DE202022101081U1

DE202022101081U1 - Heizvorrichtung, Heizelement, Druckstation, Heizstation, sowie System zum generativen Erzeugen von Bauteilen

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Publication number: DE202022101081U1
Application number: DE202022101081.1U
Authority: DE
Original assignee: Grunewald GmbH and Co KG
Current assignee: Grunewald GmbH and Co KG
Priority date: 2022-02-25
Filing date: 2022-02-25
Publication date: 2023-06-23
Anticipated expiration: 2032-02-26
Also published as: WO2023160985A1

Abstract

Heizvorrichtung (24) zum Aufheizen und/oder Temperieren einer länglichen Komponente, insbesondere einer Extrudiervorrichtung (1) für ein System zum generativen Erzeugen von Bauteilen, bevorzugt für ein System zum dreidimensionalen Drucken von Bauteilen, mit zwei Heizbacken (25a, 25b), die an einem Grundkörper (19, 23) gehalten sind und insbesondere translatorisch aufeinander zu und voneinander weg bewegbar sind zwischen einer geöffneten Position, in welcher die Heizbacken (25a, 25b) so weit voneinander entfernt sind, dass die Komponente zwischen den Heizbacken (25a, 25b) platziert werden kann, und einer geschlossenen Position, in welcher die Heizbacken (25a, 25b) einen eine Längsrichtung definierenden Aufnahmeraum für eine Komponente umschließen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung zum Aufheizen und/oder Temperieren einer länglichen Komponente, insbesondere einer Extrudiervorrichtung für ein System zum generativen Erzeugen von Bauteilen, bevorzugt für ein System zum dreidimensionalen Drucken von Bauteilen. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Heizelement für eine solche Heizvorrichtung. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Druckstation und eine Heizstation, sowie ein System zum generativen Erzeugen von Bauteilen.
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.
Um ein Austreten des Materials in einem zähflüssigen Aggregatzustand zuverlässig vornehmen zu können, ist eine exakte Temperierung einer Extrudiervorrichtung notwendig. Dazu kann es erforderlich sein, ein bestimmtes Temperaturprofil über die Länge der Extrudiervorrichtung einzuhalten. Gleichzeitig kann es erforderlich sein, während eines Druckvorgangs nacheinander verschiedene Vorrichtungen zum Ausbringen von Material einzusetzen, insbesondere wenn das Material oder die Abmessung des austretenden Materials variiert werden sollen.
Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Heizvorrichtung zum Aufheizen und/oder Temperieren einer länglichen Komponente, insbesondere einer Extrudiervorrichtung für ein System zum generativen Erzeugen von Bauteilen, bevorzugt für ein System zum dreidimensionalen Drucken von Bauteilen, zu schaffen, welche einfach zu handhaben ist und gleichzeitig ein präzises Temperieren ermöglicht.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist diese Aufgabe bei einer Heizvorrichtung der zuvor genannten Art dadurch gelöst, dass diese zwei Heizbacken besitzt, die an einem Grundkörper 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 Komponente zwischen den Heizbacken platziert werden kann, und einer geschlossenen Position, in welcher die Heizbacken einen in eine Längsrichtung definierenden Aufnahmeraum für eine Komponente umschließen.
Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, dass zwei Heizbacken in ihrer geschlossenen Position eine zwischen diesen angeordnete längliche Komponente umschließen und aufheizen können. Gleichzeitig kann die längliche Komponente auf einfache Weise zwischen den beiden Heizbacken positioniert werden.
In weiterer Ausgestaltung können beide Heizbacken relativ zum Grundkörper insbesondere symmetrisch zueinander bewegbar sein. Das bedeutet, dass in der geöffneten Position der Heizbacken eine Komponente, insbesondere eine Extrudiervorrichtung, zwischen diesen platziert werden kann und beide Heizbacken in Richtung der Komponente bewegt werden, bis sie ihre geschlossene Position erreichen. Gleichzeitig kann dadurch die Komponente durch die Heizbacken fixiert werden, so dass eine Bewegung radial zur Längsrichtung ausgeschlossen werden kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe bei einer Heizvorrichtung, welche einen eine Längsrichtung definierenden Aufnahmeraum für eine Komponente umschließt oder umschließen kann, dadurch gelöst, dass mehrere Heizelemente vorgesehen sind, die derart angeordnet sind, dass sie flächig an einer im Aufnahmeraum angeordneten Komponente anliegen. Somit kann vorgesehen sein, dass die Wärme von den Heizbacken, konkret den Heizelementen, durch flächige Anlage auf eine Komponente, insbesondere auf eine Extrudiervorrichtung, die in dem Aufnahmeraum angeordnet ist, übertragen wird.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Heizelement für eine solche Heizvorrichtung.
