DE202015009081U1 - Delta 3D Printer - Google Patents

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Abstract

3D-Druckeinrichtung (1), mit einer drehbaren Grundfläche (2), aufweisend einen Drehpunkt (3), der mittig auf der Grundfläche (2) angeordnet ist, wobei zwei oder mehrere 3D-Drucker (4) auf der Grundfläche (2) angeordnet sind.A 3D printing device (1) having a rotatable base (2), comprising a fulcrum (3) arranged centrally on the base (2), wherein two or more 3D printers (4) are arranged on the base (2) are.

Description

Die Erfindung betrifft eine Delta-3D-Druckereinrichtung im Bereich des Rapid Prototyping. The invention relates to a delta-3D printer device in the field of rapid prototyping.

Es existieren bereits zahlreiche 3D-Drucker mit einer rotierenden oder beweglichen Grundfläche, z.B. der sogenannte PiMaker, der Blacksmith 3D printer oder der Theta Polar 3D printer. Allerdings beschränken sich diese 3D-Drucker auf ein kartesisches Koordinatensystem und eine kleine bedruckbare Grundfläche. There are already numerous 3D printers with a rotating or movable base, e.g. the so-called PiMaker, the Blacksmith 3D printer or the Theta Polar 3D printer. However, these 3D printers are limited to a Cartesian coordinate system and a small printable area.

Demgegenüber besteht ein Bedarf nach 3D-Druckern mit größerer bedruckbarer Grundfläche, besonders in Bezug auf Delta-3D-Drucker. In contrast, there is a need for larger printable area 3D printers, especially with respect to Delta 3D printers.

Eine alleinige Skalierung bestehender Konstruktionsprinzipien ist aber aus Kosten- und Stabilitätsgründen nicht sinnvoll. Außerdem soll eine einfach automatisierbare Entfernung fertig gedruckter Objekte aus dem 3D-Drucker ermöglicht werden, da der Druckprozess großer Objekte oft mehrere Stunden in Anspruch nimmt und ein unbeaufsichtigtes, mehrfaches Drucken des gleichen Objektes ohne Prozessneustart wünschenswert ist. However, a sole scaling of existing design principles is not meaningful for cost and stability reasons. In addition, an easily automatable removal of finished printed objects from the 3D printer is to be made possible because the printing process of large objects often takes several hours and an unattended, multiple printing of the same object without process restart is desirable.

Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Überwindung der aufgezeigten Nachteile. Against this background, the object of the present invention is to overcome the disadvantages mentioned.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst, wobei weitere vorteilhafte Ausführungsformen aus den Unteransprüchen hervorgehen. This object is achieved by a device according to claim 1, wherein further advantageous embodiments emerge from the subclaims.

Vorgeschlagen wird eine 3D-Druckeinrichtung mit einer drehbaren Grundfläche, aufweisend einen Drehpunkt, der mittig auf der Grundfläche angeordnet ist, wobei zwei oder mehrere 3D-Drucker auf der Grundfläche angeordnet sind. Die Druckeinrichtung ist hierbei eine Delta-3D-Druckereinrichtung. Proposed is a 3D printing device with a rotatable base, comprising a fulcrum, which is arranged centrally on the base surface, wherein two or more 3D printers are arranged on the base. The printing device here is a delta-3D printer device.

Durch die drehbare Grundfläche wird einerseits die nutzbare Druckfläche vergrößert. Anderseits wird ein automatischer Transport gedruckter Objekte ermöglicht. On the one hand the usable pressure surface is increased by the rotatable base area. On the other hand, an automatic transport of printed objects is possible.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die 3D-Druckeinrichtung zumindest zwei feste Segmente außerhalb der drehbaren Grundfläche aufweist, welche als Druckunterlage vorgesehen sind. In one embodiment of the invention, it is provided that the 3D printing device has at least two fixed segments outside the rotatable base area, which are provided as a printing substrate.

