 13 erstreckt sich über einen Bereich B des ersten Teilstücks 1A und des zweiten Teilstücks 1B. Im zweiten Teilstück 1B ist der Auslass 7 angeordnet, wobei der Auslass 7 mit dem Teil des ausgedehnten Hohlraums 13 in Verbindung steht, der beiden Teilstück 1A, 1B zugeordnet ist. Die Zwischenschicht 11 geht vorteilhaft nicht durch den ausgedehnten Hohlraum 13 hindurch, sondern wird an ihrer Innenseite durch den ausgedehnten Hohlraum 13 begrenzt. Zur Bewegung des ersten Teilstückes 1A im Verhältnis zum zweiten Teilstück 1B und/oder in Bezug zum Untergrund bzw. dem Werkstück WS dient ein Rotationserzeuger 15. Der Rotationserzeuger 15 kann vorteilhaft durch einen Elektromotor 15, ggf. mit Getriebe, realisiert sein, wobei die drehbare Achse des Elektromotors 15 bzw. des Rotationserzeugers 15 an ein Zahnrad anschließt. Das Zahnrad dient zur Rotation des ersten Teilstückes 1A in Bezug auf das zweiten Teilstück 1B. Die Rotationsachse d verläuft hierbei durch den ausgedehnten Hohlraum 13 sowie durch den Auslass 7. Durch diese Ausgestaltung der Erfindung ist eine besonders gute Durchmischung des ersten Werkstoffes 3 und des zweiten Werkstoffes 5 möglich. Heizelemente 9 sind zur besseren Übersicht nicht dargestellt. Vorteilhaft ist das zweite (obere) Teilstück 1B in einer festen Position an dem Extruder bzw. 3D-Druckkopf befestigt. 3 shows the division of the body 1 in a first section 1A and a second section 1B , wherein the first (lower) section 1A with respect to the second (upper) section 1B is rotatably mounted. Between the first part 1A and the second part 1B there is an intermediate layer 11 , wherein the intermediate layer 11 the border between the upper part 1A and the lower part 1B Are defined. The second part 1A has a first access channel 2A and a second access channel 2 B on, wherein the first and the second access channel 2A . 2 B in the extended cavity 13 lead. The extended cavity 13 extends over a region B of the first part 1A and the second part 1B , In the second part 1B is the outlet 7 arranged, with the outlet 7 with the part of the extended cavity 13 communicates, the two section 1A . 1B assigned. The intermediate layer 11 advantageously does not go through the extended cavity 13 through, but becomes on its inside through the expanded cavity 13 limited. To move the first part 1A in relation to the second section 1B and / or with respect to the substrate or the workpiece WS is a rotation generator 15 , The rotation generator 15 can be advantageous by an electric motor 15 , possibly with gear, be realized, wherein the rotatable axis of the electric motor 15 or the rotation generator 15 connects to a gear. The gear is used for rotation of the first section 1A with respect to the second section 1B , The axis of rotation d runs through the extended cavity 13 as well as through the outlet 7 , This embodiment of the invention is a particularly good mixing of the first material 3 and the second material 5 possible. heating elements 9 are not shown for clarity. The second (upper) section is advantageous 1B fixed in a fixed position on the extruder or 3D print head.
  • 4 zeigt ebenfalls einen Grundkörper 1, wobei der Grundkörper 1 aus einem ersten Teilstück 1A und einem zweiten Teilstück 1B besteht. Der Grundkörper 1 besteht hier aus dem ersten und zweiten Teilstück 1A, 1B und ist hier in einer Schnittdarstellung gezeigt. Analog dem Aufbau des Grundkörpers 1, welcher in 3 gezeigt ist, weist auch der in 4 gezeigte Grundkörper 1 einen ausgedehnten Hohlraum 13 auf. Der ausgedehnte Hohlraum 13 weist an einer Innenseite des ausgedehnten Hohlraums 13 ein Mischelement 17 auf. Das Mischelement 17 ist eine Erhöhung bzw. eine schaufelförmige Einsparung in dem Hohlraum 13, wobei das Mischelement 17 mit dem rotierbaren ersten Teilstück 1A verbunden ist. Das Mischelement 17 dient bei der Rotation des ersten Teilstücks 1A zur verbesserten Durchmischung der Werkstoffe 3, 5, welche durch den ersten 2A und den zweiten Zugangskanal 2B in den ausgedehnten Hohlraum 13 eingeführt werden. 4 also shows a main body 1 , where the main body 1 from a first section 1A and a second section 1B consists. The main body 1 consists here of the first and second section 1A . 1B and is shown here in a sectional view. Analogous to the structure of the basic body 1 which is in 3 is also shown in the 4 shown basic body 1 an extended cavity 13 on. The extended cavity 13 indicates an inside of the expanded cavity 13 a mixing element 17 on. The mixing element 17 is an increase or a scoop-shaped saving in the cavity 13 , wherein the mixing element 17 with the rotatable first section 1A connected is. The mixing element 17 serves for the rotation of the first section 1A for improved mixing of the materials 3 . 5 , which by the first 2A and the second access channel 2 B in the extended cavity 13 be introduced.
