EP3934886A1

EP3934886A1 - Plattformeinheit, 3d-druckvorrichtung und 3d-druckverfahren

Info

Publication number: EP3934886A1
Application number: EP20713179.8A
Authority: EP
Inventors: Stefan Beetz; Clemens LIEBERWIRTH; Vincent Morrison
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG; AIM3D GmbH
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG; AIM3D GmbH
Priority date: 2019-03-05
Filing date: 2020-03-04
Publication date: 2022-01-12
Also published as: CN113498377A; WO2020178331A1; DE102019202939A1; JP2022522876A; US20220134661A1; IL285594A

Abstract

Die vorgeschlagene Lösung betrifft insbesondere eine Plattformeinheit (1) für die Anordnung an einer Grundplatte (D) einer 3D-Druckvorrichtung (V), wobei die Plattformeinheit (1) eine Druckfläche (F) für ein dreidimensional schichtweise aufzubauendes Bauteil definiert. Die Plattformeinheit (1) ist lösbar an der Grundplatte (D) befestigbar und weist a) mindestens eine Heizeinrichtung (100) zur Erwärmung der Druckfläche (F) und/oder b) mindestens eine entnehmbare Sintergrundplatte, die wenigstens einen Teil der Druckfläche (F) definiert, und/oder c) mindestens eine Magnetisierungseinrichtung (140, 141a-141c) zur Ausrichtung von für das Bauteil gedruckten Magnetpartikeln auf.

Description

Plattformeinheit, 3D-Druckvorrichtung und 3D-Druckverfahren

Beschreibung

Die vorgeschlagene Lösung betrifft eine Plattformeinheit für eine 3D-Druckvorrichtung, eine 3D-Druckvorrichtung sowie ein 3D-Druckverfahren.

Beim 3D-Druck werden dreidimensionale Bauteile üblicherweise schichtweise aus einem oder mehreren Materialien aufgebaut. Als Materialien kommen hierbei beispielsweise Kunststoffen, Harze, Keramiken und/oder Metalle zum Einsatz. Beispielsweise ist in diesem Zusammenhang das sogenannte Schmelzschichtverfahren oder Strangablageverfahren (englisch „Fused Deposition Modeling“, kurz FDM) bekannt. Hierbei wird ein Bauteil respektive ein Werkstück schichtweise aus einem schmelzfähigen Kunststoff oder einem geschmolzenen Material aufgebaut.

Für die schichtweise Herstellung des jeweiligen Bauteils wird über mindestens eine Druckdüse einer 3D-Druckvorrichtung, z.B. in Form eines sogenannten 3D-Druckers, Druckmaterial an einer Grundplatte aufgebracht. Durch das an der Druckdüse austretende Druckmaterial wird dabei computergestützt schichtweise das jeweilige Bauteil aufgebaut. Aus der WO 2018/039261 A1 ist in diesem Zusammenhang beispielsweise eine entsprechende 3D-Druckvorrichtung bekannt.

Bei bisher bekannten 3D-Druckvorrichtungen ist üblicherweise an der 3D- Druckvorrichtung eine auswechselbare Grundplatte vorgesehen, die innerhalb der 3D- Druckvorrichtung höhenverstellbar ist, um das zu druckende Bauteil schichtweise hieran aufzubauen. Eine solche Grundplatte fungiert dementsprechend regelmäßig als Druckplatte der 3D-Druckvorrichtung, die eine ebene Druckfläche für das zu druckende dreidimensionale Bauteil definiert. Gerade bei größeren 3D-Druckvorrichtungen sind derartige Grundplatten vergleichsweise groß dimensioniert und schwer, sodass ein Entfernen der Grundplatte aus der 3D-Druckvorrichtung, zum Beispiel für die Reinigung der Grundplatte, unter Umständen nur vergleichsweise aufwendig möglich ist.

Darüber hinaus integrieren aus der Praxis bekannte Grundplatten typischerweise keinerlei zusätzlichen Funktionen und sind damit regelmäßig wenig geeignet, zu einer Flexibilisierung der mit einer 3D-Druckvorrichtung zu druckenden Bauteile beizutragen.

