DE202022101080U1 - Holding device, extrusion device, printing station and heating station, as well as a system for the generative production of components - Google Patents
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Abstract
Halteeinrichtung (54), insbesondere für ein System zum generativen Erzeugen von Bauteilen, bevorzugt für ein System zum dreidimensionalen Drucken von Bauteilen, mit
einem Basiselement (55), welches eine zentrale Aufnahmeaussparung (56) aufweist, in welcher eine Komponente, insbesondere der Kopf einer Extrudiervorrichtung (1) positionierbar ist, und
Halteelementen (57), welche in dem Basiselement (55) angeordnet sind und zwischen einer Freigabeposition, in welcher die Halteelemente soweit aus der Aufnahmeaussparung (56) heraus bewegt sind, dass eine Komponente in die Aufnahmeaussparung (56) eingesetzt oder aus dieser entnommen werden kann, und einer Halteposition, in welcher die Halteelemente (57) so weit in die Aufnahmeaussparung (56) ragen, dass eine in die Aufnahmeaussparung (56) eingesetzte Komponente kraft- und/oder formschlüssig gehalten wird, bewegbar sind.
Holding device (54), in particular for a system for the generative production of components, preferably for a system for the three-dimensional printing of components
a base element (55) which has a central receiving recess (56) in which a component, in particular the head of an extrusion device (1), can be positioned, and
Holding elements (57) which are arranged in the base element (55) and between a release position in which the holding elements are moved out of the receiving recess (56) far enough for a component to be inserted into or removed from the receiving recess (56). , and a holding position in which the holding elements (57) protrude so far into the receiving recess (56) that a component inserted into the receiving recess (56) is held in a non-positive and/or positive manner.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halteeinrichtung, insbesondere für ein System zum generativen Erzeugen von Bauteilen, bevorzugt für ein System zum dreidimensionalen Drucken von Bauteilen. Ferner betrifft die Erfindung eine Extrudiervorrichtung, insbesondere für ein System zum generativen Erzeugen von Bauteilen, bevorzugt für ein System zum dreidimensionalen Drucken von Bauteilen. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Druckstation und eine Heizstation für ein System zum generativen Erzeugen von Bauteilen, insbesondere zum dreidimensionalen Drucken von Bauteilen, sowie ein solches System.The present invention relates to a holding device, in particular for a system for the generative production of components, preferably for a system for the three-dimensional printing of components. Furthermore, the invention relates to an extrusion device, in particular for a system for the generative production of components, preferably for a system for the three-dimensional printing of components. In addition, the invention relates to a printing station and a heating station for a system for the generative production of components, in particular for the three-dimensional printing of components, and such a system.
Das dreidimensionale Drucken von Bauteilen gewinnt in vielen industriellen Anwendungen zunehmend an Bedeutung. Ein wesentlicher Vorteil des generativen Erzeugens von Bauteilen mittels 3D-Druck besteht darin, dass Bauteile mit praktisch beliebiger Form hergestellt werden können, was bei konventionellen Fertigungsverfahren nicht ohne weiteres möglich ist. Gerade für Anwendungen im Bereich des Formenbaus werden Bauteile mittels 3D-Druck aus Kunststoff hergestellt. Dafür werden häufig Vorrichtungen zum definierten Ausbringen von Material, z.B. Extrudiervorrichtungen, eingesetzt, welche an einem vorderen Ende eine Düse zum definierten Ausbringen von Material aufweisen. Solche Extrudiervorrichtungen besitzen üblicherweise ein rohrförmiges Extrudergehäuse mit einer in diesem drehbar gelagerten Extruderschnecke. Am hinteren Ende befindet sich zumeist eine Zuführeinrichtung, in welche beispielsweise granulatförmiges Ausgangsmaterial eingebracht werden kann. Dieses wird durch die Extrudierschnecke in Richtung des vorderen Endes gefördert und gleichzeitig komprimiert und/oder von außen erwärmt, so dass es in einem zähflüssigen Aggregatzustand durch die Düse austreten kann.The three-dimensional printing of components is becoming increasingly important in many industrial applications. A major advantage of the generative creation of components using 3D printing is that components can be produced with practically any shape, which is not easily possible with conventional manufacturing processes. Especially for applications in the field of mold making, components are made of plastic using 3D printing. Devices for the defined discharge of material, e.g. extrusion devices, are often used for this purpose, which have a nozzle at a front end for the defined discharge of material. Such extrusion devices usually have a tubular extruder housing with an extruder screw mounted rotatably in this housing. At the rear end there is usually a feed device into which, for example, starting material in granular form can be introduced. This is conveyed by the extruder screw in the direction of the front end and at the same time compressed and/or heated from the outside, so that it can exit through the nozzle in a viscous aggregate state.
Für die Herstellung von Bauteilen kann es erforderlich sein, verschiedene Düsen einzusetzen, insbesondere wenn die Abmessung des austretenden Materials oder das Material selbst variiert werden sollen. Zu diesem Zweck existieren auf dem Markt verschiedene Wechselsysteme, bei denen entsprechende Vorrichtungen zum Ausbringen von Material, beispielsweise Extrudiervorrichtungen, an einer Druckstation wahlweise angebracht werden können. Nur ein mechanisch stabiles und gleichzeitig präzises Anbringen einer Extrudiervorrichtung an einer Druckstation führt dabei zu einem qualitativ hochwertigen Fertigungsvorgang eines Bauteils.For the production of components, it may be necessary to use different nozzles, especially if the size of the exiting material or the material itself is to be varied. For this purpose, there are various changing systems on the market, in which corresponding devices for dispensing material, for example extrusion devices, can be optionally attached to a printing station. Only a mechanically stable and at the same time precise attachment of an extrusion device to a printing station leads to a high-quality manufacturing process of a component.
Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Halteeinrichtung und eine Extrudiervorrichtung zu schaffen, welche ein präzises und gleichzeitig stabiles Anbringen einer Komponente, insbesondere einer Extrudiervorrichtung an einer Druckstation oder an einer Heizstation ermöglicht.Against this background, the object of the present invention is to create a holding device and an extrusion device that enable a precise and at the same time stable attachment of a component, in particular an extrusion device, to a printing station or to a heating station.
Diese Aufgabe ist bei einer Halteeinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass diese ein Basiselement, welches eine zentrale Aufnahmeaussparung aufweist, in welcher eine Komponente, insbesondere der Kopf einer Extrudiervorrichtung positionierbar ist, und Halteelemente besitzt, welche in dem Basiselement angeordnet sind und zwischen einer Freigabeposition, in welcher die Halteelemente so weit aus der Aufnahmeaussparung herausbewegt sind, dass eine Komponente in die Aufnahmeaussparung eingesetzt oder aus dieser entnommen werden kann und eine Halteposition, in welcher die Halteelemente so weit in die Aufnahmeaussparung ragen, dass eine in die Aufnahmeaussparung eingesetzte Komponente kraft- und/oder formschlüssig gehalten wird, bewegbar sind. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, eine Halteeinrichtung derart auszubilden, dass Halteelemente an einer anzubringenden Komponente, insbesondere dem Kopf einer Extrudiervorrichtung, entweder formschlüssig in Eingriff kommen oder diese kraftschlüssig fixieren.This object is achieved with a holding device of the type mentioned at the outset in that it has a base element which has a central receiving recess in which a component, in particular the head of an extrusion device, can be positioned, and holding elements which are arranged in the base element and between a Release position in which the holding elements are moved so far out of the receiving recess that a component can be inserted into or removed from the receiving recess and a holding position in which the holding elements protrude so far into the receiving recess that a component inserted into the receiving recess is force - And / or is held in a form-fitting manner, are movable. This configuration is based on the idea of designing a holding device in such a way that holding elements either engage in a form-fitting manner on a component to be attached, in particular the head of an extrusion device, or fix it in a force-fitting manner.
Bevorzugt sind die Halteelemente als Kugeln ausgebildet. Insbesondere können insgesamt vier Halteelemente vorgesehen sein, von denen jeweils zwei auf einander gegenüberliegenden Seiten der Aufnahmeaussparung angeordnet sind. Mit anderen Worten können auf zwei gegenüberliegenden Seiten einer Komponente jeweils zwei Halteelemente formschlüssig und/oder kraftschlüssig in Eingriff gebracht werden. Auf diese Weise wird eine hohe Stabilität gegen ein Verdrehen der Extrudiervorrichtung um ihre Längsachse realisiert, da insgesamt vier Halteelemente in Eingriff bringbar sind.The holding elements are preferably designed as balls. In particular, a total of four holding elements can be provided, two of which are arranged on opposite sides of the receiving recess. In other words, on two opposite sides of a component, two holding elements can be brought into engagement in a positive and/or non-positive manner. In this way, a high level of stability against twisting of the extrusion device about its longitudinal axis is achieved, since a total of four holding elements can be brought into engagement.
Das Basiselement kann Befestigungsmittel besitzen, mittels welcher das Basiselement an einem Grundkörper einer Druckstation oder einer Heizstation oder einer Lagerungsstation angebracht werden kann oder angebracht ist.The base member may have attachment means by which the base member can be attached or is attached to a body of a printing station or a heating station or a storage station.
Die Aufnahmeaussparung, welche am Basiselement ausgebildet ist, kann zu zwei Seiten des Basiselements hin offen sein. Dadurch kann ein Kopf einer Extrudiervorrichtung auf einfache Weise in die Halteeinrichtung eingebracht werden. Konkret kann das Basiselement im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet sein und die Aufnahmeaussparung zu einer Vorderseite und zu einer angrenzenden Seite hin offen sein. Insbesondere kann die Aufnahmeaussparung zu einer vom jeweiligen Grundkörper abgewandten Seite offen sein, wenn das Basiselement an einem Grundkörper angebracht ist. Dabei kann die Aufnahmeaussparung eine quaderförmige Grundform aufweisen.The receiving recess formed on the base member may be open on two sides of the base member. As a result, a head of an extrusion device can be introduced into the holding device in a simple manner. In concrete terms, the base element can be essentially cuboid and the receiving recess can be open to a front side and to an adjacent side. In particular, the receiving recess can be open to a side facing away from the respective base body when the base element is attached to a base body. The receiving recess can have a cuboid basic shape.