  • Hier ist auch möglich, dass das erste Teilstück drehfest zum Werkstück WS bzw. zum Untergrund bleibt und der zweite Teilkörper 1B um die Drehachse d rotiert.Here is also possible that the first portion rotatably to the workpiece WS or to the ground remains and the second part body 1B rotated about the rotation axis d.
  • 5 zeigt ein Schema für die Steuerung eines 3D-Druckkopfs oder einen Extruder, wobei die Steuerung eine Steuereinrichtung SE aufweist. Hierbei dient die Steuereinrichtung SE zur Steuerung und/oder Regelung der Temperatur der Werkstoffe 3, 5 mit Hilfe zweier Heizelemente 9. Die Steuereinrichtung SE kann auch zur Steuerung weiterer Heizelemente 9 (nicht gezeigt) dienen. Durch die Steuereinrichtung SE kann die Temperatur der Werkstoffe 3, 5 so eingestellt werden, dass sich diese am besten durchmischen. Insbesondere für metallische Werkstoffe wie Zinn, Blei, Aluminium, Woodsches Metall, Gallium oder andere Metalle mit niedrigem Schmelzpunkt, kann dies für die Herstellung einer Legierung vorteilhaft oder sogar notwendig sein. 5 shows a scheme for the control of a 3D printhead or an extruder, wherein the controller has a control device SE. Here, the control device SE is used for controlling and / or regulating the temperature of the materials 3 . 5 with the help of two heating elements 9 , The Control device SE can also be used to control further heating elements 9 serve (not shown). By the control device SE, the temperature of the materials 3 . 5 be set so that they mix best. In particular, for metallic materials such as tin, lead, aluminum, Wood's metal, gallium or other low melting point metals, this may be advantageous or even necessary for the production of an alloy.
  • Die Steuereinrichtung SE weist weiter einen Eingang für einen Detektor D oder mehrere Detektoren D auf. Die Steuereinheit SE weist weiter Anschlüsse für ein erstes Vorschubelement 10A und zumindest ein zweites Vorschubelement 10B auf, wobei die Vorschubelemente 10A, 10B zur Dosierung und zum Transport des Werkstoffs 3, 5 oder der Werkstoffe 3, 5 durch die Zugangskanäle 2A, 2B vorgesehen sind.The control device SE further has an input for a detector D or a plurality of detectors D. The control unit SE further has connections for a first feed element 10A and at least one second advancing element 10B on, with the feed elements 10A . 10B for dosing and transport of the material 3 . 5 or the materials 3 . 5 through the access channels 2A . 2 B are provided.
  • Der Detektor dient zur Überwachung einer Auftragung des Werkstoffs 3, 5 auf das Werkstück WS. Der Detektor D kann eine Kamera sein, wobei der Detektor D die Farbe des Werkstücks WS bereichsweise überwacht. Bei einer Abweichung der Farbe von einer Soll-Farbe, die z. B. durch einen Werkstückbeschreibungscode 21 der Steuereinrichtung SE zugeführt wird, kann die Steuereinrichtung SE mittels einer Regelung eines der Vorschubelemente 10A, 10B und/oder eines Heizelements 9 wieder die Soll-Farbe einstellen. Gegebenenfalls kann die Steuereinrichtung SE die Bearbeitung des Werkstücks WS abbrechen und/oder das Werkstück verwerfen.The detector is used to monitor a plot of the material 3 . 5 on the workpiece WS. The detector D may be a camera, wherein the detector D monitors the color of the workpiece WS partially. In a deviation of the color of a target color, the z. B. by a workpiece description code 21 the control device SE is supplied, the control device SE by means of a control of one of the feed elements 10A . 10B and / or a heating element 9 again set the target color. Optionally, the control device SE cancel the processing of the workpiece WS and / or discard the workpiece.
  • Die Steuereinrichtung SE steuert vorteilhaft den Rotationserzeuger 15, wobei der Rotationserzeuger 15 die Drehgeschwindigkeit des ersten Teilstücks 1A in Bezug auf das zweite (obere) Teilstück 1B steuert/regelt.The control device SE advantageously controls the rotation generator 15 , wherein the rotation generator 15 the rotational speed of the first section 1A with respect to the second (upper) section 1B controls / regulates.