Vor diesem Hintergrund liegt der vorgeschlagenen Lösung die Aufgabe zugrunde, eine Verbesserung einer 3D-Druckvorrichtung sowie eines 3D-Druckverfahrens zu ermöglichen.

Diese Aufgabe ist mit einer Plattformeinheit des Anspruchs 1 einer 3D-Druckvorrichtung des Anspruchs 17 und mit einem Druckverfahren des Anspruchs 18 gelöst.

Eine vorgeschlagene Plattformeinheit ist hierbei für die Anordnung an einer Grundplatte einer 3D- Druckvorrichtung eingerichtet und vorgesehen und definiert eine Druckfläche für ein dreidimensional schichtweise aufzubauendes Bauteil. Die vorgeschlagene Plattformeinheit ist lösbar an der Grundplatte befestigbar und weist

a) mindestens eine Heizeinrichtung zu Erwärmung der Druckfläche und/oder

b) mindestens eine (von der Plattformeinheit) entnehmbare Sintergrundplatte, die wenigstens einen Teil der Druckfläche definiert, und/oder

c) mindestens eine Magnetisierungseinrichtung zur Ausrichtung von für das Bauteil gedruckten Magnetpartikeln

auf.

Die vorgeschlagene Lösung geht somit gemäß diesem Aspekt von dem Grundgedanken aus, eine separate und lösbar an einer Grundplatte der 3D-Druckvorrichtung befestigbare Plattformeinheit bereitzustellen, die mindestens eine Zusatzfunktion bereitstellt. Bei dieser Zusatzfunktion kann es sich um die Möglichkeit zur definierten Erwärmung der Druckfläche während des 3D-Druckprozesses, die Bereitstellung einer Sintergrundplatte, die zusammen mit dem hierauf angeordneten, gedruckten Bauteil einem nachgelagerten Sinterprozess zugeführt werden kann, oder eine Magnetisierung von mit der 3D- Druckvorrichtung (mit-) gedruckten Magnetpartikeln für das herzustellende Bauteil handeln.

Durch die lösbare Befestigung der Plattformeinheit an der Grundplatte der 3D- Druckvorrichtung kann die Plattformeinheit von der Grundplatte entnehmbar und insbesondere auswechselbar ausgeführt sein. Dies kann insbesondere eine Vorrüstung der Plattformeinheit vor der Anordnung an der 3D-Druckvorrichtung erleichtern. Ferner können unterschiedliche Plattformeinheiten vorgehalten werden, die wahlweise - je nach gewünschter Zusatzfunktion - an der Grundplatte befestigbar sind. Alternativ oder ergänzend kann die Plattformeinheit zur Bestückung mit unterschiedlichen Zusatzfunktionen eingerichtet und vorgesehen sein. Durch die lösbare Befestigung der Plattformeinheit an der Grundplatte wird auch hierbei die Bestückung der Plattformeinheit außerhalb der 3D-Grundvorrichtung erleichtert.

Grundsätzlich kann die Grundplatte, an der die Plattformeinheit lösbar zu befestigen ist, selbst von der 3D-Druckvorrichtung entnehmbar sein. Dies ist jedoch keinesfalls zwingend. Darüber hinaus kann die Grundplatte an der 3D-Druckvorrichtung höhenverstellbar sein, um den schichtweisen Aufbau des herzustellenden Bauteils zu ermöglichen oder zumindest zu unterstützen. Die Plattformeinheit kann beispielsweise eine separat vormontierbare Baueinheit bilden, die für eine Befestigung an der Grundplatte vorgesehen ist.

In einer Ausführungsvariante weist die Plattformeinheit mindestens einen Führungskörper auf, der für die Lagerung an einer Führungseinrichtung der Grundplatte eingerichtet und vorgesehen ist, um die Plattformeinheit an der Grundplatte verschieblich zu lagern. Eine derartige Führungseinrichtung kann dann beispielsweise mindestens eine Führungsschiene aufweisen, an der der mindestens einen Führungskörper der Plattformeinheit verschieblichen angeordnet werden kann, um bei einer Rüstung der 3D- Druckvorrichtung die bereits an der Grundplatte angeordnete Plattformeinheit relativ zu der Grundplatte entlang einer Verstellbahn geführt verschieben zu können, bis diese in einer vorgegebenen Endlage arretiert wird.