In weiterer Ausgestaltung kann das Basiselement eine Positionieraussparung zum Positionieren einer in die Aufnahmeaussparung eingesetzten Extrudiervorrichtung aufweisen. Diese kann an einer Rückseite der Aufnahmeaussparung ausgebildet sein. Dementsprechend kann die nach vorne weisende Grundfläche der Aufnahmeaussparung eine Anschlagfläche bilden, an welcher eine entsprechende Stirnfläche einer Komponente, insbesondere einer Extrudervorrichtung, in Anlage bringbar ist, um die Komponente gemeinsam mit den Halteelementen in Längsrichtung eindeutig zu positionieren. Die Positionieraussparung kann eine sechseckige Grundform aufweisen, wobei die Ecken insbesondere abgerundet sein können. Bevorzugt durchsetzt die Positionieraussparung das Basiselement zur Rückseite hin in Längsrichtung vollständig.In a further embodiment, the base element can have a positioning recess for positioning an extrusion device inserted into the receiving recess. This can be formed on a rear side of the receiving recess. Accordingly, the forward-facing base surface of the receiving recess can form a stop surface against which a corresponding end face of a component, in particular an extruder device, can be brought into contact in order to clearly position the component together with the holding elements in the longitudinal direction. The positioning recess can have a hexagonal basic shape, in which case the corners can be rounded in particular. The positioning recess preferably completely penetrates the base element towards the rear in the longitudinal direction.
Um die Halteelemente zwischen der Freigabeposition und der Halteposition zu bewegen, kann die Halteeinrichtung ein Betätigungselement umfassen, welches relativ zum Basiselement bewegbar, insbesondere verschiebbar ist. Bevorzugt ist das Betätigungselement quer zu einer Längsrichtung relativ zum Basiselement verschiebbar.In order to move the holding elements between the release position and the holding position, the holding device can comprise an actuating element which can be moved, in particular displaced, relative to the base element. The actuating element can preferably be displaced transversely to a longitudinal direction relative to the base element.
Konkret kann ein Pneumatikzylinder vorgesehen sein, um das Betätigungselement relativ zum Basiselement zu bewegen, wobei ein Gehäuse des Pneumatikzylinders bevorzugt fest mit dem Basiselement verbunden ist.Specifically, a pneumatic cylinder can be provided in order to move the actuating element relative to the base element, with a housing of the pneumatic cylinder preferably being firmly connected to the base element.
Das Betätigungselement kann mehrteilig ausgebildet sein und ein rückseitiges Betätigungsjoch und ein vorderseitiges Stützelement, an welchem der Pneumatikzylinder angreift, umfassen. Bevorzugt ist das Stützelement mit dem Betätigungsjoch verschraubt.The actuating element can be designed in several parts and can comprise a rear actuating yoke and a front support element on which the pneumatic cylinder acts. The support element is preferably screwed to the actuating yoke.
In weiterer Ausgestaltung kann das Betätigungselement C-förmig ausgestaltet sein, wobei die beiden C-Schenkel das Basiselement umgreifen und an beiden C-Schenkeln jeweils eine nach innen ragende Kulissenführung ausgebildet ist, welche mit den Halteelementen derart kooperiert, dass eine Bewegung des Betätigungselements relativ zum Basiselement in eine Bewegung der Halteelemente in Richtung der Freigabeposition oder in Richtung der Halteposition umgesetzt wird. Mit anderen Worten wird über eine solche Kulissenführung, welche in direktem Kontakt mit den Halteelementen, die bevorzugt kugelförmig ausgebildet sind, stehen kann, eine translatorische Bewegung des Betätigungselements quer zur Längsrichtung in eine translatorische Bewegung der Halteelemente in die Aufnahmeaussparung hinein oder aus dieser heraus umgesetzt. Konkret kann dazu die Kulissenführung von außen in Führungsschlitze des Basiselements eingreifen, in welche von der Innenseite der C-Schenkel die Halteelemente ragen.In a further embodiment, the actuating element can be C-shaped, with the two C-legs encompassing the base element and on both C-legs an inwardly projecting link guide is formed, which cooperates with the holding elements in such a way that a movement of the actuating element relative to the Base element is converted into a movement of the holding elements in the direction of the release position or in the direction of the holding position. In other words, a translational movement of the actuating element transversely to the longitudinal direction is converted into a translational movement of the holding elements into or out of the receiving recess via such a link guide, which can be in direct contact with the holding elements, which are preferably spherical. To this end, the link guide can specifically engage from the outside in guide slots of the base element, into which the holding elements protrude from the inside of the C-legs.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Extrudiervorrichtung, welche an einem vorderen Ende eine Öffnung zum definierten Ausbringen von Material aufweist, wobei an einem rückseitigen Ende ein insbesondere quaderförmiger Extruderkopf vorgesehen ist, an welchem Halteaussparungen ausgebildet sind, in welchem korrespondierende Halteelemente eine Halteeinrichtung kraft- und/oder formschlüssig in Eingriff bringbar sind. Mit anderen Worten sind korrespondierend zu den Halteelementen der Halteeinrichtung, welche bevorzugt als Kugeln ausgebildet sind, am Extruderkopf Halteaussparungen vorgesehen, sodass durch den Eingriff der Halteelemente in die Halteaussparungen eine lösbare Verbindung zwischen der Halteeinrichtung und der Extrudiervorrichtung hergestellt werden kann.The object on which the invention is based is also achieved by an extrusion device which has an opening at a front end for the defined discharge of material, with an extruder head, in particular cuboid-shaped, being provided at a rear end, on which holding recesses are formed, in which corresponding holding elements have a holding device are non-positively and / or positively engaged. In other words, retaining recesses are provided on the extruder head corresponding to the retaining elements of the retaining device, which are preferably designed as balls, so that a detachable connection can be established between the retaining device and the extrusion device by engaging the retaining elements in the retaining recesses.
In bevorzugter Ausgestaltung der Extrudiervorrichtung sind auf einander gegenüberliegenden Seiten des Extruderkopfs jeweils zwei Halteaussparungen vorgesehen. Durch die zwei auf einander gegenüberliegenden Seiten angeordneten Halteaussparungen, in denen jeweils ein Halteelement in Eingriff gebracht werden kann, wird eine besonders stabile und einfach lösbare Befestigung an der Halteeinrichtung realisiert.In a preferred embodiment of the extrusion device, two holding recesses are provided on opposite sides of the extruder head. Due to the two holding recesses arranged on opposite sides, in each of which a holding element can be engaged, a particularly stable and easily detachable attachment to the holding device is realized.
In weiterer Ausgestaltung können die Halteaussparungen nach vorne hin offen ausgebildet sein. Konkret können die Halteaussparungen durch Nuten gebildet werden, die sich ausgehend von einem vorderen Ende des Extruderkopfs nach hinten in diesen erstrecken und einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Die Nuten verlaufen dabei bevorzugt nicht durchgängig, sondern enden innerhalb der jeweiligen Seitenfläche des Extruderkopfs in einem Endabschnitt. Dieser kann bevorzugt eine einem Segment einer Kugel entsprechende Hohlkontur besitzen. Durch den kugelförmigen Endabschnitt und die als Kugeln ausgebildete Halteelemente wird der Kopf der Extrudiervorrichtung in Längsrichtung positioniert und eine nach hinten gerichtete Kraft auf die Extrudiervorrichtung ausgeübt, wenn die Haltelemente in dem Endabschnitt in Eingriff gebracht werden. Die Halteaussparungen sind dabei bevorzugt so ausgestaltet, dass der Extruderkopf mit seiner rückseitigen Stirnfläche gegen die rückseitige Fläche der Aufnahmeaussparung des Basiselements der Halteeinrichtung gedrückt wird, wenn die Halteelemente in den korrespondierenden Halteaussparungen in Eingriff gebracht werden. Mit anderen Worten kann der Extruderkopf zwischen der Endbereichen der Nuten und der rückseitigen Fläche der Aufnahmeaussparung verspannt werden, so dass eine flächige Anlage und eine stabile Positionierung in Längsrichtung des Extruderkopfs in dem Basiselement realisiert wird.In a further embodiment, the holding recesses can be designed to be open towards the front. Specifically, the retaining recesses may be formed by grooves extending rearwardly into the extruder head from a front end thereof and having a circular cross-section. The grooves preferably do not run continuously, but instead end in an end section within the respective side surface of the extruder head. This can preferably have a hollow contour corresponding to a segment of a sphere. The spherical end portion and ball retaining elements locate the head of the extruder longitudinally and exert a rearward force on the extruder when the retaining elements are engaged in the end portion. The holding recesses are preferably designed such that the extruder head is pressed with its rear end face against the rear surface of the receiving recess of the base element of the holding device when the holding elements are engaged in the corresponding holding recesses. In other words, the extruder head can be braced between the end regions of the grooves and the rear surface of the receiving recess, so that a flat contact and a stable positioning in the longitudinal direction of the extruder head in the base element is realized.
In weiterer Ausgestaltung kann die Extrudiervorrichtung ein rohrartiges, längliches Extrudergehäuse, welches eine Längsachse definiert, und eine sich im Inneren des Extrudergehäuse erstreckende, drehbar im Extrudergehäuse gelagerte Extruderschnecke aufweisen. Eine solche Extruderschnecke dient dazu, Material von einem hinteren Ende der Extrudiervorrichtung zur Öffnung zum definierten Ausbringen von Material zu fördern. Die Extruderschnecke kann einen zentralen Wellenkörper und ein von diesem nach außen abragendes Spiralprofil besitzen. Das Spiralprofil kann dabei über ihre gesamte Länge eine kontinuierliche Steigung aufweisen. Alternativ kann die Steigung über die Länge variieren, insbesondere können Abschnitte mit unterschiedlichen Steigungen vorgesehen sein. Der Durchmesser des Wellenkörpers kann ebenfalls über die Länge variieren, so dass sich der Abstand zwischen Wellenkörper und der Innenwand des Extrudergehäuses über die Länge verändert. Insbesondere kann sich der Abstand nach vorne hin verringern, so dass das geförderte Material komprimiert wird.In a further embodiment, the extrusion device can have a tubular, elongate extruder housing which defines a longitudinal axis, and an extruder screw which extends inside the extruder housing and is rotatably mounted in the extruder housing. Such an extruder screw is used to convey material from a rear end of the extruder to the opening for the defined discharge of material. The extruder screw can have a central shaft body and a spiral profile projecting outwards from this body. The spiral profile can have a continuous gradient over its entire length. Alternatively, the gradient can vary over the length; in particular, sections with different gradients can be provided. The diameter of the shaft body can also vary over the length, so that the distance between the shaft body and the inner wall of the extruder housing changes over the length. In particular, the distance can decrease towards the front, so that the conveyed material is compressed.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Extrudiervorrichtung, welche ein rohrartiges, längliches Extrudergehäuse, das eine Längsachse definiert, und eine sich im Inneren des Extrudergehäuses erstreckende, drehbar im Extrudergehäuse gelagerte Extruderschnecke aufweist, dadurch gekennzeichnet sein, dass eine Zuführeinrichtung zum Nachführen von Materiali in die Extrudiervorrichtung vorgesehen ist, welche ein Zuführgehäuse aufweist, das radial zur Längsachse von dem Extrudergehäuse abragt und eine insbesondere nach hinten offene Zuführöffnung von Material aufweist, Mit anderen Worten ist vorgesehen, ein weiteres Gehäuse an dem Extrudergehäuse vorzusehen, durch welches rückseitig Material zugeführt werden kann. Die entsprechende Zuführöffnung kann dabei koaxial zu einer korrespondierenden Öffnung einer Druckstation angeordnet werden, wenn sich die Extrudiervorrichtung an der Druckstation befindet. Auf diese Weise kann automatisiert kontinuierlich Material der Extrudiervorrichtung zugeführt werden.According to a further aspect of the present invention, the extrusion device, which has a tubular, elongate extruder housing that defines a longitudinal axis, and an extruder screw that extends inside the extruder housing and is rotatably mounted in the extruder housing, can be characterized in that a feed device for feeding in materiali is provided in the extrusion device, which has a feed housing which protrudes radially to the longitudinal axis from the extruder housing and has a feed opening for material, which is open in particular towards the rear can. The corresponding feed opening can be arranged coaxially to a corresponding opening of a printing station when the extrusion device is located at the printing station. In this way, material can be continuously fed to the extrusion device in an automated manner.