  • Die Steuereinrichtung SE regelt die Vorschubelemente 10A, 10B, das zumindest eine Heizelement 9, den Rotationserzeuger 15 sowie gegebenenfalls weitere Aktoren einer Werkzeugmaschine, eines 3D-Druckkopfes oder eines 3D-Druckers vorteilhaft durch eine Regelungsschleife. Die Regelungsschleife hat als eine Eingangsgröße die Sollwerte für das Werkstück WS aus dem Werkstückbeschreibungscode 21 sowie als Istwert die Werte des zumindest einen Sensors D. Die Regelungsschleife weist vorteilhaft einen PI- oder PID-Regler auf. Der Werkstückbeschreibungscode 21 kann ein G-Code-Programm oder eine CAD-Zeichnung sein.The control device SE controls the feed elements 10A . 10B that has at least one heating element 9 , the rotation generator 15 and optionally further actuators of a machine tool, a 3D print head or a 3D printer advantageously by a control loop. The control loop has as an input the setpoint values for the workpiece WS from the workpiece description code 21 as well as the actual value of the values of the at least one sensor D. The control loop advantageously has a PI or PID controller. The workpiece description code 21 can be a G-code program or a CAD drawing.
  • Die Steuereinrichtung SE kann auch weitere Eingänge, beispielsweise für Sensoren D für die Temperatur des Werkstücks WS, des Untergrundes, eines Werkstoffes 3, 5, eines Zugangskanals 2A, 2B; Sensoren D für die Drehzahl des Rotationserzeugers 15, Sensoren D für die Vorschubgeschwindigkeit des zumindest einen Werkstoff 3, 5 aufweisen.The control device SE can also have other inputs, for example, for sensors D for the temperature of the workpiece WS, the substrate, a material 3 . 5 , an access channel 2A . 2 B ; Sensors D for the speed of rotation of the generator 15 , Sensors D for the feed rate of the at least one material 3 . 5 exhibit.
  • Die Steuereinrichtung SE kann auch in eine Gesamtsteuerung für den 3D-Drucker und/oder der Werkzeugmaschine integriert sein. Die Steuereinrichtung SE kann als eigenständiges Modul, insbesondere als Recheneinheit mit entsprechendem Interface ausgeführt sein.The control device SE can also be integrated into an overall control for the 3D printer and / or the machine tool. The control device SE can be designed as an independent module, in particular as a computer unit with a corresponding interface.
  • Die Steuereinrichtung SE steuert bzw. regelt die Vorrichtung anhand einer Datei 21, worin die vorgesehenen Eigenschaften des Werkstücks WS gespeichert sind. Eine solche Datei kann eine CAD-Zeichnung oder ein Teileprogramm (G-Code-Programm) sein.The control device SE controls or regulates the device on the basis of a file 21 wherein the intended properties of the workpiece WS are stored. Such a file can be a CAD drawing or a parts program (G code program).
  • Die Erfindung betrifft vorwiegend eine Vorrichtung zum Auftragen zumindest eines Werkstoffes 3, 5 auf einen Untergrund und/oder ein Werkstück WS. Einsatzgebiet der Erfindung ist ein 3D-Druckkopf, ein 3D-Drucker, ein Extruder oder eine Werkzeugmaschine, insbesondere im Rahmen der additiven Fertigung. Die Vorrichtung weist einen Grundkörper 1 auf, der gegebenenfalls aus einem ersten (unteren) Teilstück 1! und einem zweiten (oberen) Teilstück 1B besteht. Der Grundkörper oder das zweite Teilstück 1B weist zwei oder mehr Zugangskanäle 2A, 2B auf, durch die jeweils ein Werkstoff 3, 5 in Richtung eines Auslasses 7 durchgeführt wird. Im unteren Bereich des Grundkörpers 1, insbesondere im Grenzbereich des unteren Teilstücks 1B und des oberen Teilstücks 1A führen die Zugangskanäle 2A, 2B die Werkstoffe 3, 5 in einen Bereich der Verbindung B der Zugangskanäle 2A, 2B. Im Bereich der Verbindung B werden die Werkstoffe 3, 5 durchmischt und durch den Auslass 7 aus dem Grundkörper 1, beispielsweise auf ein Werkstück WS, herausgeführt. Durch diesen Aufbau der Vorrichtung, insbesondere als Teil eines 3D-Druckkopfes, kann ein mehrfarbiges Werkstück WS einfach, schnell und kostengünstig hergestellt werden.The invention relates primarily to a device for applying at least one material 3 . 5 on a substrate and / or a workpiece WS. Field of application of the invention is a 3D print head, a 3D printer, an extruder or a machine tool, in particular in the context of additive manufacturing. The device has a base body 1 possibly from a first (lower) section 1 ! and a second (upper) section 1B consists. The main body or the second part 1B has two or more access channels 2A . 2 B on, by each one material 3 . 5 towards an outlet 7 is carried out. In the lower part of the body 1 , in particular in the border region of the lower section 1B and the upper part 1A lead the access channels 2A . 2 B the materials 3 . 5 into an area of the connection B of the access channels 2A . 2 B , In the area of compound B, the materials 3 . 5 mixed and through the outlet 7 from the main body 1 , For example, on a workpiece WS, brought out. By means of this structure of the device, in particular as part of a 3D print head, a multicolored workpiece WS can be produced simply, quickly and inexpensively.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
  • Zitierte PatentliteraturCited patent literature
    • CN 103770334 A [0003] CN 103770334 A [0003]
    • DE 102011075544 A1 [0004] DE 102011075544 A1 [0004]