In diesem Zusammenhang kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Plattformeinheit mindestens ein Arretierelement aufweist, über das die Plattformeinheit in einer mithilfe der Führungseinrichtung eingenommenen Endlage arretierbar ist. Die Plattformeinheit kann somit beispielsweise an der Führungseinrichtung der Grundplatte angeordnet werden, sodass die Plattformeinheit in einer ausgefahrenen Startlage vorliegt. Im Anschluss wird die Plattformeinheit dann entlang der Führungseinrichtung in die bestimmungsgemäße Endlage überführt, in der dann die Arretierung mithilfe des mindestens einen Arretierelements vorgenommen werden kann. Alternativ oder ergänzend ist an der Plattformeinheit mindestens ein Rastelement, beispielsweise in Form einer Rastnase oder eines Rasthakens, vorgesehen, über das die Plattformeinheit in einer bestimmungsgemäß eingenommenen Endlage an der Grundplatte elektrisch leitend mit einer Stromversorgung und/oder einer Steuerelektronik der 3D-Druckvorrichtung verbindbar ist. Bei der Montage der Plattformeinheit an die Grundplatte verrastet die Plattformeinheit somit über das mindestens eine Rastelement mit einem gegen Rastelement an der Grundplatte und stellt hierbei eine elektrisch leitende Verbindung her, beispielsweise um die mindestens eine Heizeinrichtung und/oder die mindestens eine Magnetisierungseinrichtung mit Strom zu versorgen und/oder den Betrieb der mindestens einen Heizeinrichtung und der mindesten einen Magnetisierungseinrichtung, insbesondere während eines 3D-Druckprozesses, über elektrische Signale steuern zu können.

Grundsätzlich kann hierbei auch vorgesehen sein, dass das mindestens eine Rastelement der Plattformeinheit erst mit einem vorrichtungsseitigen oder grundplattenseitigen Gegenrastelement in Eingriff kommt, wenn die Plattformeinheit an der Grundplatte in eine bestimmungsgemäße Endlage überführt wurde. Alternativ kann das Rastelement bereits in ein Gegenrastelement einrasten, wenn die Plattformeinheit an der Grundplatte angeordnet wird und somit insbesondere wenn nach dieser Anordnung an der Grundplatte erst nachfolgend eine Überführung der Plattformeinheit in eine Endlage erfolgt (z.B. durch Verschieben aus einer Startlage mithilfe einer grundplattenseitigen Führungseinrichtung).

In einem Ausführungsbeispiel umfasst die Plattformeinheit einen Basisträger, an dem die mindestens eine Heizeinrichtung und/oder die mindestens eine Sintergrundplatte und/oder die mindestens eine Magnetisierungseinrichtung festgelegt sind. In diesem Zusammenhang kann insbesondere vorgesehen sein, dass die mindestens eine Heizeinrichtung und/oder die mindestens eine entnehmbar Sintergrundplatte und/oder die mindestens eine Magnetisierungseinrichtung wahlweise und damit auswechselbar an dem Basisträger festlegbar sind. Hierdurch kann insbesondere ermöglicht werden, dass die Plattformeinheit in der 3D- Druckvorrichtung mit und ohne die mindestens eine Heizeinrichtung und/oder die mindestens eine entnehmbare Sintergrundplatte und/oder die mindestens eine Magnetisierungseinrichtung nutzbar ist. In einer hierauf basierenden Weiterbildung kann somit der Basisträger z.B. mit lediglich einem der drei vorgenannten Komponenten oder Baugruppen oder mit mehreren (mindestens zwei) dieser Komponenten/Baugruppen nach Art von Modulen nach Bedarf bestückt werden. Beispielsweise ist mindestens eine erste (Heiz-) Platte vorgesehen, die die Heizeinrichtung trägt. Ebenso können eine zweite (Träger-) Platte, die die Sintergrundplatte trägt, und eine dritte (Magnetisierungs-) Platte, die die mindestens eine Magnetisierungseinrichtung trägt, vorgesehen sein. Sind nun mehrere der vorstehend erläuterten Komponenten/Baugruppen an der Plattformeinheit vorzusehen, ist Plattformeinheit eingerichtet, dass die genannten ersten, zweiten und/oder dritten Platten übereinander angeordnet, insbesondere aufeinander gestapelt oder geschichtet werden können, sodass an einer durch die Plattformeinheit bereitgestellten Druckfläche beim Drucken mithilfe der 3 D- Druckvorrichtung alle oder auch nur ein Teil der vorgeschlagenen Zusatzfunktionen bereitgestellt werden können. So kann beispielsweise eine Sintergrundplatte nur dann an der Plattformeinheit vorgesehen werden, wenn das zu druckende Bauteil einem nachfolgenden Sinterprozess zuzuführen ist. Die entnehmbare Sintergrundplatte kann hierbei den weiteren Herstellungsprozess vereinfachen, indem die Sintergrundplatte mit dem hierauf gedruckten Bauteil von der Plattformeinheit getrennt und einem nachfolgenden Sinterprozess zugeführt werden kann. Ist kein nachfolgender Sinterprozess vorgesehen, wird die Plattformeinheit ohne Sintergrundplatte genutzt.