In weiterer Ausgestaltung können mehrere Heizelemente in Längsrichtung hintereinander angeordnet sein. Ferner können jeweils die Heizelemente paarweise einander gegenüberliegend bezogen auf die Längsrichtung angeordnet sein. Insbesondere kann - wenn die Heizvorrichtung zwei Heizbacken umfasst - jede Heizbacke mehrere Heizelemente in Längsrichtung aufweisen. Auf diese Weise wird erreicht, dass fast über die gesamte Länge einer Komponente, insbesondere einer Extrudiervorrichtung, bevorzugt über den Bereich, in welchem sich eine Extruderschnecke befindet, Wärme von den Heizbacken auf die Komponente 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 Element in der anderen Heizbacke gegenüberliegt.
Um eine flächige Anlage an einer im Aufnahmeraum positionierten Komponente, insbesondere einer Extrudiervorrichtung, zu realisieren, kann vorgesehen sein, dass die Heizelemente in den Aufnahmeraum hinein und aus dem Aufnahmeraum heraus bewegbar in Heizelementaussparungen der Heizvorrichtung, insbesondere von Heizbacken der Heizvorrichtung gelagert sind. Durch eine solche bewegliche Lagerung kann eine flächige Anlage der Heizelemente an der Komponente, insbesondere an einer 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 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.
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 Komponente bringbar ist. Mit anderen Worten umfasst jedes Heizelement mehrere bewegbare Heizsegmente, die sich aufgrund der bewegbaren Lagerung an der Außenkontur einer länglichen Komponente anschmiegen können.
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.
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.
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.
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.
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 im Aufnahmeraum platzierte Komponente gedrückt werden, um die Wärme auf diese zu übertragen.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe bei einer Heizvorrichtung, welche einen eine Längsrichtung definierenden Aufnahmeraum für eine Komponente aufweist, dadurch gelöst, dass in einem rückseitigen Endbereich des Aufnahmeraums mindestens ein, insbesondere zwei einander gegenüberliegende Kühlelemente derart angeordnet sind, dass sie flächig an einer im Aufnahmeraum angeordneten Komponente anliegen oder in Anlage bringbar sind.
Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zu Grunde, durch ein Kühlelement im rückseitigen Endbereich des Aufnahmeraums eine thermische Entkopplung vorzunehmen zwischen dem Bereich einer im Aufnahmeraum platzierten 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 Heizvorrichtung 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 eingesetzten Komponente gebracht werden kann. In konkreter Ausgestaltung kann das Kühlelement einen Durchflusskanal für Kühlwasser aufweisen.
Besitzt die Heizvorrichtung zwei Heizbacken, die, wie zuvor beschrieben, zwischen einer geöffneten Position und einer geschlossenen Position bewegbar sind, so weist bevorzugt jede Heizbacke eine Kühlelementaussparung auf, in welche jeweils ein Kühlelement eingesetzt ist.
Um die Temperatur in einer zwischen den Heizbacken positionierten Komponente zu überwachen, kann die Heizvorrichtung 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 längliche Komponente umschließen, können diese Temperatursensoren in korrespondierende Aussparungen in der Komponente eingreifen, so dass eine direkte berührende Messung der Temperatur der Komponente, insbesondere einer Extrudiervorrichtung, 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.
Um ein vorderes Ende einer länglichen Komponente 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 Komponente, insbesondere einer Extrudiervorrichtung, bevorzugt einer Düse, in Eingriff bringbar ist, um eine Komponente 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 Komponente erreicht werden.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Druckstation für ein System zum generativen Erzeugen von Bauteilen, insbesondere für ein System zum dreidimensionalen Drucken von Bauteilen, die derart ausgestaltet ist, dass eine Extrudiervorrichtung zum definierten Ausbringen von Material an dieser lösbar angebracht werden kann, wobei die Druckstation eine Heizvorrichtung wie zuvor beschrieben zum Temperieren einer angebrachten Extrudiervorrichtung aufweist.
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.
Die Druckstation kann ferner Antriebsmittel zum Antreiben der Extruderschnecke einer Extrudiervorrichtung, welche bevorzugt einen Elektromotor umfassen, aufweisen. 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.
Ferner wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch eine Heizstation für ein System zum generativen Erzeugen von Bauteilen, insbesondere für ein System zum dreidimensionalen Drucken von Bauteilen, an welcher eine Extrudiervorrichtung zum definierten Ausbringen von Material lösbar anbringbar ist, gelöst, wobei die Heizstation eine Heizvorrichtung wie zuvor beschrieben zum Aufheizen einer angebrachten Extrudiervorrichtung aufweist.
Sowohl die Druckstation, als auch die Heizstation können eine Halteeinrichtung aufweisen, um den hinteren Endbereich, insbesondere den Kopf einer Extrudiervorrichtung lösbar an einem Grundkörper zu fixieren. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zu Grunde, eine Extrudiervorrichtung mit ihrem rückseitigen Endbereich an einem Grundkörper der Druckstation bzw. der Heizstation zu fixieren. Somit ist die Halteeinrichtung bevorzugt rückseitig von der Heizvorrichtung angeordnet. Insbesondere wenn zusätzlich noch eine Fixierung an einem vorderen Endbereich erfolgt, wie es beispielsweise über entsprechende Fixiermittel einer Heizeinrichtung möglich ist, wird eine stabile Fixierung realisiert, welche auch hohen mechanischen Beanspruchungen Stand hält.