Aufgrund der geometrischen Begrenzungen der Grundfläche liegen einige Teile des größten bedruckbares Kreises der Delta-3D-Druckeinrichtung außerhalb der drehbaren Grundfläche. Deshalb sind in diesen Bereichen außerhalb der drehbaren Grundfläche die festen Segmente vorgesehen. Due to the geometric limitations of the base area, some parts of the largest printable circle of the Delta-3D printing device lie outside the rotatable base area. Therefore, the fixed segments are provided in these areas outside the rotatable base.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die 3D-Druckeinrichtung erste und zweite Stopper aufweist, wobei diese Stopper in einem Winkel α mit 90° < α < 180° oberhalb der drehbaren Grundfläche angeordnet sind. A further embodiment of the invention provides that the 3D printing device has first and second stoppers, wherein these stoppers are arranged at an angle α at 90 ° <α <180 ° above the rotatable base surface.

Der erste und zweite Stopper kann dabei als feststehendes oder höhenveränderliches Element vorgesehen sein. Vorzugsweise ist der erste Stopper als feststehendes Element und der zweite Stopper als höhenveränderliches Element ausgebildet. The first and second stopper can be provided as a fixed or height-variable element. Preferably, the first stopper is designed as a fixed element and the second stopper as a variable-height element.

Sobald die Druckobjekte fertig gestellt sind, dreht sich die Grundfläche weiter und die fertigen Objekte werden von dem Stopper von der Grundfläche geschoben und in einen darunter angeordneten Auffangbehälter befördert. Auf diese Weise müssen die gedruckten Objekte nicht von einer Person auf den Delta-3D-Druckern entnommen werden und mehrere Druckvorgänge können nacheinander unbeaufsichtigt ablaufen. Once the printed objects are completed, the base continues to rotate and the finished objects are pushed off the base by the stopper and conveyed to a collection bin located below. In this way, the printed objects do not have to be removed by one person on the Delta 3D printers, and multiple printing operations can occur one after the other unattended.

Sämtliche hier gemachten Angaben beziehen sich ausschließlich auf den Rahmen und die drehende Plattform eines Delta-3D-Druckers, nicht jedoch auf den kompletten 3D-Drucker selbst. All information given here relates solely to the frame and rotating platform of a Delta 3D printer, not to the entire 3D printer itself.

Das Konzept dieser 3D-Druckeinrichtung beruht auf der Delta-Technologie. Hierbei können ein oder mehrere Delta-3D-Drucker durch eine drehende Plattform oder Grundfläche verbunden werden. The concept of this 3D printing device is based on Delta technology. Here, one or more Delta-3D printers can be connected by a rotating platform or base.

Die drehende Plattform kann aus Metall, Holz, Kohlenstofffaser oder einem Verbundstoff gefertigt werden. The rotating platform can be made of metal, wood, carbon fiber or a composite material.

Die Plattform kann auf einem zentrischen Axiallager über dem Aluminiumrahmen stehen. Sie kann zusätzlich durch mehrere Kugellager auf dem äußeren Rand des Aluminiumrahmens abgestützt und stabilisiert werden. Die Ebenheit dieser Grundfläche ist von besonders hoher Bedeutung für den Druckprozess. Beispielsweise werden zwei Schrittmotoren verwendet, um die Grundfläche in kontrollierter Weise zu drehen. The platform can stand on a centric thrust bearing above the aluminum frame. It can also be supported and stabilized by several ball bearings on the outer edge of the aluminum frame. The flatness of this base is of particular importance for the printing process. For example, two stepper motors are used to rotate the base in a controlled manner.

Die erfindungsgemäße Druckeinrichtung kann in einem Endlosdruckmodus und einer damit verbundenen sehr langen Laufzeit arbeiten. The printing device according to the invention can operate in a continuous printing mode and a very long running time associated therewith.