Claims (14)

  1. Vorrichtung zum Auftragen zumindest eines Werkstoffes (3, 5) auf einen Untergrund oder ein Werkstück (WS), aufweisend einen Grundkörper (1), wobei der Grundkörper (1) zumindest einen ersten Zugangskanal (2A) für einen ersten Werkstoff (3) und einen zweiten Zugangskanal (2B) für einen zweiten Werkstoff (5) aufweist, wobei die Zugangskanäle (2A, 2B) eine Verbindung (B) aufweisen, wobei die Verbindung (B) zur Vermischung und/oder Vermengung zumindest des ersten Werkstoffes (3) und des zweiten Werkstoffes (5) vorgesehen ist, wobei in einem Bereich der Verbindung (B) ein Auslass (7) für eine Mischung des ersten Werkstoffes (3) und des zweiten Werkstoffes (5) vorgesehen ist und wobei der Auslass (7) zum Austritt der Mischung des ersten Werkstoffs (3) und des zweiten Werkstoffs (5) aus dem Grundkörper (1) vorgesehen ist.Device for applying at least one material ( 3 . 5 ) on a substrate or workpiece (WS), comprising a base body ( 1 ), where the basic body ( 1 ) at least one first access channel ( 2A ) for a first material ( 3 ) and a second access channel ( 2 B ) for a second material ( 5 ), the access channels ( 2A . 2 B ) have a compound (B), wherein the compound (B) for mixing and / or mixing at least the first material ( 3 ) and the second material ( 5 ) is provided, wherein in an area of the compound (B) an outlet ( 7 ) for a mixture of the first material ( 3 ) and the second material ( 5 ) and wherein the outlet ( 7 ) for the exit of the mixture of the first material ( 3 ) and the second material ( 5 ) from the main body ( 1 ) is provided.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Bereich der Verbindung (B) als ausgedehnter Hohlraum (13) ausgeführt ist.Device according to Claim 1, in which the region of the compound (B) is in the form of an extended cavity ( 13 ) is executed.
  3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei zumindest dem ersten Zugangskanal (2A) ein Heizelement (9) zugeordnet ist.Device according to one of claims 1 or 2, wherein at least the first access channel ( 2A ) a heating element ( 9 ) assigned.
  4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Grundkörper (1) ein erstes Teilstück (1A) und ein zweites Teilstück (1B) aufweist oder der Grundkörper (1) aus einem ersten Teilstück (1A) und einem zweiten Teilstück (1B) besteht, wobei das erste Teilstück (1A) und das zweite Teilstück (1B) drehbar miteinander verbunden sind.Device according to one of the preceding claims, wherein the basic body ( 1 ) a first section ( 1A ) and a second section ( 1B ) or the basic body ( 1 ) from a first section ( 1A ) and a second section ( 1B ), the first section ( 1A ) and the second section ( 1B ) are rotatably connected to each other.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das zweite Teilstück (1B) mit einem Rotationserzeuger (15) in Bezug zum ersten Teilstück (1A) rotierbar ist.Device according to claim 4, wherein the second section ( 1B ) with a rotation generator ( 15 ) in relation to the first part ( 1A ) is rotatable.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei das erste Teilstück (1A) und das zweite Teilstück (1B) zumindest bereichsweise durch eine Zwischenschicht (11) getrennt sind.Device according to one of claims 4 or 5, wherein the first part ( 1A ) and the second section ( 1B ) at least partially by an intermediate layer ( 11 ) are separated.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die Verbindung (B) oder der ausgedehnte Hohlraum (13) ein, insbesondere nach innen gerichtetes, Mischelement (17) aufweist.Device according to one of claims 2 to 6, wherein the compound (B) or the extended cavity ( 13 ), in particular inwardly directed, mixing element ( 17 ) having.