Eine Sintergrundplatte kann beispielsweise aus einem keramischen Material bestehen. Insbesondere für eine Kombinierbarkeit mit einer Magnetisierungseinrichtung an der Plattformeinheit ist eine keramische und damit nicht-magnetische Sintergrundplatte von Vorteil.

Wie vorstehend dargelegt, kann eine Ausführungsvariante der Plattformeinheit vorsehen, dass an einem Basisträger der Plattformeinheit unterschiedliche erste, zweite und/oder dritte Platten in unterschiedlichen Kombinationen festgelegt werden können, von denen eine ersten (Heiz-) Platte die mindestens eine Heizeinrichtung trägt, eine zweite (Träger-) Platte die mindestens eine entnehmbare Sintergrundplatte trägt und eine dritte (Magnetisierungs-) Platte die mindestens eine Magnetisierungseinrichtung trägt. Eine derartige Plattformeinheit ist somit mit unterschiedlichen Platten modular bestückbar, um an der Plattformeinheit unterschiedliche Funktionen flexibel bereitstellen zu können, insbesondere in Abhängigkeit von dem zu druckenden dreidimensionalen Bauteilen und/oder des hierfür verwendeten Druckmaterials.

In einer Ausführungsvariante weist der Basisträger, insbesondere mit Blick auf eine erleichterte Auswechselbarkeit der hieran angeordneten Heizeinrichtung und/oder Magnetisierungseinrichtung, mindestens einen Steckverbinder - zum Beispiel in Form einer Anschlussbuchse oder eines Anschlusssteckers - für eine elektrische Verbindung zu der mindestens einen Heizeinrichtung und/oder zu der mindestens einen Magnetisierungseinrichtung auf. Über den Steckverbinder des Basisträgers kann somit die Heizeinrichtung und/oder die Magnetisierungseinrichtung in einfacher Weise über eine elektrisch leitende Steckverbindung an eine Stromversorgung der 3D- Druckervorrichtung und/oder eine Steuerelektronik der 3D-Druckvorrichtung angeschlossen werden.

Unabhängig von einer etwaigen Auswechselbarkeit der die Zusatzfunktionen bereitstellenden Einrichtungen und/oder Platten kann eine Heizplatte vorgesehen sein, die die mindestens eine Heizeinrichtung trägt und die unterhalb einer Magnetisierungsplatte an der Plattformeinheit angeordnet ist, die die mindestens eine Magnetisierungseinrichtung trägt. Die die Magnetisierungseinrichtung tragende Magnetisierungsplatte wird folglich in dieser Ausführungsvariante oberhalb und damit insbesondere auf einer Heizplatte angeordnet, sodass eine Druckfläche der Plattformeinheit, die zum Beispiel durch die Magnetisierungsplatte oder eine zusätzliche, auf der Magnetisierungsplatte angeordnete Platte definiert wird, erwärmt und ein bestimmtes Magnetfeld für die Ausrichtung von Magnetpartikeln zur Verfügung gestellt werden kann.