Bei einer 3D-Druckeinrichtung, in der beispielsweise zwei Drucker vorgesehen sind, kann die Handhabung wie folgt gestaltet sein:
Beide Drucker können jeweils ein Objekt drucken. Nach Fertigstellung werden diese beiden Objekte durch Drehung der Plattform mittels des Stoppers zu den Seiten der Plattform hin ausgestoßen und der Druck zweier neuer Objekte kann unmittelbar beginnen. Auf diese Weise könnte der Druckprozess praktisch endlos sein. In a 3D printing device in which, for example, two printers are provided, the handling can be designed as follows:
Both printers can print one object at a time. Upon completion, these two objects are ejected by rotation of the platform by means of the stopper to the sides of the platform and the pressure of two new objects can begin immediately. In this way, the printing process could be virtually endless.

Das Delta-Druckverfahren ist relativ einfach handhabbar. Ein Kunststofffaden, aus oder umfassend PLA, ABS, Nylon oder ähnliche Kunststoffe, wird durch einen Software-gesteuerten Extruder erhitzt und mit hoher Präzision schichtweise auf die Plattform bzw. Grundfläche aufgebracht, um ein Objekt zu erzeugen. The delta printing process is relatively easy to handle. A plastic thread made of or comprising PLA, ABS, nylon or similar plastics is heated by a software controlled extruder and layered with high precision onto the platform to create an object.

Der Extruder bewegt sich entsprechend der Programmierung entlang den drei Achsen und bleibt immer oberhalb des Objektes. Die hierzu erforderliche Programmierung eines Mikrocontrollers wird einmalig vor dem Prozess durchgeführt. The extruder moves according to the programming along the three axes and always remains above the object. The required programming of a microcontroller is performed once before the process.

Die Oberseite der Grundfläche kann beispielsweise einen kohlefaserverstärkten Kunststoff umfassen oder aus diesem bestehen, so dass gedruckte Objekte einfach vom Stopper von der Grundfläche herunter geschoben werden können, wenn die Oberfläche kalt bzw. abgekühlt ist. For example, the top of the base can include or consist of a carbon fiber reinforced plastic so that printed objects can be easily pushed off the base by the stopper when the surface is cold or cool.

Unter der Oberfläche befindet sich ein Silikon-Wärmebett, um das Verwerfen von PLA, ABS oder ähnlichen Kunststoffen zu verhindern. Underneath the surface is a silicone heat bath to prevent the discarding of PLA, ABS or similar plastics.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die drehbare Grundfläche in einzelne Segmente aufgeteilt ist, wobei jedes Segment ein Wärmebett aufweist. Hierdurch wird eine separate Temperierung bzw. Beheizung des Segments ermöglicht. In a further embodiment of the invention it is provided that the rotatable base is divided into individual segments, each segment having a heat bed. This allows a separate temperature control or heating of the segment.

Das Wärmebett ist beispielsweise derart in verschiedene Sektoren aufgeteilt, dass diese nur dann aktiviert werden, wenn sich der entsprechende Bereich unterhalb eines Delta-3D-Druckers befindet. For example, the thermal bed is divided into different sectors such that they are activated only when the corresponding area is below a Delta 3D printer.

Beispielhaft wird die erfindungsgemäße 3D-Druckeinrichtung anhand der 1–4 dargestellt. By way of example, the 3D printing device according to the invention will be described with reference to FIG 1 - 4 shown.

Es zeigen: Show it:

1: schematisch den Aufbau einer 3D-Druckereinrichtung mit zwei Delta-Druckern in Draufsicht, 1 FIG. 2 schematically shows the structure of a 3D printer device with two delta printers in a plan view, FIG.

2: schematisch die Druckereinrichtung aus 1 mit zwei Delta-Druckern in perspektivischer Darstellung von unten gesehen, 2 : schematically the printer device off 1 seen from below with two delta printers in perspective

3: schematisch die Druckereinrichtung mit zwei Delta-Druckern von oben (Draufsicht) und 3 schematically the printer device with two delta printers from above (top view) and

4: schematisch eine Seitenansicht der Druckereinrichtung mit zwei Delta-Druckern. 4 Fig. 1 schematically shows a side view of the printer device with two delta printers.