  8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei jeweils ein Heizelement einem Zugangskanal (2A, 2B) zugeordnet ist.Device according to one of the preceding claims, wherein in each case a heating element an access channel ( 2A . 2 B ) assigned.
  9. Extruder, insbesondere Extruder zum Einsatz in einem additiven Fertigungsverfahren, aufweisend eine Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche.Extruder, in particular extruder for use in an additive manufacturing process, comprising a device according to one of the preceding claims.
  10. 3D-Druckkopf, insbesondere zum Fused-Deposition-Modeling Verfahren, aufweisend eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8.3D printhead, in particular for fused deposition modeling method, comprising a device according to one of claims 1 to 8.
  11. 3D-Drucker, aufweisend eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8.3D printer, comprising a device according to one of claims 1 to 8.
  12. Werkzeugmaschine, aufweisend eine Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8.Machine tool, comprising a device according to one of claims 1 to 8.
  13. Steuereinrichtung (SE) zur Steuerung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Steuereinrichtung (SE) zur Steuerung und/oder Regelung eines ersten Vorschubelements (10A) für einen ersten Werkstoff (3) und zumindest eines zweiten Vorschubelements (10B) für einen zweiten Werkstoff (5) vorgesehen ist, wobei das erste Vorschubelement (10A) und das zumindest eine zweite Vorschubelement (10B) zur Zuführung der Werkstoffe (3, 5) in eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dienen.Control device (SE) for controlling a device according to one of claims 1 to 8, wherein the control device (SE) for controlling and / or regulating a first advancing element ( 10A ) for a first material ( 3 ) and at least one second advancing element ( 10B ) for a second material ( 5 ) is provided, wherein the first advancing element ( 10A ) and the at least one second feed element ( 10B ) for feeding the materials ( 3 . 5 ) serve in a device according to one of claims 1 to 7.
  14. Steuereinrichtung (SE) nach Anspruch 13, wobei ein Detektor (D) zur Ermittlung von zumindest einer Eigenschaft, beispielsweise der Farbe, der aus dem Auslass des Grundkörpers austretenden Mischung des ersten Werkstoffes (3) und zumindest des zweiten Werkstoffes (5) vorgesehen ist, wobei die die Eigenschaft, insbesondere die Farbe, des Werkstücks (WS) mit Hilfe wenigstens eines Vorschubelements beeinflussbar ist.Control device (SE) according to claim 13, wherein a detector (D) for determining at least one property, for example the color, of the mixture emerging from the outlet of the main body of the first material ( 3 ) and at least the second material ( 5 ) is provided, wherein the property, in particular the color of the workpiece (WS) by means of at least one feed element can be influenced.
DE202015004336.4U 2015-06-18 2015-06-18 Apparatus for applying at least one material, extruder, 3D printing head, 3D printer, machine tool and control device Expired - Lifetime DE202015004336U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE202015004336.4U DE202015004336U1 (en) 2015-06-18 2015-06-18 Apparatus for applying at least one material, extruder, 3D printing head, 3D printer, machine tool and control device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE202015004336.4U DE202015004336U1 (en) 2015-06-18 2015-06-18 Apparatus for applying at least one material, extruder, 3D printing head, 3D printer, machine tool and control device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE202015004336U1 true DE202015004336U1 (en) 2015-08-11