In weiterer Ausgestaltung kann das Zuführgehäuse einen Vorratsraum aufweisen, welcher über eine Durchgangsöffnung mit dem Inneren des Extrudergehäuses verbunden ist, um kontinuierlich Material in das Innere des Extrudergehäuses nachzuführen. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zu Grunde, dass ein Vorratsraum einen gewissen Materialvorrat aufnehmen kann, so dass selbst bei einer Unterbrechung der Materialzufuhr in die Zuführeinrichtung ein Druckvorgang nicht unterbrochen werden muss.In a further embodiment, the feed housing can have a storage space which is connected to the interior of the extruder housing via a through-opening in order to continuously feed material into the interior of the extruder housing. This configuration is based on the consideration that a storage space can accommodate a certain supply of material, so that a printing process does not have to be interrupted even if the supply of material to the supply device is interrupted.
Zum definierten Ausbringen von Material kann jede Extrudiervorrichtung an einem vorderen Ende des Extrudergehäuses eine Düse aufweisen, wobei die Düse insbesondere lösbar am Extrudergehäuse befestigt ist, bevorzugt in dieses eingeschraubt ist. Eine Düse, welche an einem vorderen Ende des Extrudergehäuses angeordnet ist, kann somit die Öffnung zum definierten Ausbringen von Material bilden.For the defined discharge of material, each extrusion device can have a nozzle at a front end of the extruder housing, the nozzle being in particular detachably fastened to the extruder housing, preferably screwed into it. A nozzle, which is arranged at a front end of the extruder housing, can thus form the opening for the defined discharge of material.
Die Düse kann einen Ringbund aufweisen, dessen Außendurchmesser insbesondere größer ist als der Außendurchmesser des Extrudergehäuses. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zu Grunde, dass ein solcher Ringbund in korrespondierende Fixiermittel eingreifen kann, um die Extrudiervorrichtung in ihrem vorderen Endbereich stabil abzustützen.The nozzle can have an annular collar whose outside diameter is in particular larger than the outside diameter of the extruder housing. This configuration is based on the consideration that such an annular collar can engage in corresponding fixing means in order to stably support the extrusion device in its front end area.
Außerdem kann der Extruderkopf eine rückseitige Antriebsöffnung besitzen, aus welcher Kupplungsmittel abragen, um die Extruderschnecke drehfest mit einem Antrieb einer Druckstation zu koppeln, wobei die Antriebsöffnung bevorzugt koaxial zur Drehachse der Extruderschnecke angeordnet ist. Die Extruderschnecke kann auch direkt drehfest mit den Kupplungsmitteln verbunden sein. Bei den Kupplungsmitteln kann es sich um gängige Kupplungselemente handeln, welche formschlüssig und/oder kraftschlüssig eine Verbindung zu einem Antrieb der Druckstation herstellen können. Konkret kann es sich um eine Hälfte einer Zahnkupplung oder einer Klauenkupplung handeln, die bevorzugt drehfest mit der Extruderschnecke verbunden ist.In addition, the extruder head can have a rear drive opening from which coupling means protrude in order to couple the extruder screw in a rotationally fixed manner to a drive of a printing station, the drive opening preferably being arranged coaxially with the axis of rotation of the extruder screw. The extruder screw can also be connected directly to the coupling means in a rotationally fixed manner. The coupling means can be common coupling elements which can establish a connection to a drive of the printing station in a positive and/or non-positive manner. Specifically, it can be one half of a gear coupling or a claw coupling, which is preferably connected to the extruder screw in a torque-proof manner.
Zum Positionieren der Extrudiervorrichtung an einer Halteeinrichtung einer Druckstation oder an einer Halteeinrichtung einer Heizstation oder an einer Halteeinrichtung einer Transporteinheit kann an dem Extruderkopf rückseitig ein Positioniervorsprung, insbesondere ein Positioniervorsprung mit im Wesentlichen sechseckiger Grundfläche, ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann auf der hinteren Stirnfläche des Extuderkopfs ein Positioniervorsprung abragen, welcher in Eingriff in eine korrespondierende Ausnehmung einer Halteeinrichtung gebracht werden kann. Auf diese Weise kann die Extrudiervorrichtung extruderkopfseitig eindeutig an einer solchen Halteeinrichtung positioniert werden. Ein Positioniervorsprung mit im Wesentlichen sechseckiger Grundfläche, wobei die Ecken insbesondere abgerundet ausgebildet sein können, und eine komplementär ausgebildete Ausnehmung an einer Halteeinrichtung verhindert darüber hinaus ein fehlerhaftes, das heißt um die Längsachse verdrehtes Anbringen der Extrudiervorrichtung.To position the extrusion device on a holding device of a printing station or on a holding device of a heating station or on a holding device of a transport unit, a positioning projection, in particular a positioning projection with a substantially hexagonal base, can be formed on the rear of the extruder head. In other words, a positioning projection can protrude from the rear end face of the extruder head and can be engaged in a corresponding recess of a holding device. In this way, the extrusion device can be clearly positioned on such a holding device on the extruder head side. A positioning projection with an essentially hexagonal base area, in which case the corners can in particular be rounded, and a complementary recess on a holding device also prevent incorrect attachment of the extrusion device, ie attachment twisted about the longitudinal axis.
Um die in der Extrudiervorrichtung herrschende Temperatur zu überwachen, können im Extrudergehäuse Aussparungen ausgebildet sein, in welche Temperatursensoren der Heizvorrichtung(en) in Eingriff gebracht werden können. Bevorzugt sind diese Aussparungen als radiale Sackbohrungen ausgebildet. In konkreter Ausgestaltung können mehrere Aussparungen in Längsrichtung beabstandet zueinander angeordnet sein.In order to monitor the temperature prevailing in the extruder device, recesses can be formed in the extruder housing which temperature sensors of the heater(s) can be engaged. These recesses are preferably designed as radial blind holes. In a specific embodiment, a plurality of recesses can be spaced apart from one another in the longitudinal direction.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Druckstation für ein System zum generativen Erzeugen von Bauteilen, insbesondere zum dreidimensionalen Drucken von Bauteilen, wobei die Druckstation derart ausgestaltet ist, dass eine Extrudiervorrichtung zum definierten Ausbringen von Material an dieser lösbar angebracht werden kann, um ein Bauteil generativ zu erzeugen, wobei die Druckstation eine an einem Grundkörper gehaltene Halteeinrichtung wie zuvor beschrieben aufweist. Die Druckstation kann dabei eine Heizvorrichtung zum Temperieren einer angebrachten Extrudiervorrichtung aufweisen.The object on which the invention is based is also achieved by a printing station for a system for the generative production of components, in particular for the three-dimensional printing of components, the printing station being designed in such a way that an extrusion device for the defined dispensing of material can be detachably attached to it, to generatively produce a component, the printing station having a holding device held on a base body as described above. The printing station can have a heating device for tempering an attached extrusion device.
Die Druckstation kann relativ zu einem zu erzeugenden Bauteil verfahrbar sein. Das bedeutet, dass beispielsweise das zu erzeugende Bauteil auf einem ortsfesten Werkstücktisch erzeugt wird und sämtliche Relativbewegungen von der Druckstation ausgeführt werden. Denkbar ist auch, dass einzelne Bewegungsfreiheitsgrade von einem Werkstücktisch oder einer Werkstückhalterung durchgeführt werden und andere Freiheitsgrade von der Druckstation. Gleichermaßen ist denkbar, dass ausschließlich ein Werkstücktisch oder eine Werkstückhalterung relativ zu einer ortsfesten Druckstation verfahren wird. Eine verfahrbare Druckstation kann konkret als Portalsystem ausgebildet sein. Das bedeutet, dass die Druckstation entlang mehrerer translatorischer Achsen verschiebbar ist.The printing station can be moved relative to a component to be produced. This means that, for example, the component to be produced is produced on a stationary workpiece table and all relative movements are carried out by the printing station. It is also conceivable that individual degrees of freedom of movement are carried out by a workpiece table or a workpiece holder and other degrees of freedom by the printing station. It is equally conceivable that only one workpiece table or one workpiece holder is moved relative to a stationary printing station. A movable printing station can specifically be designed as a portal system. This means that the printing station can be moved along a number of translational axes.
Die Druckstation kann ferner Antriebsmittel zum Antreiben der Extruderschnecke einer Extrudiervorrichtung ausweisen, wobei die Antriebsmittel bevorzugt einen Elektromotor umfassen. Ferner kann die Druckstation Kupplungsmittel aufweisen, um die Antriebsmittel mit der Extruderschnecke einer Extrudiervorrichtung drehfest zu koppeln. Darüber hinaus kann die Druckstation Zuführmittel beispielsweise in Form eines Zuführtrichters umfassen, welche ausgebildet und geeignet sind, kontinuierlich Material zum Erzeugen eines Bauteils einer an der Druckstation angebrachten Extrudiervorrichtung zuzuführen.The printing station can also have drive means for driving the extruder screw of an extrusion device, the drive means preferably comprising an electric motor. Furthermore, the printing station can have coupling means in order to couple the drive means to the extruder screw of an extruding device in a torque-proof manner. In addition, the printing station can comprise feed means, for example in the form of a feed funnel, which are designed and suitable for continuously feeding material for producing a component to an extrusion device attached to the printing station.
Ferner wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst durch eine Heizstation für ein System zum generativen Erzeugen von Bauteilen, insbesondere zum dreidimensionalen Drucken von Bauteilen, an welcher eine Extrudiervorrichtung zum definierten Ausbringen von Material lösbar anbringbar ist, und wobei die Heizstation eine Heizvorrichtung zum Aufheizen einer angebrachten Extrudiervorrichtung aufweist, wobei die Heizstation eine an einem Grundkörper gehaltene Halteeinrichtung wie zuvor beschrieben umfasst.Furthermore, the object on which the invention is based is achieved by a heating station for a system for the generative production of components, in particular for the three-dimensional printing of components, to which an extrusion device for the defined dispensing of material can be detachably attached, and the heating station has a heating device for heating an attached Having extrusion device, wherein the heating station comprises a holding device held on a base body as described above.