Konkret kann die Halteeinrichtung ein Basiselement, welches eine zentrale Aufnahmeaussparung aufweist, in welcher der Kopf einer Extrudiervorrichtung positionierbar ist, und Halteelemente, welche in dem Basiselement angeordnet sind und zwischen einer Freigabeposition, in welcher die Halteelemente so weit aus der Aufnahmeaussparung herausbewegt sind, dass eine Extrudiervorrichtung 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 Extrudiervorrichtung kraft- und/oder formschlüssig gehalten wird, bewegbar sind, aufweisen. Das Basiselement ist dabei bevorzugt an dem Grundkörper der Druckstation bzw. der Heizstation oder einer Lagerungsstation angebracht.
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 des Extruderkopfs jeweils zwei Halteelemente formschlüssig 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.
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 zu einer vom jeweiligen Grundkörper abgewandten Seite. Dabei kann die Aufnahmeaussparung eine quaderförmige Grundform aufweisen.
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 zu einer Vorderseite weisende Grundfläche der Aufnahmeaussparung eine Anschlagfläche bilden, an welcher eine entsprechende Stirnfläche einer Extrudiervorrichtung, insbesondere eines Extruderkopfs, in Anlage bringbar ist, um die Extrudiervorrichtung gemeinsam mit den Halteelementen in Längsrichtung eindeutig zu positionieren. Bevorzugt durchsetzt die Positionieraussparung das Basiselement zur Rückseite hin vollständig.
Um die Halteelemente zwischen der Freigabeposition und der Halteposition zu bewegen, kann die Halteeinrichtung ein Bestätigungselement umfassen, welches relativ zum Basiselement bewegbar, insbesondere verschiebbar ist.
Bevorzugt ist das Betätigungselement quer zur Längsrichtung relativ zum Basiselement verschiebbar.
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.
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.
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 eine andere Richtung umgesetzt. Konkret kann dazu die Kulissenführung von außen in Führungsschlitze des Basiselements eingreifen, in welche von der Innenseite der C-Schenkel die Halteelemente ragen.
Ferner wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe 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 mindestens eine Heizstation vorzusehen, an welcher eine Extrudiervorrichtung angebracht werden kann. Dadurch kann die Extrudiervorrichtung, bevor sie an der Druckstation angebracht und zum Erzeugen eines Bauteils verwendet wird, 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.
Das erfindungsgemäße System kann ferner mindestens eine, insbesondere mehrere Extrudiervorrichtungen aufweisen, die an einem vorderen Ende eine Öffnung zum definierten Ausbringen von Material und in einem rückseitigen Endbereich eine Zuführeinrichtung zum Nachführen von Material in die Extrudiervorrichtung aufweist. 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.
Bevorzugt weist jede Extrudiervorrichtung ein rohrartiges, längliches Extrudergehäuse, welches eine Längsachse definiert, und eine sich im Inneren des Extrudergehäuses erstreckende, drehbar im Extrudergehäuse gelagerte Extruderschnecke auf. 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.
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.
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.
In konkreter Ausgestaltung kann das Extrudergehäuse rückseitig einen insbesondere quaderförmigen Extruderkopf aufweisen. Ein solcher Extruderkopf kann entsprechende Mittel zum Anbringen an einer Heizstation oder an der Druckstation besitzen oder tragen. Ferner kann ein Extruderkopf zum Greifen für eine Transporteinheit, beispielsweise einen Roboter, dienen.
Am Extruderkopf der Extrudiervorrichtungen können Halteaussparungen ausgebildet sein, in welchen die Halteelemente einer Halteeinrichtung kraft- und/oder formschlüssig in Eingriff bringbar sind. Bevorzugt sind auf einander gegenüberliegenden Seiten des Extruderkopfs jeweils zwei korrespondierende Halteaussparungen ausgebildet. Mit anderen Worten sind korrespondierend zu den Haltelementen der Halteeinrichtung, welche bevorzugt als Kugeln ausgebildet sind, am Extruderkopf Halteaussparungen vorgesehen, so dass durch den Eingriff der Halteelemente in die Halteaussparungen eine lösbare Verbindung zwischen der Halteeinrichtung und der Extrudiervorrichtung hergestellt werden kann.
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 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. Auf diese Weise wird eine flächige Anlage und eine stabile Positionierung in Längsrichtung des Extruderkopfs in dem Basiselement realisiert.
Außerdem kann der Extruderkopf eine rückseitige Antriebsöffnung besitzen, aus welcher Kupplungsmittel abragen, um die Extruderschnecke drehfest mit einem Antrieb der 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.
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.
Die Zuführeinrichtung der Extrudiervorrichtung kann ein Zuführgehäuse aufweisen, welches radial zur Längsachse von dem Extrudergehäuse abragt und eine insbesondere nach hinten offene Zuführöffnung für 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 der Druckstation angeordnet werden, wenn sich die Extrudiervorrichtung an der Druckstation befindet. Auf diese Weise kann automatisiert kontinuierlich Material der Extrudiervorrichtung zugeführt werden.
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 Zufuhr in die Zuführeinrichtung ein Druckvorgang nicht unterbrochen werden muss.