Family

ID=54010526

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE202015004336.4U Expired - Lifetime DE202015004336U1 (en) 2015-06-18 2015-06-18 Apparatus for applying at least one material, extruder, 3D printing head, 3D printer, machine tool and control device

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE202015004336U1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105196550A (en) * 2015-10-30 2015-12-30 兰红波 Multi-material multi-scale 3D (3-dimensional) printing device provided with single spray nozzle as well as working method of 3D printing device
CN105437771A (en) * 2015-12-22 2016-03-30 安徽省春谷3D打印智能装备产业技术研究院有限公司 Printing nozzle
WO2018028972A1 (en) 2016-08-08 2018-02-15 Ratiopharm Gmbh Method for manufacturing a dosage form by additive manufacturing, a dosage form and a device for manufacturing a dosage form
DE102017124352A1 (en) 2017-10-18 2019-04-18 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Plant, printhead and method for producing three-dimensional structures

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011075544A1 (en) 2011-05-10 2012-11-15 Evonik Röhm Gmbh Multicolored fused deposition modeling printing
CN103770334A (en) 2014-02-08 2014-05-07 河南师范大学 Multicolor 3D (three-dimensional) printer

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011075544A1 (en) 2011-05-10 2012-11-15 Evonik Röhm Gmbh Multicolored fused deposition modeling printing
CN103770334A (en) 2014-02-08 2014-05-07 河南师范大学 Multicolor 3D (three-dimensional) printer

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105196550A (en) * 2015-10-30 2015-12-30 兰红波 Multi-material multi-scale 3D (3-dimensional) printing device provided with single spray nozzle as well as working method of 3D printing device
CN105196550B (en) * 2015-10-30 2018-01-23 兰红波 A kind of multiple dimensioned 3D printing device of more materials of single nozzle and its method of work
CN105437771A (en) * 2015-12-22 2016-03-30 安徽省春谷3D打印智能装备产业技术研究院有限公司 Printing nozzle
WO2018028972A1 (en) 2016-08-08 2018-02-15 Ratiopharm Gmbh Method for manufacturing a dosage form by additive manufacturing, a dosage form and a device for manufacturing a dosage form
DE102017124352A1 (en) 2017-10-18 2019-04-18 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Plant, printhead and method for producing three-dimensional structures

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3237181B1 (en) Method for producing 3d shaped articles by layering
EP2864108B1 (en) Device and method for layer-by-layer production of a three-dimensional object
EP2958735B1 (en) Rotary recoater and device for the generative production of an object using the rotary recoater
DE112015001860T5 (en) By rotation controlled material processing unit
DE602004008366T2 (en) Method and device for producing a preform of a reinforcing element
DE60130122T2 (en) TUBULAR MULTILAYER FOILS AND METHOD AND DEVICE FOR THEIR PRODUCTION
DE3743809C2 (en)
EP2225092B1 (en) Method and device for producing a fiber composite component
EP2794152B1 (en) Method for manufacturing a compact component, and component that can be produced by means of the method
DE102016111047B3 (en) Process and plant for combined additive and forming production
DE4106964C2 (en) Device and method for producing molded skins and plastic bodies
DE60314872T2 (en) METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING ELASTOMER MATERIAL COMPONENTS OF VEHICLE WHEEL TIRES
DE69637088T2 (en) Method and device for injection molding of light metal
DE102005027311B3 (en) Toolmaking process to fabricate a form by successive application of powder layers solidified by laser beam
DE602004000357T2 (en) Apparatus and method for rotational friction welding with a speed-changing tool
DE69827834T2 (en) METHOD AND DEVICE FOR BALANCING THE FILLING OF SPRAY FORMS
EP3359320B1 (en) Machining module for a device for an additive manufacturing process and use of said machining module for additive manufacturing an article
DE102006053121B3 (en) Coating device for applying powdered layers to a device for producing a three-dimensional object comprises longitudinal walls joined together, a unit for fluidizing powdered material and a controlling and/or regulating unit
DE10239817B4 (en) Metal forming method and apparatus
EP2705942B1 (en) Method and device for fabricating three dimensional objects with self-supporting and/or overhanging parts
DE102015002967A1 (en) 3D printing tool and 3D printing of bundles
DE60208940T2 (en) Divisible hot runner for metal injection mold and process for its production
EP3131740A1 (en) Control unit, device, and method for the production of a three-dimensional object
DE102013203367A1 (en) INTERCHANGEABLE FORM INSERTS
EP0326584B1 (en) Process and device for producing large hollow plastic bodies with multilayered walls

Legal Events

Date Code Title Description
R207 Utility model specification
R156 Lapse of ip right after 3 years
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: B29C0067000000

Ipc: B29C0064209000