Die Heizvorrichtung der Druckstation und/oder die Heizvorrichtung der Heizstation können jeweils zwei Heizbacken umfassen, die an einem Grundkörper der Druckstation bzw. der Heizstation gehalten sind und insbesondere translatorisch aufeinander zu und voneinander weg bewegbar sind zwischen einer geöffneten Position, in welcher die Heizbacken so weit voneinander entfernt sind, dass eine Extrudiervorrichtung zwischen den Heizbacken platziert werden kann, und einer geschlossenen Position, in welcher die Heizbacken ein eine Längsrichtung definierenden Aufnahmeraum für eine Extrudiervorrichtung umschließen. Die Heizvorrichtung ist dabei bevorzugt vorderseitig zur jeweiligen Halteeinrichtung angeordnet sein. Mit anderen Worten können die Heizvorrichtungen der Druckstation bzw. der Heizstation so ausgestaltet sein, dass zwei Heizbacken eine zwischen diesen angeordnete Extrudiervorrichtung umschließen und aufheizen können. In konkreter Ausgestaltung können beide Heizbacken relativ zum Grundkörper, insbesondere symmetrisch zueinander bewegbar sein. Das bedeutet, dass in der geöffneten Position der Heizbacken eine Extrudiervorrichtung zwischen diesen platziert werden kann und beide Heizbacken in Richtung der Extrudiervorrichtung bewegt werden, bis sie ihre geschlossene Position erreichen. Gleichzeitig wird insbesondere an der Druckstation die Extrudiervorrichtung durch die Heizbacken fixiert. Eine Bewegung radial zur Längsrichtung ist dadurch ausgeschlossen.The heating device of the printing station and/or the heating device of the heating station can each comprise two heating jaws, which are held on a base body of the printing station or the heating station and can in particular be moved towards and away from each other in a translatory manner between an open position in which the heating jaws are so wide are spaced apart so that an extrusion device can be placed between the heating jaws, and a closed position in which the heating jaws enclose a longitudinally defining receiving space for an extrusion device. The heating device is preferably arranged on the front side of the respective holding device. In other words, the heating devices of the printing station or the heating station can be designed in such a way that two heating jaws can enclose and heat up an extrusion device arranged between them. In a specific embodiment, both heating jaws can be movable relative to the base body, in particular symmetrically to one another. This means that in the open position of the heater jaws an extruder can be placed between them and both heater jaws are moved towards the extruder until they reach their closed position. At the same time, the extrusion device is fixed by the heating jaws, particularly at the printing station. This rules out any movement radially to the longitudinal direction.
Dabei können die Heizvorrichtung der Druckstation und die Heizvorrichtung(en) der Heizstation(en) identisch oder unterschiedlich ausgestaltet sein. Der Aufnahmeraum ist dabei bevorzugt so ausgestaltet, dass er die Extrudiervorrichtung über einen mittleren Längsabschnitt in radialer Richtung vollständig umschließt. Das bedeutet, dass eine Düse an einem vorderen Ende einer Extrudiervorrichtung und ein Extruderkopf an einem hinteren Ende einer Extrudiervorrichtung aus dem Aufnahmeraum herausragen können. Bevorzugt weist der Aufnahmeraum eine im Wesentlichen kreiszylindrische Grundform auf. Die Heizbacken können ferner eine Isolierung aufweisen, so dass nur eine geringe Wärmemenge nach außen verloren geht.The heating device of the printing station and the heating device(s) of the heating station(s) can be configured identically or differently. The receiving space is preferably designed in such a way that it completely encloses the extrusion device over a central longitudinal section in the radial direction. This means that a nozzle at a front end of an extruder and an extruder head at a rear end of an extruder can protrude from the receiving space. The receiving space preferably has an essentially circular-cylindrical basic shape. The heating jaws can also have insulation so that only a small amount of heat is lost to the outside.
Konkret kann jede Heizbacke mehrere Heizelemente tragen, die derart angeordnet sind, dass sie in geschlossener Position der Heizbacken flächig an einer im Aufnahmeraum angeordneten Extrudiervorrichtung anliegen. Somit kann vorgesehen sein, dass die Wärme von den Heizbacken, konkret den Heizelementen, durch flächige Anlage an eine Extrudiervorrichtung, insbesondere einem Extrudergehäuse, übertragen wird.In concrete terms, each heating jaw can carry a plurality of heating elements which are arranged in such a way that, when the heating jaws are in the closed position, they lie flat against an extrusion device arranged in the receiving space. Thus, it can be provided that the heat from the heating jaws, specifically the heating elements, through surface contact with an extru the device, in particular an extruder housing, is transferred.
In jeder Heizbacke können dabei mehrere Heizelemente in Längsrichtung hintereinander angeordnet sein. Auf diese Weise wird erreicht, dass fast über die gesamte Länge einer Extrudiervorrichtung, insbesondere über den Bereich, in welchem sich eine Extruderschnecke befindet, bevorzugt in dem Bereich zwischen einer Zuführöffnung und einer Düse, Wärme von den Heizbacken auf eine Extrudiervorrichtung übertragen wird. Dadurch kann über die Länge einer angebrachten Extrudiervorrichtung eine konstante Temperatur oder ein angestrebtes Temperaturprofil erreicht werden. Bevorzugt sind die Heizelemente der beiden Heizbacken jeweils paarweise einander gegenüberliegend angeordnet. Das bedeutet, dass jedem Heizelement einer Heizbacke in gleicher Lage in Längsrichtung ein Heizelement in der anderen Heizbacke gegenüberliegt.Several heating elements can be arranged one behind the other in the longitudinal direction in each heating jaw. In this way it is achieved that heat is transferred from the heating jaws to an extrusion device over almost the entire length of an extrusion device, in particular over the area in which an extruder screw is located, preferably in the area between a feed opening and a nozzle. This enables a constant temperature or a desired temperature profile to be achieved over the length of an attached extruder. The heating elements of the two heating jaws are preferably arranged in pairs opposite one another. This means that each heating element of one heating jaw is opposite a heating element in the other heating jaw in the same position in the longitudinal direction.
Um eine flächige Anlage an einer zwischen den Heizbacken positionierten Extrudiervorrichtung, insbesondere am Extrudergehäuse, zu realisieren, kann vorgesehen sein, dass die Heizelemente in den Aufnahmeraum hinein und aus dem Aufnahmeraum heraus bewegbar in Heizelementaussparungen der Heizbacken gelagert sind. Durch eine solche bewegliche Lagerung kann eine flächige Anlage der Heizelemente an der Extrudiervorrichtung und damit eine günstige Wärmeübertragung erreicht werden. Ferner können Maßtoleranzen, wie sie an verschiedenen Extrudiervorrichtungen auftreten können, durch eine solche bewegliche Lagerung ausgeglichen werden. Die Heizelementaussparungen können dabei als Vertiefungen in den Heizbacken ausgebildet sein.In order to realize a flat contact with an extrusion device positioned between the heating jaws, in particular on the extruder housing, provision can be made for the heating elements to be mounted in heating element recesses in the heating jaws so that they can move into and out of the receiving space. Such a movable mounting means that the heating elements can lie flat on the extruder device and thus a favorable heat transfer can be achieved. Furthermore, dimensional tolerances, such as can occur on various extrusion devices, can be compensated for by such a movable bearing. The heating element recesses can be designed as depressions in the heating jaws.
In konkreter Ausgestaltung können Federelemente vorgesehen sein, welche die Heizelemente nach innen in den Aufnahmeraum drücken, damit eine flächige Anlage der Heizelemente an einer im Aufnahmeraum angeordneten Extudiervorrichtung gewährleistet ist. Die Federelemente können sich dabei gegen die Heizbacken, insbesondere den Grund der Heizelementaussparungen, und gegen die Heizelemente, insbesondere einen Stützkörper der Heizelemente abstützen.In a specific embodiment, spring elements can be provided which press the heating elements inwards into the receiving space, so that a flat contact of the heating elements with an extrusion device arranged in the receiving space is ensured. The spring elements can be supported against the heating jaws, in particular the base of the heating element recesses, and against the heating elements, in particular a support body of the heating elements.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann mindestens ein, insbesondere jedes Heizelement mehrere um eine in Längsrichtung verlaufende Drehachse drehbar gelagerte Heizsegmente aufweisen, die jeweils eine zum Aufnahmeraum weisende konkave Heizfläche besitzen, welche flächig in Anlage an eine Extrudiervorrichtung bringbar ist. Mit anderen Worten umfasst jedes Heizelement mehrere bewegbare Heizsegmente, die sich aufgrund der bewegbaren Lagerung an der Außenkontur der Extrudiervorrichtung anschmiegen können.According to a preferred embodiment of the invention, at least one, in particular each heating element can have several heating segments rotatably mounted about a longitudinal axis of rotation, which each have a concave heating surface facing the receiving space, which can be brought flatly into contact with an extrusion device. In other words, each heating element comprises a plurality of movable heating segments, which can nestle against the outer contour of the extrusion device due to the movable mounting.
Jedes Heizsegment kann mit einer insbesondere elektrisch beheizbaren Heizpatrone versehen sein, welche bevorzugt in eine Längsbohrung des jeweiligen Heizsegments eingesetzt ist. Somit kann jedes Heizsegment über einen Hohlraum verfügen, in welchen eine Heizpatrone eingesetzt ist. Elektrisch beheizbare Heizpatronen sind im Hinblick auf ihre Temperatur und abgegebene Leistung besonders leicht einzustellen und werden deswegen bevorzugt eingesetzt.Each heating segment can be provided with an in particular electrically heatable heating cartridge, which is preferably inserted into a longitudinal bore of the respective heating segment. Each heating segment can thus have a cavity in which a heating cartridge is inserted. Electrically heatable heating cartridges are particularly easy to adjust in terms of their temperature and output and are therefore the preferred choice.