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 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.
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. Die Lagerungsstation und/oder die Transporteinrichtung können ferner eine Halteeinrichtung wie zuvor beschrieben aufweisen.
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.
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:

1 ein System zum dreidimensionalen Drucken von Bauteilen gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 eine Extrudiervorrichtung des Systems aus 1 in perspektivischer Darstellung;
3 die Extrudiervorrichtung aus 2 in einer Längsschnittansicht;
4 die Extrudiervorrichtung aus 2 in einer Explosionsdarstellung;
5 die Druckstation des Systems von 1 mit eingesetzter Extrudiervorrichtung in perspektivischer Darstellung;
6 die Druckstation aus 5 ohne eingesetzte Extrudiervorrichtung mit geöffneten Heizbacken in perspektivischer Darstellung;
7 die Druckstation aus 5 in einer Explosionsdarstellung;
8 eine Heizstation des Systems aus 1 mit einer eingesetzten Extrudiervorrichtung in perspektivischer Darstellung;
9 die Heizstation aus 8 mit geöffneten Heizbacken;
10 eine Heizbacke der Heizvorrichtung der Druckstation bzw. der Heizstationen in perspektivischer Darstellung;
11 die Heizbacke aus 10 in Explosionsdarstellung;
12 die Transporteinrichtung des Systems aus 1 mit einer daran gehaltenen Extrudiervorrichtung in perspektivischer Darstellung;
13 die Transporteinrichtung aus 12 in einer anderen perspektivischen Darstellung;
14 die Transporteinrichtung aus 12 in Explosionsdarstellung;
15 eine Lagerungsstation des Systems aus 1 in perspektivischer Darstellung;
16 die Lagerungsstation 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 die Heizbacke 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 die Halteeinrichtung aus 22 in Explosionsdarstellung.

Die 1 zeigt schematisch ein System zum dreidimensionalen Drucken von Bauteilen gemäß der vorliegenden Erfindung. Das System umfasst mehrere Stationen, an denen wahlweise jeweils eine Extrudiervorrichtung 1 lösbar abgebracht werden kann.
Konkret umfasst das System eine Druckstation 2, die in der 1 rechts dargestellt ist. Die Druckstation 2 dient zum generativen Erzeugen eines Bauteils und ist derart ausgestaltet, dass zum definierten Ausbringen von Material eine Extrudiervorrichtung 1 lösbar an dieser angebracht werden kann, um ein Bauteil generativ zu erzeugen.
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.
Das System umfasst darüber hinaus zwei Lagerungsstationen 4, die in der 1 links neben den beiden Heizstationen 3 angeordnet sind. An den Lagerungsstationen 4 kann jeweils eine Extrudiervorrichtung 1 lösbar angebracht werden, insbesondere wenn die jeweilige Extrudiervorrichtung 1 über einen längeren Zeitraum nicht benötigt wird. Schließlich umfasst das System eine Transporteinrichtung 5, mittels derer eine Extrudiervorrichtung 1 zwischen den verschiedenen Stationen 2, 3, 4 transportiert werden kann.
Das in der 1 dargestellte System umfasst darüber hinaus insgesamt drei Extrudiervorrichtungen 1 zum definierten Ausbringen von Material. Eine der drei Extrudiervorrichtungen 1 ist lösbar an einer der beiden Lagerungsstationen 1 und eine weitere Extrudiervorrichtung 1 lösbar an einer Heizstation 3 angebracht. Darüber hinaus ist eine dritte Extrudiervorrichtung 1 lösbar an der Transporteinrichtung 5 gehalten.
Der Grundaufbau der Extrudiervorrichtungen 1 ist in den 2 bis 4 dargestellt, eine detaillierte Darstellung einer Extrudiervorrichtung findet sich in 22. Jede Extrudiervorrichtung 1 besitzt ein rohrartiges, längliches Extrudergehäuse 6, welche eine Längsachse X definiert. In das vordere Ende des Extrudergehäuses 6 ist eine Düse 7 zum Ausbringen von Material eingeschraubt. Rückseitig weist das Extrudergehäuse 6 einen quaderförmigen Extruderkopf 8 auf.
Die Extrudiervorrichtung 1 weist ferner eine sich im Inneren des Extrudergehäuses 6 erstreckende drehbar gelagerte Extruderschnecke 9 auf. Wie insbesondere in den 3 und 4 erkennbar ist, besitzt die Extruderschnecke 9 einen inneren Wellenkörper 10 und ein außenseitig an dem Wellenkörper 10 angeordnetes Spiralprofil 11. Der Durchmesser des Wellenkörpers 10 nimmt dabei vom hinteren Ende zum vorderen Ende hin leicht zu, wohingegen die Tiefe des Spiralprofils 11 dazu korrespondierend abnimmt. Durch eine Drehung der Extruderschnecke 9 relativ zum Extrudergehäuse 6 kann Material vom hinteren Ende zum vorderen Ende der Extrudiervorrichtung 1 gefördert werden, wobei es durch den zunehmenden Durchmesser des Wellenkörpers 10 gleichzeitig komprimiert wird.
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.
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.