Die 1 zeigt schematisch den Aufbau einer 3D-Druckereinrichtung mit zwei Delta-Druckern 4 in Draufsicht. The 1 schematically shows the structure of a 3D printer device with two delta printers 4 in plan view.

Auch hier beziehen sich die Angaben auf den Rahmen und die sich drehende Plattform des jeweiligen 3D-Druckers, nicht jedoch auf den kompletten 3D-Drucker selbst. Mit dem Begriff 3D-Drucker 4 ist demgemäß jeweils nur der Rahmen dieses Druckers gemeint. Again, the information refers to the frame and the rotating platform of the respective 3D printer, but not to the entire 3D printer itself. With the term 3D printer 4 Accordingly, only the frame of this printer is meant.

Die Druckereinrichtung 1 umfasst hierbei zumindest:

  • – eine drehbare Grundfläche 2 mit einem Drehpunkt 3 und einzelnen Segmenten 2‘, unter denen jeweils eine nicht in der 1 dargestellte Heizung oder ein Wärmebett angeordnet ist,
  • – zwei feste Segmente 5, wobei
  • – zwei 3D-Drucker 4 auf bzw. über der Grundfläche 2 angeordnet sind und
  • – erste und zweite Stopper 6, 6‘, wobei diese Stopper in einem Winkel α zu einem Arm des 3D-Druckers 4 oberhalb der drehbaren Grundfläche 2 angeordnet sind, der zwischen > 90° und < 180° liegen kann.
The printer device 1 includes at least:
  • - a rotatable base 2 with a pivot 3 and individual segments 2 ' , under each one not in the 1 illustrated heating or a heat bed is arranged
  • - two fixed segments 5 , in which
  • - two 3D printers 4 on or above the base area 2 are arranged and
  • - first and second stoppers 6 . 6 ' These stoppers are at an angle α to an arm of the 3D printer 4 above the rotatable base 2 are arranged, which can be between> 90 ° and <180 °.

Der erste und zweite Stopper kann dabei als feststehendes oder höhenveränderliches Element vorgesehen sein. Vorzugsweise ist der erste Stopper 6 als feststehendes Element und der zweite Stopper 6‘ als höhenveränderliches Element ausgebildet. The first and second stopper can be provided as a fixed or height-variable element. Preferably, the first stopper 6 as a fixed element and the second stopper 6 ' designed as a variable-height element.

Aufgrund der geometrischen Begrenzungen der Grundfläche 2 liegen einige Teile des größten bedruckbares Kreises der Delta-3D-Druckeinrichtung 1 außerhalb der drehbaren Grundfläche 2. Deshalb ist dieser Bereich außerhalb der drehbaren Grundfläche 2, durch die festen Segmente 5 ersetzt worden. Due to the geometric limitations of the base area 2 lie some parts of the largest printable circle of the Delta 3D printing device 1 outside the rotatable base 2 , Therefore, this area is outside the rotatable base 2 through the fixed segments 5 been replaced.

Wenn Objekte gedruckt worden sind, können diese durch Drehung der Plattform, die durch einen Pfeil P gekennzeichnet ist, mittels der Stopper 6 und 6‘ zu den Seiten der Plattform 2 hin ausgestoßen werden und der Druck zweier neuer Objekte kann unmittelbar beginnen. If objects have been printed, they can be determined by rotation of the platform, which is indicated by an arrow P, by means of the stoppers 6 and 6 ' to the sides of the platform 2 and the pressure of two new objects can begin immediately.

In 2 wird die Druckereinrichtung 1 aus 1 schematisch mit zwei Delta-Druckern 4 in perspektivischer Darstellung von unten gezeigt. Feste Segmente 5 sind in dieser Figur nicht dargestellt. In 2 becomes the printer device 1 out 1 schematic with two delta printers 4 shown in perspective from below. Fixed segments 5 are not shown in this figure.

Hierbei ist erkennbar, dass die beiden Delta-Drucker 4 bzw. deren Rahmen über den Drehpunkt 3 miteinander unterhalb der Grundfläche 2 in Verbindung stehen. Here it can be seen that the two delta printers 4 or their frame over the pivot point 3 with each other below the base 2 keep in touch.