Zur Realisierung der drehbaren Lagerung der Heizsegmente kann jedes Heizelement eine vordere und eine hintere Lagerungsplatte aufweisen, zwischen welchen die Heizsegmente drehbar gelagert sind. Konkret kann jedes Heizelement mit einem vorderen und einem hinteren Vorsprung in eine korrespondierende Lagerungsbohrung der vorderen bzw. hinteren Lagerungsplatte eingreifen. Die Lagerungsbohrung kann dabei die Lagerungsplatte vollständig durchsetzen. Dadurch wird auf einfache Weise eine drehbare Lagerung der Heizsegmente realisiert. Ferner kann die hintere Lagerungsplatte oder die vordere Lagerungsplatte an eine Zuführplatte angrenzen, in welcher Zuführschlitze für elektrische Leitungen zu den Heizpatronen vorgesehen sind. Bevorzugt erstrecken sich die Zuführschlitze ausgehend von der Drehachse des jeweiligen Heizsegments vom Aufnahmeraum weg. Auf diese Weise können elektrische Leitungen, welche zur Stromversorgung der Heizpatronen erforderlich sind, auf einfache Weise zu den Heizpatronen geführt werden.In order to realize the rotatable mounting of the heating segments, each heating element can have a front and a rear mounting plate, between which the heating segments are rotatably mounted. In concrete terms, each heating element can engage with a front and a rear projection in a corresponding bearing bore of the front and rear bearing plate. The bearing hole can completely penetrate the bearing plate. As a result, a rotatable mounting of the heating segments is implemented in a simple manner. Furthermore, the rear bearing plate or the front bearing plate can adjoin a feed plate in which feed slots for electrical lines to the heating cartridges are provided. The feed slots preferably extend away from the receiving space, starting from the axis of rotation of the respective heating segment. In this way, electrical lines that are required to power the cartridge heaters can be routed to the cartridge heaters in a simple manner.
Nach vorne können die Heizelemente durch eine Grundplatte und nach hinten durch eine Deckplatte begrenzt werden. Die Grundplatte bzw. die Deckplatte können dabei an den Rändern der Heizelementaussparungen anliegen, so dass die Heizelemente in Längsrichtung in den Heizelementaussparungen positioniert werden.The heating elements can be limited at the front by a base plate and at the rear by a cover plate. The base plate or the cover plate can rest against the edges of the heating element cutouts, so that the heating elements are positioned in the longitudinal direction in the heating element cutouts.
In weiterer Ausgestaltung können die hintere Lagerungsplatte und die vordere Lagerungsplatte an einem Stützkörper fixiert, insbesondere mit dem Stützkörper verschraubt sein, der in die Heizelementaussparung der jeweiligen Heizbacke eingesetzt ist. Der Stützkörper kann sich dabei in Querrichtung über das gesamte Heizelement erstrecken und somit quer zur Längsrichtung das Heizelement in der Heizelementaussparung positionieren. Ferner kann der Stützkörper in Längsrichtung zwischen der vorderen Lagerungsplatte und der hinteren Lagerungsplatte angeordnet sein, wobei die vordere und die hintere Lagerungsplatte bevorzugt flächig an dem Stützkörper anliegt. Zum Aufnahmeraum hin kann der Stützkörper eine U-förmige Ausnehmung aufweisen, in der die Heizsegmente angeordnet sind.In a further embodiment, the rear bearing plate and the front bearing plate can be fixed to a support body, in particular screwed to the support body, which is inserted into the heating element recess of the respective heating jaw. The support body can extend in the transverse direction over the entire heating element and thus position the heating element in the heating element recess transverse to the longitudinal direction. Furthermore, the supporting body can be arranged in the longitudinal direction between the front mounting plate and the rear mounting plate, with the front and the rear mounting plate preferably lying flat against the supporting body. Toward the receiving space, the supporting body can have a U-shaped recess in which the heating segments are arranged.
An der vom Aufnahmeraum abgewandten Seite des Stützkörpers können Federn angeordnet sein, über welche der Stützkörper gegen die Heizelementaussparung abgestützt ist. Dadurch wird eine Federkraft über den Stützkörper und die Lagerungsplatten auf die Heizsegmente übertragen, so dass diese mit ihrer konkaven Heizfläche gegen eine eingesetzte Extrudiervorrichtung gedrückt werden, um die Wärme auf diese zu übertragen.Springs can be arranged on the side of the support body facing away from the receiving space, via which the support body is supported against the heating element recess. As a result, a spring force is transmitted to the heating segments via the supporting body and the bearing plates, so that these are pressed with their concave heating surface against an extruding device used in order to transfer the heat to it.
An einem rückseitigen Endbereich der Heizbacken kann jeweils ein Kühlelement angeordnet sein, welches derart ausgebildet ist, dass es in geschlossener Position der Heizbacken flächig an der Extrudiervorrichtung anliegt. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zu Grunde, durch ein Kühlelement im rückseitigen Endbereich der Heizbacken eine thermische Entkopplung vorzunehmen zwischen dem Bereich der Extrudiervorrichtung, in welcher das Material gefördert und aufgeheizt wird, und dem rückseitigen Endbereich, in welchem sich möglicherweise Kupplungsmittel, Lagerungsmittel für die Extruderschnecke und Dichtmittel, Dichtelemente oder dergleichen befinden. Mit anderen Worten wird ein vorderer Bereich der Heizbacken als Heizbereich benutzt und ein rückseitiger Bereich als Kühlbereich. Dadurch kann eine Beschädigung von Komponenten verhindert werden. Dabei ist vorgesehen, dass eine Kühlfläche des Kühlelements in direkten Kontakt mit der Extrudiervorrichtung gebracht werden kann. In konkreter Ausgestaltung kann das Kühlelement einen Durchflusskanal für Kühlwasser aufweisen.A cooling element can be arranged in each case on a rear end region of the heating jaws, which cooling element is designed in such a way that it lies flat against the extrusion device when the heating jaws are in the closed position. This configuration is based on the idea of using a cooling element in the rear end area of the heating jaws to provide thermal decoupling between the area of the extrusion device in which the material is conveyed and heated and the rear end area in which there may be coupling means, bearing means for the extruder screw and sealing means, sealing elements or the like are located. In other words, a front area of the heating jaws is used as a heating area and a rear area as a cooling area. This can prevent damage to components. It is provided that a cooling surface of the cooling element can be brought into direct contact with the extrusion device. In a specific embodiment, the cooling element can have a flow channel for cooling water.
Um die Temperatur in eine zwischen den Heizbacken positionierten Extrudiervorrichtung zu überwachen, kann jede Heizbacke mit Temperatursensoren versehen sein, welche in den Aufnahmeraum ragen. Konkret können jeweils in Längsrichtung zwischen zwei Heizelementen jeweils ein Temperatursensor vorgesehen sein. Wenn sich die Heizbacken in ihrer geschlossenen Position befinden und eine Extrudiervorrichtung umschließen, können diese Temperatursensoren in korrespondierende Aussparungen in der Extrudiervorrichtung eingreifen, so dass eine direkte berührende Messung der Temperatur des Extrudergehäuses möglich ist, woraus auf die Temperatur des Materials innerhalb des Extrudergehäuses zurückgeschlossen werden kann. Die Temperatursensoren können dabei ein Widerstandsthermometer und/oder ein Thermoelement enthalten.In order to monitor the temperature in an extrusion device positioned between the heating jaws, each heating jaw can be provided with temperature sensors which protrude into the receiving space. Specifically, a temperature sensor can be provided in each case in the longitudinal direction between two heating elements. If the heating jaws are in their closed position and enclose an extrusion device, these temperature sensors can engage in corresponding recesses in the extrusion device, so that a direct touching measurement of the temperature of the extruder housing is possible, from which the temperature of the material inside the extruder housing can be deduced . The temperature sensors can contain a resistance thermometer and/or a thermocouple.
Um ein vorderes Ende einer Extrudiervorrichtung in geschlossener Position der Heizbacken zu fixieren, können an einem vorderen Ende der Heizbacken Fixiermittel vorgesehen sein. Konkret kann am vorderen Ende jeder Heizbacke ein Fixierelement angeordnet sein, welches jeweils eine halbkreisförmige, nach innen zum Aufnahmeraum gerichtete Ausnehmung aufweist, in welcher ein korrespondierender Ringbund einer Extrudiervorrichtung, insbesondere einer Düse, in Eingriff bringbar ist, um eine Extrudiervorrichtung in ihrem vorderen Endbereich abzustützen. Durch eine Abstützung am vorderen, düsennahen Endbereich kann insbesondere an der Druckstation eine exakte Positionierung und eine stabile Fixierung einer angebrachten Extrudiervorrichtung erreicht werden.In order to fix a front end of an extrusion device in the closed position of the heating jaws, fixing means can be provided at a front end of the heating jaws. In concrete terms, a fixing element can be arranged at the front end of each heating jaw, which has a semicircular recess directed inwards towards the receiving space, in which a corresponding annular collar of an extrusion device, in particular a nozzle, can be engaged in order to support an extrusion device in its front end region . By supporting the front end area close to the nozzle, an exact positioning and stable fixing of an attached extrusion device can be achieved, particularly at the printing station.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner gelöst durch ein System zum generativen Erzeugen von Bauteilen, insbesondere zum dreidimensionalen Drucken von Bauteilen, mit einer Druckstation wie zuvor beschrieben und mindestens einer Heizstation wie zuvor beschrieben. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, zusätzlich zu einer Druckstation eine Heizstation vorzusehen, an welcher eine Extrudiervorrichtung angebracht werden kann. Dadurch kann bevor die Extrudiervorrichtung an der Druckstation angebracht und zum Erzeugen eines Bauteils verwendet wird, die Extrudiervorrichtung außerhalb der Druckstation vorgeheizt werden. Ein langwieriges Aufheizen an der Druckstation und somit ein temporärer Anlagenstillstand beim Wechsel der Extrudiervorrichtung in der Druckstation kann auf diese Weise vermieden werden. Somit können auf einfache Weise nacheinander beim Erzeugen eines Bauteils verschiedene Extrudiervorrichtungen eingesetzt werden, ohne dass beim Wechseln lange Stillstandzeiten auftreten.The object on which the invention is based is also achieved by a system for the generative production of components, in particular for the three-dimensional printing of components, with a printing station as described above and at least one heating station as described above. This embodiment is based on the idea of providing a heating station in addition to a printing station, to which an extrusion device can be attached. This allows the extruder to be preheated outside of the print station before the extruder is attached to the printing station and used to create a component. In this way, lengthy heating-up at the printing station and thus a temporary plant standstill when changing the extrusion device in the printing station can be avoided. Different extrusion devices can thus be used in a simple manner one after the other when producing a component, without long downtimes occurring when changing.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das System mindestens eine Extrudiervorrichtung wie zuvor beschrieben umfasst. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, dass in dem System mehrere Extrudiervorrichtungen enthalten sind, die für verschiedene Materialien bzw. zum Ausbringen von Material in verschiedenen Abmessungen vorgesehen sind. Wahlweise kann eine dieser Extrudiervorrichtungen an der Druckstation angebracht werden, wenn diese unmittelbar zum Erzeugen eines Bauteils eingesetzt wird.Furthermore, it can be provided that the system comprises at least one extrusion device as described above. This refinement is based on the consideration that the system contains a plurality of extrusion devices which are provided for different materials or for dispensing material in different dimensions. Optionally, one of these extruders can be attached to the printing station when it is used directly to create a component.