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.
In den 5 bis 7 ist der Grundaufbau der Druckstation 2 dargestellt. Die Druckstation 2 besitzt einen Grundkörper 19, welcher seitlich an einer festen Halterung oder an einer Portalanlage zum Verfahren der Druckstation 2 anschraubbar ist.
Ferner umfasst die Druckstation 2 eine Aufnahme für eine Extrudiervorrichtung, sowie eine Heizvorrichtung 20 zum Temperieren einer angebrachten Extrudiervorrichtung 1.
In der in der 5 dargestellten Anordnung ist eine Extrudiervorrichtung 1 an der Druckstation 2 angebracht. Die Druckstation 2 umfasst Zuführmittel, vorliegend in Form eines Zuführtrichters 20, welcher koaxial zur Zuführöffnung 13 angeordnet ist, so dass kontinuierlich Material der Extrudiervorrichtung 1 zugeführt werden kann.
Ferner sind Antriebsmittel vorgesehen, um die Extruderschnecke 9 einer eingesetzten Extrudiervorrichtung 1 in eine Drehbewegung zu versetzen. Dazu ist, wie in 7 gut erkennbar ist, ein Antriebsmotor 21 vorgesehen, welcher vorliegend als drehzahlgesteuerter Elektromotor ausgebildet ist. Die Drehachse des Antriebsmotors 21 verläuft dabei parallel zur Längsachse X einer eingesetzten Extrudiervorrichtung 1. Konkret ist der Antriebsmotor 21 an ein Antriebsgehäuse 22 angeflanscht, welches wiederum am Grundkörper 19 befestigt ist. Koaxial zu der Extruderschnecke 9 einer eingesetzten Extrudiervorrichtung 1 ist in dem Antriebsgehäuse 22 die zweite Hälfte der Zahnkupplung 17 drehbar gelagert. Der Antriebsmotor 21 und die zweite Hälfte 17b der Zahnkupplung 17 sind drehfest miteinander gekoppelt. Dies kann beispielsweise über einen Riementrieb oder über ein Zahnradgetriebe erfolgen. Auf diese Weise kann die Drehbewegung des Antriebsmotors 21 auf die Extruderschnecke 9 einer eingesetzten Extrudiervorrichtung 1 übertragen werden.
Der Grundaufbau einer Heizstation 3 ist in den 8 und 9 dargestellt. Auch die Heizstation 3 besitzt einen Grundkörper 23, der beispielsweise an einem Träger oder an einer Wand angeschraubt werden kann. Die Heizstation 3 dient dazu, eine Extrudiervorrichtung 1 aufzunehmen und vorzuheizen, solange sie nicht an der Druckstation 2 angebracht ist. Auf diese Weise kann eine vorgeheizte Extrudiervorrichtung 1 der Heizstation 3 entnommen und an der Druckstation 2 angebracht werden, wenn sie dort benötigt wird.
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.
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 6 und in 9 dargestellt ist, sind die beiden Heizbacken 25a, 25b so weit voneinander entfernt, dass eine Extrudiervorrichtung 1 zwischen den beiden Heizbacken 25a, 25b platziert werden kann. In ihrer geschlossenen Position, die beispielsweise in 8 und 5 dargestellt ist, umschließen die Heizbacken 25a, 25b einen Aufnahmeraum für eine Extrudiervorrichtung 1. Konkret umgeben die Heizbacken 25a, 25b die Extrudiervorrichtung 1 in einem mittleren Abschnitt zwischen dem Extruderkopf 8 bzw. dem Zuführgehäuse 12 und der Düse 7.
Der Grundaufbau der Heizbacken 25a, 25b ist in den 10 und 11 dargestellt. Jede Heizbacke 25a, 25b trägt dabei mehrere Heizelemente 26, die derart angeordnet sind, dass sie in geschlossener Position der Heizbacken 25a, 25b flächig an einer im Aufnahmeraum angeordneten Extrudiervorrichtung 1 anliegen. Konkret sind in jeder Heizbacke 25a, 25b mehrere Heizelemente 26 in Längsrichtung hintereinander angeordnet. Gleichzeitig sind die Heizelemente 26 der beiden Heizbacken 25a, 25b jeweils paarweise einander gegenüberliegend angeordnet.
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 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.
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 10 und 11 dargestellten Anordnung eine zum Aufnahmeraum gerichtete, halbkreisförmige Ausnehmung 30 auf. Die Düse 7 der Extrudiervorrichtungen 1 besitzt einen korrespondierenden Ringbund 31, welcher in der Ausnehmung 30 in Eingriff bringbar ist, um eine Extrudiervorrichtung 1 in ihrem vorderen Endbereich abzustützen. Dadurch kann eine besonders stabile Befestigung der Extrudiervorrichtung 1 in einer Heizstation 3 oder in der Druckstation 2 realisiert werden.