Die 3 zeigt schematisch die Druckereinrichtung 1 gemäß 1 mit zwei Delta-Druckern 4 der Grundfläche 2 mit dem Drehpunkt 3 in einer Draufsicht. The 3 schematically shows the printer device 1 according to 1 with two delta printers 4 the base area 2 with the fulcrum 3 in a top view.

Die 4 zeigt schematisch eine Seitenansicht der Druckereinrichtung 1 aus 1 mit zwei Delta-Druckern 4, dem Drehpunkt 3, dem ersten Stopper 6 und dem zweiten Stopper 6‘. The 4 schematically shows a side view of the printer device 1 out 1 with two delta printers 4 , the fulcrum 3 , the first stopper 6 and the second stopper 6 ' ,

Vorzugsweise ist der erste Stopper 6 als feststehendes Element und der zweite Stopper 6‘ als höhenveränderliches Element ausgebildet. Preferably, the first stopper 6 as a fixed element and the second stopper 6 ' designed as a variable-height element.

Der Aufbau der 3D-Druckeinrichtung hat den Vorteil, dass zwei oder mehrere Objekte zur gleichen Zeit gedruckt werden können. In Abhängigkeit von der Wahl der Größe der bedruckbaren Grundfläche 2 und/oder der festen Segmente 5, sowie der Anzahl und Anordnung der Drucker 4 kann andererseits der Aufbau der Druckeinrichtung 1 auch dazu genutzt werden, ein sehr großes, kreisförmiges, in der Mitte offenes Objekt zu drucken, z.B. ein Stadionmodell mit beispielsweise 1 m Durchmesser, aber darüber hinaus auch weitaus größere Objekte. The construction of the 3D printing device has the advantage that two or more objects can be printed at the same time. Depending on the choice of the size of the printable base area 2 and / or the fixed segments 5 , as well as the number and arrangement of the printers 4 On the other hand, the structure of the printing device 1 can also be used to print a very large, circular, open in the middle object, for example, a stadium model with, for example, 1 m in diameter, but also much larger objects.

Claims (4)

3D-Druckeinrichtung (1), mit einer drehbaren Grundfläche (2), aufweisend einen Drehpunkt (3), der mittig auf der Grundfläche (2) angeordnet ist, wobei zwei oder mehrere 3D-Drucker (4) auf der Grundfläche (2) angeordnet sind. 3D printing device ( 1 ), with a rotatable base ( 2 ), having a fulcrum ( 3 ) centered on the base ( 2 ), wherein two or more 3D printers ( 4 ) on the surface ( 2 ) are arranged. 3D-Druckeinrichtung (1) nach Anspruch 1, bei der zumindest zwei feste Segmente (5) außerhalb der drehbaren Grundfläche (2) als Druckunterlage vorgesehen sind. 3D printing device ( 1 ) according to claim 1, wherein at least two fixed segments ( 5 ) outside the rotatable base ( 2 ) are provided as a print substrate. 3D-Druckeinrichtung (1) nach Anspruch 1, bei der die drehbare Grundfläche (2) in einzelne Segmente (2‘) aufgeteilt ist, wobei jedes Segment (2‘) ein Wärmebett zur separaten Temperierung des Segments (2‘) aufweist. 3D printing device ( 1 ) according to claim 1, wherein the rotatable base ( 2 ) into individual segments ( 2 ' ), each segment ( 2 ' ) a heat bed for separate temperature control of the segment ( 2 ' ) having. 3D-Druckeinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem erste und zweite Stopper (6, 6‘) in einem Winkel α mit 90°< α < 180° oberhalb der drehbaren Grundfläche (2) angeordnet ist. 3D printing device ( 1 ) according to one of the preceding claims, in which first and second stoppers ( 6 . 6 ' ) at an angle α with 90 ° <α <180 ° above the rotatable base ( 2 ) is arranged.
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