In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems kann eine Transporteinrichtung vorgesehen sein, um eine Extrudiervorrichtung zwischen der Druckstation und einer Heizstation zu transportieren. Mit anderen Worten ist vorgesehen, eine Extrudiervorrichtung mit einer entsprechenden Transporteinrichtung automatisch zu transportieren, beispielsweise, wenn sie vorgeheizt einer Heizstation entnommen und an einer Druckstation angebracht werden soll. Konkret kann die Transporteinrichtung ausgebildet sein, eine an dieser angebrachte Extrudiervorrichtung entlang mehrerer Achsen zu verfahren, insbesondere in drei Richtungen translatorisch zu verfahren und/oder um eine Achse zu drehen. Eine solche Transporteinrichtung kann beispielsweise einen mehrarmigen Roboter umfassen. Dieser kann mit einer entsprechenden Positions- und/oder Wegsteuerung ausgestattet sein.In a further embodiment of the system according to the invention, a transport device can be provided in order to transport an extrusion device between the printing station and a heating station. In other words, provision is made for automatically transporting an extrusion device with a corresponding transport device, for example if it is to be removed from a heating station preheated and attached to a printing station. In concrete terms, the transport device can be designed to move an extrusion device attached to it along a number of axes, in particular to move translationally in three directions and/or to rotate about an axis. Such a transport device can, for example, comprise a multi-armed robot. This can be done with a corresponding Be equipped with position and / or path control.
Das System kann ferner mindestens eine Lagerungstation umfassen, an welcher Extrudiervorrichtungen, die gerade nicht benötigt werden und auch nicht aufgeheizt werden müssen, das heißt für einen Druckvorgang vorbereitet werden müssen, gelagert werden können. Ein solche Lagerungsstation kann eine Halteeinrichtung wie zuvor beschrieben umfassen, um eine Extrudiervorrichtung sicher zu halten.The system can also include at least one storage station, at which extruders that are not needed at the moment and also do not have to be heated up, ie that have to be prepared for a printing process, can be stored. Such a storage station may include a holding device as previously described to securely hold an extrusion device.
Ferner können Steuerungsmittel vorgesehen sein, um die einzelnen Komponenten des Systems zu steuern. Diese können separate Steuerungen für die Heizeinrichtung, die Transporteinrichtung und die Druckstation, sowie mögliche Lagerungsstationen umfassen. Ferner können die jeweiligen Komponenten über eine gemeinsame zentrale Systemsteuerung gekoppelt sein. Auf diese Weise kann die Überwachung des gesamten Systems von einem zentralen Leitstand aus erfolgen. Beispielsweise können die Daten, welche die Temperatursensoren der Heizvorrichtungen bereitstellen, zentral überwacht werden und die entsprechenden Heizleistungen der Heizelemente bei Bedarf angepasst werden. Auf diese Weise wird eine einfache Steuerung des gesamten Systems ermöglicht.Furthermore, control means can be provided in order to control the individual components of the system. These can include separate controls for the heating device, the transport device and the printing station, as well as possible storage stations. Furthermore, the respective components can be coupled via a common central system controller. In this way, the entire system can be monitored from a central control station. For example, the data provided by the temperature sensors of the heating devices can be monitored centrally and the corresponding heating outputs of the heating elements can be adjusted if necessary. This enables easy control of the entire system.
Für die weitere Ausgestaltung der Erfindung wird auf die Unteransprüche, sowie auf die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigen:
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1 ein System zum dreidimensionalen Drucken von Bauteilen gemäß der vorliegenden Erfindung; -
2 eine Extrudiervorrichtung desSystems aus 1 in perspektivischer Darstellung; -
3 dieExtrudiervorrichtung aus 2 in einer Längsschnittansicht; -
4 dieExtrudiervorrichtung aus 2 in einer Explosionsdarstellung; -
5 die Druckstation desSystems von 1 mit eingesetzter Extrudiervorrichtung in perspektivischer Darstellung; -
6 dieDruckstation aus 5 ohne eingesetzte Extrudiervorrichtung mit geöffneten Heizbacken in perspektivischer Darstellung; -
7 dieDruckstation aus 5 in einer Explosionsdarstellung; -
8 eine Heizstation desSystems aus 1 mit einer eingesetzten Extrudiervorrichtung in perspektivischer Darstellung; -
9 dieHeizstation aus 8 mit geöffneten Heizbacken; -
10 eine Heizbacke der Heizvorrichtung der Druckstation bzw. der Heizstationen in perspektivischer Darstellung; -
11 dieHeizbacke aus 10 in Explosionsdarstellung; -
12 die Transporteinrichtungdes Systems aus 1 mit einer daran gehaltenen Extrudiervorrichtung in perspektivischer Darstellung; -
13 dieTransporteinrichtung aus 12 in einer anderen perspektivischen Darstellung; -
14 dieTransporteinrichtung aus 12 in Explosionsdarstellung; -
15 eine Lagerungsstationdes Systems aus 1 in perspektivischer Darstellung; -
16 dieLagerungsstation aus 15 in Explosionsdarstellung; -
17 die Druckstation des Systems in detaillierter Ausgestaltung in einer perspektivischen Darstellung; -
18 die Heizbacke der Heizvorrichtung der Druckstation bzw. der Heizstation in detaillierter Ausgestaltung in einer perspektivischen Darstellung; -
19 dieHeizbacke aus 18 in Explosionsdarstellung; -
20 das Heizelement der Heizvorrichtung der Druckstation bzw. der Heizstation in detaillierter Ausgestaltung in einer perspektivischen Darstellung; -
21 das Heizelement aus 20 in Explosionsdarstellung; -
22 eine Halteeinrichtung und eine Extrudiereinheit in detaillierter Ausgestaltung in perspektivischer Darstellung; und -
23 dieHalteeinrichtung aus 22 in Explosionsdarstellung.
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1 a system for three-dimensional printing of components according to the present invention; -
2 an extrusion device of thesystem 1 in perspective view; -
3 theextrusion device 2 in a longitudinal sectional view; -
4 theextrusion device 2 in an exploded view; -
5 the printing station of the system from1 with inserted extrusion device in a perspective view; -
6 the printing station off5 without inserted extrusion device with open heating jaws in a perspective view; -
7 the printing station off5 in an exploded view; -
8th a heating station of thesystem 1 with an inserted extrusion device in a perspective view; -
9 the heating station off8th with open heating jaws; -
10 a perspective view of a heating jaw of the heating device of the printing station or heating stations; -
11 the heating jaw off10 in exploded view; -
12 the transport device of thesystem 1 with an extruder held thereon in a perspective view; -
13 thetransport device 12 in another perspective view; -
14 thetransport device 12 in exploded view; -
15 a storage station of thesystem 1 in perspective view; -
16 thestorage station 15 in exploded view; -
17 the printing station of the system in a detailed configuration in a perspective view; -
18 the heating jaw of the heating device of the printing station or the heating station in a detailed configuration in a perspective view; -
19 the heating jaw off18 in exploded view; -
20 the heating element of the heating device of the printing station or the heating station in a detailed configuration in a perspective view; -
21 the heating element off20 in exploded view; -
22 a holding device and an extrusion unit in a detailed configuration in a perspective view; and -
23 the holdingdevice 22 in exploded view.
Die
Konkret umfasst das System eine Druckstation 2, die in der
Ferner umfasst das System zwei separat von der Druckstation 2 angeordnete Heizstationen 3, welche ausgebildet und geeignet sind, eine Extrudiervorrichtung 1 aufzunehmen und vorzuheizen, wenn diese nicht an der Druckstation 2 angebracht ist. Somit kann eine Extrudiervorrichtung 1 an der Heizstation 3 angebracht und vorgeheizt werden, bevor sie an der Druckstation 2 angebracht wird, um dort ein Bauteil generativ zu erzeugen.Furthermore, the system comprises two
Das System umfasst darüber hinaus zwei Lagerungsstationen 4, die in der
Das in der
Der Grundaufbau der Extrudiervorrichtungen 1 ist in den
Die Extrudiervorrichtung 1 weist ferner eine sich im Inneren des Extrudergehäuses 6 erstreckende drehbar gelagerte Extruderschnecke 9 auf. Wie insbesondere in den
In einem rückseitigen Endbereich weist die Extrudiervorrichtung 1 eine Zuführeinrichtung zum Nachführen von Material auf. Konkret umfasst die Zuführeinrichtung ein Zuführgehäuse 12, welches radial zur Längsachse X von dem Extrudergehäuse 6 abragt und eine nach hinten offene Zuführöffnung 13 für Material aufweist. Das Zuführgehäuse 12 bildet dabei einen Vorratsraum 14, welcher über eine Durchgangsöffnung 15 mit dem Inneren des Extrudergehäuses 6 verbunden ist, so dass kontinuierlich Material in das Innere des Extrudergehäuses 6 nachgeführt werden kann.In a rear end area, the
Die Extruderschnecke 9 ist im Extruderkopf 8 drehbar gelagert. Rückseitig besitzt der Extruderkopf eine Antriebsöffnung 16, aus welcher eine Hälfte 17a einer Zahnkupplung 17 abragt. Mit dieser Hälfte der Zahnkupplung 17 ist die Extruderschnecke 9 drehfest verbunden.The extruder screw 9 is rotatably mounted in the