Die konkrete Ausgestaltung der Heizbacken 25a, 25b und der Heizelemente 26 sowie des Kühlelements 28 kann den 18 bis 21 entnommen werden. Die Heizbacken 25a, 25b besitzen dabei ein Heizbackengehäuse 32, welches als Blechkonstruktion ausgebildet ist. Nach innen zum Aufnahmeraum hin ist ein Abdeckblech 33 vorgesehen. Das Heizbackengehäuse 32 besitzt in Längsrichtung mehrere Heizelementaussparungen 27, in welche jeweils ein Heizelement 26 eingesetzt ist.
In den 20 und 21 ist die Ausgestaltung der Heizelemente 26 im Detail dargestellt. Jedes Heizelement 26 weist fünf um eine in Längsrichtung verlaufende Drehachse drehbar gelagerte Heizsegmente 34 auf. Diese besitzen jeweils eine zum Aufnahmeraum weisende konkave Heizfläche 35, welche flächig in Anlage an einer Extrudiervorrichtung 1 bringbar ist. Jedes Heizsegment 34 besitzt eine Längsbohrung 36, in welche eine elektrisch beheizbare Heizpatrone 37 eingesetzt ist.
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.
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.
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.
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.
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.
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 22 und 23 dargestellt.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 23 erkennbar ist - so geformt, dass eine Bewegung des Betätigungselements 63 relativ zum Basiselement 55 nach rechts unten in den 22 und 23 die Halteelemente 57 in ihre Halteposition bewegt, wohingegen eine Bewegung nach links oben in den 22 und 23 die Halteelemente 57 in ihre Freigabepositionen bewegt.
Die 12 bis 14 zeigen den Grundaufbau der Transporteinrichtung 5. Die Transporteinrichtung 5 dient dazu, eine Extrudiervorrichtung 1 zwischen den verschiedenen Stationen 3, 4 und der Druckstation 2 zu transportieren. Dazu ist die Transporteinrichtung 5 ausgebildet, eine an dieser angebrachte Extrudiervorrichtung 1 entlang mehrerer Achsen zu verfahren. Die verschiedenen Achsen sind dabei anhand von Pfeilen in 12 dargestellt. So kann eine angebrachte Extrudiervorrichtung 1 in allen drei Richtungen translatorisch verfahren werden; ferner ist vorgesehen, eine rotatorische Bewegung um eine Längsachse durchzuführen.
Zum Halten der Extrudiervorrichtung 1 an der Transporteinrichtung 5 sind entsprechende Greifmittel vorgesehen. In der in den 12 bis 14 dargestellten Anordnung besitzt die Transporteinrichtung 5 eine obere Greifeinrichtung 71 und eine untere Greifvorrichtung 72, die an einem Grundkörper 73 der Transporteinrichtung 5 angebracht ist. Die obere Greifeinrichtung 71 greift dabei die Extrudiervorrichtung 1 an dem Zuführgehäuse 12, wohingegen die untere Greifeinrichtung 72 an einem mittleren Bereich des Extrudergehäuses 6 angreift. Auf diese Weise kann ein sicherer Transport realisiert werden.
In den 15 und 16 ist schließlich der Grundaufbau einer Lagerungsstation 4 dargestellt. Diese dient dazu, Extrudiervorrichtungen 1, die über einen längeren Zeitraum nicht benötigt werden, sicher zu lagern. Dazu besitzt die Lagerungsstation 4 ebenfalls einen Grundkörper 74, der seitlich an einem Träger oder an einer Wand anschraubbar ist. An dem Grundkörper ist ferner eine Halteeinrichtung 54 in der zuvor bereits beschriebenen Ausgestaltung angeordnet, so dass eine momentan nicht genutzte Extrudiervorrichtung 1 an der Lagerungsstation 4 lösbar angebracht werden kann.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Bezugszeichenliste

1: Extrudiervorrichtung
2: Druckstation
3: Heizstation
4: Lagerungsstation
5: Transporteinrichtung
6: Extrudergehäuse
7: Düse
8: Extruderkopf
9: Extruderschnecke
10: Wellenkörper
11: Spiralprofil
12: Zuführgehäuse
13: Zuführöffnung
14: Vorratsraum
15: Durchgangsöffnung
16: Antriebsöffnung
17: Zahnkupplung
17a, 17b: Hälfte der Zahnkupplung
18: Positioniervorsprung
19: Grundkörper
20: Zuführtrichter
21: Antriebsmotor
22: Antriebsgehäuse
23: Grundkörper
24: Heizvorrichtung
25a, 25b: Heizbacke
26: Heizelement
27: Heizelementaussparung
28: Kühlelement
29: Fixierelement
30: Ausnehmung
31: Ringbund
32: Heizbackengehäuse
33: Abdeckblech
34: Heizsegment
35: Heizfläche
36: Längsbohrung
37: Heizpatrone
38: vordere Lagerungsplatte
39: hintere Lagerungsplatte
40: vorderer Vorsprung
41: hinterer Vorsprung
42: Lagerungsbohrung
43: Zuführplatte
44: Zuführschlitz
45: elektrische Leitung
46: Grundplatte
47: Deckplatte
48: Stützkörper
49: Durchgangsausnehmung
50: Federn
51: Sensorelement
52: Temperatursensor
53: Sackbohrung
54: Halteeinrichtung
55: Basiselement
56: Aufnahmeaussparung
57: Halteelement
58: Durchgangsbohrung
59: Halteaussparung
60: Nut
61: Endabschnitt
62: Positionieraussparung
63: Betätigungselement
64: Betätigungsjoch
65: Stützelement
66: Pneumatikzylinder
67a, 67b: C-Schenkel
68: Kulissenführung
69: Führungsschlitz
70: Schräge
71: obere Greifeinrichtung
72: untere Greifeinrichtung
73: Grundkörper
74: Grundkörper

Claims

Heizvorrichtung (24) zum Aufheizen und/oder Temperieren einer länglichen Komponente, insbesondere einer Extrudiervorrichtung (1) für ein System zum generativen Erzeugen von Bauteilen, bevorzugt für ein System zum dreidimensionalen Drucken von Bauteilen, mit zwei Heizbacken (25a, 25b), die an einem Grundkörper (19, 23) gehalten sind und insbesondere translatorisch aufeinander zu und voneinander weg bewegbar sind zwischen einer geöffneten Position, in welcher die Heizbacken (25a, 25b) so weit voneinander entfernt sind, dass die Komponente zwischen den Heizbacken (25a, 25b) platziert werden kann, und einer geschlossenen Position, in welcher die Heizbacken (25a, 25b) einen eine Längsrichtung definierenden Aufnahmeraum für eine Komponente umschließen.