Ferner ist an dem Extruderkopf 8 rückseitig ein Positioniervorsprung 18 mit im Wesentlichen sechseckiger Grundfläche vorgesehen. Die Ecken der sechseckigen Grundfläche sind dabei abgerundet ausgebildet.Furthermore, a
In den
Ferner umfasst die Druckstation 2 eine Aufnahme für eine Extrudiervorrichtung, sowie eine Heizvorrichtung 20 zum Temperieren einer angebrachten Extrudiervorrichtung 1.Furthermore, the
In der in der
Ferner sind Antriebsmittel vorgesehen, um die Extruderschnecke 9 einer eingesetzten Extrudiervorrichtung 1 in eine Drehbewegung zu versetzen. Dazu ist, wie in
Der Grundaufbau einer Heizstation 3 ist in den
Sowohl die Druckstation 2 als auch beide Heizstationen 3 besitzen jeweils eine Heizvorrichtung 24. Die Heizvorrichtungen 24 der Druckstation 2 und der Heizstation 3 sind vorliegend identisch ausgebildet.Both the
Jede Heizvorrichtung 24 umfasst jeweils zwei Heizbacken 25a, 25b, die an dem jeweiligen Grundkörper 19 der Druckstation 2 bzw. dem Grundkörper 23 der jeweiligen Heizstationen 3 gehalten sind. Die beiden Heizbacken 25a, 25b sind aufeinander zu und voneinander weg bewegbar zwischen einer geöffneten Position und einer geschlossenen Position. In der geöffneten Position, wie sie beispielsweise in
Der Grundaufbau der Heizbacken 25a, 25b ist in den
Um eine flächige Anlage an einer in den Aufnahmeraum eingesetzten Extrudiervorrichtung 1 zu gewährleisten, sind die Heizelemente 26 in den Aufnahmeraum hinein und aus dem Aufnahmeraum heraus bewegbar in Heizelementaussparungen 27 der Heizbacken 25a, 25b gelagert.In order to ensure a flat contact with an
In einem rückseitigen Endbereich der Heizbacken 25a, 25b ist jeweils ein Kühlelement 28 angeordnet. Dieses ist derart ausgebildet, dass es in geschlossener Position der Heizbacken 25a, 25b flächig an der Extrudiervorrichtung 1 anliegt. Auf diese Weise findet bei einer eingesetzten Extrudiervorrichtung 1 eine thermische Entkopplung zwischen einem vorderen Bereich der Extrudiervorrichtung 1 und einem rückseitigen Endbereich, in welchem sich Antriebselemente, Dichtungen etc. befinden können, statt.A
An einem vorderen Ende der Heizbacken 25a, 25b sind Fixiermittel vorgesehen, um ein vorderes Ende einer Extrudiervorrichtung 1 in geschlossener Position der Heizbacken 25a, 25b zu fixieren. Konkret ist am vorderen Ende jeder Heizbacke 25a, 25b ein Fixierelement 29 angebracht. Dieses weist in der in den
Die konkrete Ausgestaltung der Heizbacken 25a, 25b und der Heizelemente 26 sowie des Kühlelements 28 kann den
In den
Ferner weist jedes Heizelement 26 eine vordere Lagerungsplatte 38 und eine hintere Lagerungsplatte 39 auf, zwischen welchen die Heizsegmente 34 drehbar gelagert sind. Konkret greift jedes Heizelement 34 mit einem vorderen Vorsprung 40 und einem hinteren Vorsprung 41 in die korrespondierende Lagerungsbohrung 42 der vorderen bzw. der hinteren Lagerungsplatte 38, 39 ein.Furthermore, each
An die hintere Lagerungsplatte 39 grenzt vorliegend an eine Zuführplatte 43 an, in welcher Zuführschlitze 44 für elektrische Leitungen 45 zu den Heizpatronen 37 verlaufen. Die Zuführschlitze 44 erstrecken sich dabei ausgehend von der Drehachse des jeweiligen Heizsegments 34 vom Aufnahmeraum weg und parallel zueinander.In the present case, the
Nach vorne wird jedes Heizelement 26 durch eine Grundplatte 46 und nach hinten durch eine Deckplatte 47 begrenzt. Die Lagerungsplatten 38, 39, die Zuführplatte 43 und die Grundplatte 46 sowie die Deckplatte 47 sind an einem Stützkörper 48 mit einer im Wesentlichen halbkreisförmigen Durchgangsausnehmung 49 verschraubt. Auf diese Weise bildet jedes Heizelement 26 eine Baueinheit.Each
Auf der vom Aufnahmeraum abgewandten Seite des Stützkörpers 48 sind Federn 50 angeordnet, über welche der Stützkörper 48 gegen den Grund der Heizelementaussparung 27 abgestützt ist. Auf diese Weise wird das Heizelement 26 mit einer definierten Kraft gegen eine in den Aufnahmeraum eingesetzte Extrudiervorrichtung 1 gedrückt, so dass eine flächige Anlage der Heizsegmente 34 über ihre Heizfläche 35 an dem Extrudergehäuse 6 einer eingesetzten Extrudiervorrichtung 1 sichergestellt ist.
An einem rückseitigen Endbereich der Heizbacken 25a, 25b ist jeweils ein Kühlelement 28 vorgesehen, welches einen Durchflusskanal für Kühlwasser aufweist.A
Zwischen dem Kühlelement 28 und dem benachbarten Heizelement 26 sowie zwischen den Heizelementen 26 ist jeweils ein Sensorelement 51 zur Messung einer Temperatur angeordnet. Dieses umfasst einen Temperatursensor 52, welcher in den Aufnahmeraum ragt, um die Temperatur einer eingesetzten Extrudiervorrichtung 1 zu messen. Dazu sind im Extrudergehäuse 6 der Extrudiervorrichtungen 1 als radiale Sackbohrungen 53 ausgebildete Aussparungen zur Aufnahme des jeweiligen Temperatursensors 52 vorgesehen.A
Sowohl die Druckstation 2 als auch jede Heizstation 3 und jede Lagerungsstation 4 besitzt ferner eine Halteeinrichtung 54, um den hinteren Endbereich, insbesondere den Kopf 8 einer Extrudiervorrichtung 1 lösbar zu fixieren. Der exakte Aufbau der Halteeinrichtung 54 ist in den
Die Halteeinrichtung 54 besitzt ein ortsfestes quaderförmiges Basiselement 55, welches eine zentrale Aufnahmeaussparung 56 für den Extruderkopf 8 einer Extrudiervorrichtung 1 aufweist. Die Aufnahmeaussparung 56 ist zu zwei Seiten des Basiselements 55, vorliegend zu einer Vorderseite und zu einer angrenzenden Seite hin offen.The holding
Ferner besitzt die Halteeinrichtung 54 insgesamt vier als Kugeln ausgebildete Halteelemente 57. Die Halteelemente 57 sind jeweils paarweise auf einander gegenüberliegenden Seiten der Aufnahmeaussparung 56 im Basiselement 55 angeordnet. Dazu sind im Basiselement 55 insgesamt vier Durchgangsbohrungen 58 ausgebildet, die sich von zwei Seiten der Aufnahmeaussparung 56 nach außen erstrecken. Nach innen, d.h. zur Aufnahmeaussparung 56 hin, sind die Durchgangsbohrungen 58 verjüngt ausgebildet, um zu verhindern, dass die als Kugeln ausgebildeten Halteelemente 57 vollständig in die Aufnahmeaussparung 56 hinein austreten können.Furthermore, the holding
Die Halteelemente 57 sind zwischen einer Freigabeposition und einer Halteposition bewegbar. In ihrer Freigabeposition sind die Halteelemente 57 so weit aus der Aufnahmeaussparung 56 heraus bewegt, dass eine Extrudiervorrichtung 1 in die Aufnahmeaussparung 56 eingesetzt oder aus dieser entnommen werden kann. In der Halteposition ragen die Halteelemente 57 so weit in die Aufnahmeaussparung 56 hinein, dass eine in diese eingesetzte Extrudiervorrichtung 1 formschlüssig gehalten wird. Dazu sind am Extruderkopf 8 der Extrudiervorrichtung 1 Halteaussparungen 59 ausgebildet. In diesen sind die Halteelemente 57 formschlüssig in Eingriff bringbar. In konkreter Ausgestaltung sind die Halteaussparungen 59 nach vorne offen und werden durch Nuten 60 gebildet, welche einen einem Segment eines Kreises entsprechenden Querschnitt aufweisen. Die Nuten 60 erstrecken sich von einem vorderen Ende des Extruderkopfs 8 nach hinten. Sie enden innerhalb der jeweiligen Seitenfläche des Extruderkopfs 8 in einem Endabschnitt 61, welcher eine einem Segment einer Kugel entsprechende Hohlkontur besitzt.The holding
Das Basiselement 55 der Halteeinrichtung 54 besitzt eine Positionieraussparung 62 zum Positionieren einer in die Aufnahmeaussparung 56 eingesetzten Extrudiervorrichtung 1. Diese ist vorliegend an der Rückseite der Aufnahmeaussparung 56 ausgebildet, besitzt einen im Wesentlichen sechseckigen Querschnitt und durchsetzt das Basiselement 55 zur Rückseite hin vollständig. In diese Positionieraussparung 62 kann der Positioniervorsprung 18 der Extrudiervorrichtung 1 eingesetzt werden.The
Die Halteeinrichtung 54 umfasst ferner ein Betätigungselement 63, welches vorliegend mehrteilig ausgebildet ist und ein rückseitiges Betätigungsjoch 64 und ein vorderseitiges Stückelement 65 umfasst. Das Betätigungsjoch 64 ist dabei mit dem Stützelement 65 verschraubt.The holding
Das Betätigungselement 63 ist relativ zum Basiselement 55 verschiebbar, um die Halteelemente 57 zwischen ihrer Freigabeposition und ihrer Halteposition zu bewegen. Die Halteeinrichtung umfasst ferner einen Pneumatikzylinder 66, welcher vorgesehen ist, das Betätigungselement 63 relativ zum Basiselement 55 zu bewegen. Der Kolben des Pneumatikzylinders 66 ist dazu fest mit dem Basiselement 63, konkret mit dem Stützelement 65 verbunden.The actuating
Konkret ist das Betätigungselement 63 C-förmig ausgestaltet. Die beiden C-Schenkel 67a, 67b umgreifen dabei das Basiselement 55. An beiden C-Schenkeln 67a, 67b ist jeweils eine nach innen ragende Kulissenführung 68 ausgebildet. Diese greift in entsprechende Führungsschlitze 69, welche die Durchgangsbohrungen 58 durchsetzen und in welche die Halteelemente 57 ragen, ein.Specifically, the
Auf diese Weise kooperiert das Betätigungselement 63 mit den Halteelementen 57 derart, dass eine Bewegung des Betätigungselements 63 relativ zum Basiselement 55 in eine Bewegung der Halteelemente 57 in Richtung der Freigabeposition oder in Richtung der Halteposition umgesetzt wird. Die entsprechenden Schrägen 70 der Kulissenführung 68 sind dabei - wie in
Die
Zum Halten der Extrudiervorrichtung 1 an der Transporteinrichtung 5 sind entsprechende Greifmittel vorgesehen. In der in den
In den
Das System umfasst ferner in den Figuren nicht dargestellte Steuerungsmittel. Diese können beispielsweise eine zentrale Systemsteuerung und/oder dezentrale Steuerungseinheiten an den Heizstationen 3, der Druckstation 2 und der Transporteinrichtung 5 beinhalten.The system also includes control means not shown in the figures. These can include, for example, a central system control and/or decentralized control units at the