Heizvorrichtung (24) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide Heizbacken (25a, 25b) relativ zum Grundkörper (19, 23) bewegbar sind.
Heizvorrichtung (24) zum Aufheizen und/oder Temperieren einer länglichen Komponente, insbesondere einer Extrudiervorrichtung (1) für ein System zum generativen Erzeugen von Bauteilen, bevorzugt für ein System zum dreidimensionalen Drucken von Bauteilen, insbesondere nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Heizvorrichtung (24) einen eine Längsrichtung definierenden Aufnahmeraum für eine Komponente umschließt oder umschließen kann, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Heizelemente (26) vorgesehen sind, die derart angeordnet sind, dass sie flächig an einer im Aufnahmeraum angeordneten Komponente anliegen oder in Anlage bringbar sind.
Heizvorrichtung (24) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Heizelemente (26) in Längsrichtung hintereinander angeordnet sind, und/oder jeweils zwei Heizelemente (26) paarweise einander gegenüberliegend bezogen auf die Längsrichtung angeordnet sind.
Heizvorrichtung (24) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizelemente (26) in den Aufnahmeraum hinein und aus dem Aufnahmeraum heraus bewegbar in Heizelementaussparungen (27) der Heizvorrichtung (24), insbesondere von Heizbacken (25a, 25b) der Heizvorrichtung (24) gelagert sind.
Heizvorrichtung (24) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Federelemente vorgesehen sind, welche die Heizelemente (26) nach innen in den Aufnahmeraum drücken, damit eine flächige Anlage der Heizelemente (26) an einer im Aufnahmeraum angeordneten Komponente gewährleistet ist.
Heizvorrichtung (24) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein, insbesondere jedes Heizelement (26) mehrere um eine in Längsrichtung verlaufende Drehachse drehbar gelagerte Heizsegmente (34) aufweist, die jeweils eine zum Aufnahmeraum weisende konkave Heizfläche (35) besitzen, welche flächig in Anlage an eine Komponente bringbar ist.
Heizvorrichtung (24) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Heizsegment (34) mit einer insbesondere elektrisch beheizbaren Heizpatrone (37) versehen ist, welche bevorzugt in eine Längsbohrung (36) des jeweiligen Heizsegments (34) eingesetzt ist.
Heizvorrichtung (24) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Heizelement (26) eine vordere (38) und eine hintere Lagerungsplatte (39) aufweist, zwischen welchen die Heizsegmente (34) drehbar gelagert sind, wobei bevorzugt jedes Heizelement (26) mit einem vorderen und einem hinteren Vorsprung (40) in eine korrespondierende Lagerungsbohrung (42) der vorderen bzw. der hinteren Lagerungsplatte (39) eingreift.
Heizvorrichtung (24) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die hintere Lagerungsplatte (39) oder die vordere Lagerungsplatte (38) an eine Zuführplatte (43) angrenzt, in welcher Zuführschlitze (44) für elektrische Leitungen (45) zu den Heizpatronen (37) vorgesehen sind, wobei sich die Zuführschlitze (44) ausgehend von der Drehachse des jeweiligen Heizsegments (34) vom Aufnahmeraum weg erstrecken.
Heizvorrichtung (24) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizelemente (26) nach vorne durch eine Grundplatte (46) und nach hinten durch eine Deckplatte (47) begrenzt werden.
Heizvorrichtung (24) nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die hintere Lagerungsplatte (39) und die vordere Lagerungsplatte (38) an einem Stützkörper (48) fixiert, insbesondere mit dem Stützkörper (48) verschraubt ist, der in die Heizelementaussparung (27) der Heizvorrichtung (24), insbesondere einer jeweiligen Heizbacke (25a, 25b) eingesetzt ist.
Heizvorrichtung (24) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass auf der von dem Aufnahmeraum abgewandten Seite des Stützkörpers (48) Federn (50) angeordnet sind, über welche der Stützkörper (48) gegen den Grund einer Heizelementaussparung (27) abgestützt ist.
Heizvorrichtung (24) nach Anspruch 1 oder 2 und einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass jede Heizbacke (25a, 25b) mehrere Heizelemente (26) trägt, die in Heizelementaussparungen (27) der Heizbacken (25a, 25b) gelagert sind.
Heizvorrichtung (24) zum Aufheizen und/oder Temperieren einer länglichen Komponente, insbesondere einer Extrudiervorrichtung (1) für ein System zum generativen Erzeugen von Bauteilen, bevorzugt für ein System zum dreidimensionalen Drucken von Bauteilen, insbesondere nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Heizvorrichtung (24) einen eine Längsrichtung definierenden Aufnahmeraum für eine Komponente aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in einem rückseitigen Endbereich des Aufnahmeraums mindestens ein, insbesondere zwei einander gegenüberliegende Kühlelemente (28) derart angeordnet sind, dass sie flächig an einer im Aufnahmeraum angeordneten Komponente anliegen oder in Anlage bringbar sind.
Heizvorrichtung (24) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Kühlelement (28) einen Durchflusskanal für Kühlwasser aufweist.
Heizvorrichtung (24) nach einem der Ansprüche 1 oder 2 und einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass jede Heizbacke (25a, 25b) eine Kühlelementaussparung aufweist, in welche jeweils ein Kühlelement (28) eingesetzt ist.
Druckstation (2) für ein System zum generativen Erzeugen von Bauteilen, insbesondere für ein System zum dreidimensionalen Drucken von Bauteilen, die derart ausgestaltet ist, dass eine Extrudiervorrichtung (1) zum definierten Ausbringen von Material an dieser lösbar angebracht werden kann, wobei die Druckstation (2) eine Heizvorrichtung (24) nach einem der vorherigen Ansprüche zum Temperieren einer angebrachten Extrudiervorrichtung (1) aufweist.
Heizstation (3) für ein System zum generativen Erzeugen von Bauteilen, insbesondere für ein System zum dreidimensionalen Drucken von Bauteilen, an welcher eine Extrudiervorrichtung (1) zum definierten Ausbringen von Material lösbar anbringbar ist, und wobei die Heizstation (3) eine Heizvorrichtung (24) nach einem der Ansprüche 1 bis 17 zum Aufheizen einer angebrachten Extrudiervorrichtung (1) aufweist.
System zum generativen Erzeugen von Bauteilen, insbesondere zum dreidimensionalen Drucken von Bauteilen, mit einer Druckstation (2) nach Anspruch 18 und mindestens einer Heizstation (3) nach Anspruch 19.
System nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das System ferner mindestens eine Extrudiervorrichtung (1) zum definierten Ausbringen von Material aufweist.
Heizelement (26) für eine Heizvorrichtung (24) nach einem der Ansprüche 3 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (26) mehrere um eine Drehachse drehbar gelagerte Heizsegmente (34) aufweist, die jeweils eine konkave, insbesondere einem Segment eines Kreiszylinders entsprechende Heizfläche (35) besitzen, welche flächig in Anlage an eine aufzuheizende Komponente bringbar ist.
Heizelement (26) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Heizsegment (34) mit einer insbesondere elektrisch beheizbaren Heizpatrone (37) versehen ist, welche bevorzugt in eine Längsbohrung (36) des jeweiligen Heizsegments (34) eingesetzt ist.
Heizelement (26) nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (26) eine vordere (38) und eine hintere Lagerungsplatte (39) aufweist, zwischen welchen die Heizsegmente (34) drehbar gelagert sind, wobei bevorzugt jedes Heizelement (26) mit einem vorderen und einem hinteren Vorsprung (40) in eine korrespondierende Lagerungsbohrung (42) der vorderen bzw. der hinteren Lagerungsplatte (39) eingreift.
Heizelement (26) nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass an die hintere Lagerungsplatte (39) oder an die vordere Lagerungsplatte (38) eine Zuführplatte (43) angrenzt, in welcher Zuführschlitze (44) für elektrische Leitungen (45) zu den Heizpatronen (37) vorgesehen sind, wobei sich die Zufuhrschlitze bevorzugt ausgehend von der Drehachse des jeweiligen Heizsegments (34) von der jeweiligen Heizfläche (35) weg erstrecken.
Heizelement (26) nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizelemente (26) nach vorne durch eine Grundplatte (46) und nach hinten durch eine Deckplatte (47) begrenzt werden.
Heizelement (26) nach einem der Ansprüche 22 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die hintere Lagerungsplatte (39) und die vordere Lagerungsplatte (38) an einem Stützkörper (48) fixiert, insbesondere mit dem Stützkörper (48) verschraubt sind.
Heizelement (26) nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer von den Heizflächen (35) abgewandten Seite des Stützkörpers (48) Federn (50) angeordnet sind, über welche der Stützkörper (48) gegen eine Heizelementaussparung (27) abgestützt werden kann.