Soll während eines Druckvorgangs eine in der Druckstation 2 angeordnete Extrudiervorrichtung 1 gewechselt werden, so kann die an der Druckstation 2 neu anzubringende Extrudiervorrichtung 1 zunächst der Lagerungsstation 4 entnommen werden. Konkret wird dazu die Transporteinrichtung 5 vor der Lagerungsstation 4 positioniert, so dass die obere Greifeinrichtung 71 und die untere Greifeinrichtung 72 die Extrudiervorrichtung 1 greifen können.If an
Sobald die Extrudiervorrichtung 1 an der Transporteinrichtung 5 angebracht ist, kann die Halteeinrichtung 54 der Lagerungsstation 4 angesteuert werden. Konkret wird das Betätigungselement 63 mittels des Pneumatikzylinders 66 relativ zum Basiselement 55 bewegt, so dass die Halteelemente 57 über die Kulissenführung 68 von ihrer Halteposition in ihre Freigabeposition bewegt werden. Auf diese Weise kann die Extrudiervorrichtung 1 von der Lagerungsstation 4 getrennt werden.As soon as the
Die Transporteinrichtung 5 wird dann vor einer Heizstation 3 derart positioniert, dass die Halteeinrichtung 54 der Heizstation 3 die Extrudiervorrichtung 1 greifen kann. Dazu wird die Extrudiervorrichtung 1 so zwischen den in ihrer geöffneten Position befindlichen Heizbacken 25a, 25b positioniert, dass der Positioniervorsprung 18 des Extruderkopfs 8 in der Positionieraussparung 62 des Basiselements 55 in Eingriff gebracht wird. Zum Greifen wird dann das Betätigungselement 63 der Halteeinrichtung 54 der Heizstation 3 relativ zum Basiselement 55 bewegt, so dass die als Kugeln ausgebildeten Halteelemente 57 in ihre Halteposition bewegt werden und dabei in Eingriff in die Halteaussparungen 59 der Extrudiervorrichtung 1 kommen. Durch die Ausgestaltung der Endabschnitte 61 der Nuten 60 wird eine Kraft in rückwärtiger Richtung auf die Extrudiervorrichtung 1 aufgebracht, so dass der Extruderkopf 8 zwischen den Halteelementen 57 und dem Grund der Aufnahmeaussparung 56, welcher eine Anschlagfläche für den Extruderkopf 8 bildet, verspannt wird.The
In einem nächsten Schritt werden die obere Greifeinrichtung 71 und die untere Greifeinrichtung 72 der Transporteinrichtung 5 außer Eingriff von der Extrudiervorrichtung 1 gebracht, bevor die Transporteinrichtung 5 von der Heizstation 3 wegbewegt wird.In a next step, the upper
Anschließend werden die Heizbacken 25a, 25b aufeinander zu bewegt, so dass sie ihre geschlossene Position einnehmen. Dabei umschließen die Heizbacken 25a, 25b die Extrudiervorrichtung 1 in einem mittleren Längsbereich vollständig.The
Wenn die Heizbacken 25a, 25b in ihre geschlossene Position gebracht werden, bewegen sich die Heizsegmente 34 um ihre jeweilige Drehachse derart, dass ihre Heizfläche 35 flächig in Anlage an das Extrudergehäuse 6 kommt. Gleichzeitig erfolgt durch die Federn 50 ein Anpressen der Heizsegmente 34 an das Extrudergehäuse 6, so dass eine flächige Anlage gewährleistet ist.When the
Die Extrudiervorrichtung 1 kann nun zwischen den beiden Heizbacken 25a, 25b auf eine bestimmte Betriebstemperatur aufgeheizt werden. Dazu werden die Heizpatronen 37, welche sich in entsprechenden Längsbohrungen 36 der Heizsegmente 34 befinden, mit elektrischer Leistung versorgt, so dass sich deren Temperatur erhöht. Gleichzeitig wird das rückseitig in den Heizbacken angeordnete Kühlelement 28 mit Kühlwasser versorgt, so dass eine Beschädigung des rückseitigen Endbereichs der Extrudiervorrichtung 1 infolge hoher Temperaturen ausgeschlossen werden kann, da eine thermische Entkopplung stattfindet.The
Wenn die Heizbacken 25a, 25b aufeinander zu bewegt werden, kommen automatisch die Temperatursensoren 52 in Eingriff in die korrespondierenden Sackbohrungen 53 im Extrudergehäuse 6. Dadurch kann die Temperatur des Extrudergehäuses 6 und damit indirekt die Temperatur im Inneren des Extrudergehäuses 6 erfasst werden.When the
Beim Erreichen eines bestimmten Temperaturniveaus kann die Extrudiervorrichtung 1 der Heizstation 3 entnommen werden und in die Druckstation 2 eingesetzt werden. Dazu werden zunächst die Heizbacken 25a, 25b von ihrer geschlossenen Position in ihre geöffnete Position bewegt, so dass die obere Greifeinrichtung 71 und die untere Greifeinrichtung 72 der Transporteinrichtung 5 die Extrudiervorrichtung 1 greifen können. Anschließend werden die Halteelemente 57 der Halteeinrichtung 54 der Heizstation 3 in ihre Freigabeposition gebracht, so wie dies bereits im Zusammenhang mit der Lagerungsstation 4 beschrieben wurde.When a certain temperature level is reached, the extruding
Die Transporteinrichtung 5 mit der an dieser befestigten Extrudiervorrichtung 1 kann nun vor die Druckstation 2 verfahren werden. In gleicher Weise wie zuvor beim Anbringen der Extrudiervorrichtung 1 an der Heizstation 3 beschrieben, kann nunmehr die Extrudiervorrichtung 1 an der Druckstation 2 befestigt werden. Konkret bedeutet dies, dass zunächst die Halteelemente 57 der Halteeinrichtung 54 der Druckstation 2 in ihre Halteposition gebracht werden, so dass die Extrudiervorrichtung 1 an ihrem rückseitigen Ende bereits an der Druckstation 2 gehalten wird.The
Anschließend werden die obere Greifeinrichtung 71 und die untere Greifeinrichtung 72 der Transporteinrichtung 5 gelöst, bevor die Transporteinrichtung 5 von der Druckstation 2 wegbewegt wird. Danach können die Heizbacken 25a, 25b der Heizvorrichtung der Druckstation 2 in ihre geschlossene Position gebracht werden, so dass die Heizflächen 35 in der gleichen Weise wie zuvor bereits beschrieben an dem Extrudergehäuse 6 in Anlage kommen. Wenn die Heizbacken 25a, 25b ihre geschlossene Position erreichen, kommt gleichzeitig der Ringbund 31 der Düse 7 in Eingriff mit Ausnehmungen 30 der beiden Fixierelemente 29. Auf diese Weise wird die Extrudiervorrichtung 1 auch am vorderen Ende abgestützt.Then the upper
Der Druckvorgang kann nun fortgesetzt werden. Die Heizelemente 26, welche in den Heizbacken 25a, 25b der Druckstation 2 angeordnet sind, temperieren dabei die Extrudiervorrichtung 1, so dass die entsprechende Betriebstemperatur aufrechterhalten wird. Gleichzeitig führt das Kühlelement 28 zu einer thermischen Entkopplung des rückseitigen Endbereichs der Extrudiervorrichtung 1.Printing can now be continued. The
Durch das dargestellte erfindungsgemäße System können die Stillstandzeiten beim Wechsel der Extrudiervorrichtung 1 in der Druckstation 2 deutlich reduziert werden, da die Extrudiervorrichtung 1 vor dem Anbringen an der Druckstation 2 in der Heizstation 3 bereits auf ihre Betriebstemperatur aufgeheizt wird, so dass ein zeitaufwendiges Aufheizen in der Druckstation 2 entfällt.The system according to the invention shown can significantly reduce downtimes when changing the
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Extrudiervorrichtungextrusion device
- 22
- Druckstationprinting station
- 33
- Heizstationheating station
- 44
- Lagerungsstationstorage station
- 55
- Transporteinrichtungtransport device
- 66
- Extrudergehäuseextruder body
- 77
- Düsejet
- 88th
- Extruderkopfextruder head
- 99
- Extruderschneckeextruder screw
- 1010
- Wellenkörpershaft body
- 1111
- Spiralprofilspiral profile
- 1212
- Zuführgehäusefeeder housing
- 1313
- Zuführöffnungfeed opening
- 1414
- Vorratsraumpantry
- 1515
- Durchgangsöffnungpassage opening
- 1616
- Antriebsöffnungdrive opening
- 1717
- Zahnkupplunggear coupling
- 17a, 17b17a, 17b
- Hälfte der Zahnkupplunghalf of the gear coupling
- 1818
- Positioniervorsprungpositioning projection
- 1919
- Grundkörperbody
- 2020
- Zuführtrichterfeed hopper
- 2121
- Antriebsmotordrive motor
- 2222
- Antriebsgehäusedrive housing
- 2323
- Grundkörperbody
- 2424
- Heizvorrichtungheating device
- 25a, 25b25a, 25b
- Heizbackeheating jaw
- 2626
- Heizelementheating element
- 2727
- Heizelementaussparungheating element recess
- 2828
- Kühlelementcooling element
- 2929
- Fixierelementfixing element
- 3030
- Ausnehmungrecess
- 3131
- Ringbundring collar
- 3232
- Heizbackengehäuseheating jaw housing
- 3333
- Abdeckblechcover plate
- 3434
- Heizsegmentheating segment
- 3535
- Heizflächeheating surface
- 3636
- Längsbohrunglongitudinal bore
- 3737
- Heizpatronecartridge heater
- 3838
- vordere Lagerungsplattefront storage panel
- 3939
- hintere Lagerungsplatterear storage plate
- 4040
- vorderer Vorsprungfront protrusion
- 4141
- hinterer Vorsprungrear protrusion
- 4242
- Lagerungsbohrungbearing bore
- 4343
- Zuführplattefeed plate
- 4444
- Zuführschlitzfeed slot
- 4545
- elektrische Leitungelectrical line
- 4646
- Grundplattebase plate
- 4747
- Deckplattecover plate
- 4848
- Stützkörpersupporting body
- 4949
- Durchgangsausnehmungthrough hole
- 5050
- Federnfeathers
- 5151
- Sensorelementsensor element
- 5252
- Temperatursensortemperature sensor
- 5353
- Sackbohrungblind hole
- 5454
- Halteeinrichtungholding device
- 5555
- Basiselementbase element
- 5656
- Aufnahmeaussparungrecording recess
- 5757
- Halteelementholding element
- 5858
- Durchgangsbohrungthrough hole
- 5959
- Halteaussparungholding recess
- 6060
- Nutgroove
- 6161
- Endabschnittend section
- 6262
- Positionieraussparungpositioning recess
- 6363
- Betätigungselementactuator
- 6464
- Betätigungsjochoperating yoke
- 6565
- Stützelementsupport element
- 6666
- Pneumatikzylinderpneumatic cylinder
- 67a, 67b67a, 67b
- C-SchenkelC leg
- 6868
- Kulissenführunglink guide
- 6969
- Führungsschlitzguide slot
- 7070
- Schrägeoblique
- 7171
- obere Greifeinrichtungupper gripping device
- 7272
- untere Greifeinrichtunglower gripping device
- 7373
- Grundkörperbody
- 7474
- Grundkörperbody
Claims (29)
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-
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-
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified | ||
R207 | Utility model specification |