Die mindestens eine Heizeinrichtung umfasst beispielsweise einen Heizdraht und/oder eine Heizspule.

Die mindestens eine Magnetisierungseinrichtung umfasst beispielsweise eine Magnetspule und/oder einen Magneten. Bei einem Magneten der Magnetisierungseinrichtung kann es sich beispielsweise um einen Permanentmagneten oder einen Elektromagneten handeln. In einer Ausführungsvariante weist die Plattformeinheit beispielsweise mehrere auswechselbare Magnetisierungsplatten auf, die wahlweise, je nach herzustellendem Bauteil, an der Plattformeinheit festlegbar sind. Diese Magnetisierungsplatten unterscheiden sich dann beispielsweise hinsichtlich der Stärke hieran vorgesehener Magnete/Spulen und/oder der Anzahl an Magneten/Spulen und/oder der Anordnung der Magneten/Spulen. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Plattformeinheit je nachdem, welches Bauteil gedruckt werden soll, mit einer anderen von mehreren zur Verfügung gestellten Magnetisierungsplatten bestückt wird, über die während des Druckprozesses Magnetpartikel unterschiedlich ausgerichtet werden. Die Sintergrundplatte kann beispielsweise an einer Trägerplatte vorgesehen sein, von der die Sintergrundplatte abhebbar ist. An der Plattformeinheit ist somit beispielsweise die Sintergrundplatte über die Trägerplatte festgelegt und kann von dieser Trägerplatte mit dem auf der Sintergrundplatte befindlichen, gedruckten Bauteil abgehoben werden, um das Bauteil mit der Sintergrundplatte einem nachfolgenden Sinterprozess zuzuführen. Das Bauteil kann muss somit nicht alleine abgehoben und einer Weiterverarbeitung zu führen zu müssen. Vielmehr kann einfach die hierfür vorgesehene Sintergrundplatte abgehoben werden, an der das gedruckte Bauteil angeordnet ist.

Die Sintergrundplatte ist beispielsweise in einer Lageröffnung der Trägerplatte angeordnet. Hierbei sieht eine Weiterbildung vor, dass die in der Lageröffnung angeordnete Sintergrundplatte bündig, insbesondere flächenbündig mit einem umlaufenden Rand der Lageröffnung abschließt. Derart kann zumindest der den Rand der Lageröffnung umfassende Teil der Trägerplatte zusammen mit der Sintergrundplatte die Druckfläche innerhalb der 3 D- Druckvorrichtung ausbilden.

Zum leichteren (automatisierten oder manuellen) Abheben der Sintergrundplatte von der Trägerplatte sieht eine Ausführungsvariante an einem umfangsseitigen Plattenrand der Sintergrundplatte und/oder an der Trägerplatte mindestens eine Aussparung für den Angriff eines Werkzeugs vor. Über diese mindestens eine Aussparung kann die Sintergrundplatte mithilfe des Werkzeugs von der Trägerplatte abgehoben werden. Beispielsweise handelt es sich bei dem Werkzeug um ein manuell bedienbares oder ein motorisch (und damit insbesondere auch computergestützt) verstellbares Hebewerkzeug. Dieses Hebewerkzeug kann über die Aussparung den Plattenrand der Sintergrundplatte hintergreifen, um anschließend die Sintergrundplatte aus der Lageröffnung der Trägerplatte herauszuheben und die Sintergrundplatte mit dem hierauf angeordneten gedruckten Bauteil einem nachfolgenden Verarbeitungsprozess zuzuführen.

Selbstverständlich umfasst die vorgeschlagene Lösung auch eine 3D-Druckvorrichtung zum schichtweisen Aufbau eines dreidimensionalen Bauteils mit mindestens einer vorgeschlagenen Plattformeinheit.

Unabhängig hiervon sieht ein weiterer Aspekt der vorgeschlagenen Lösung eine 3D- Druckvorrichtung vor, die mindestens eine Magnetisierungseinrichtung zur Ausrichtung von für das Bauteil gedruckten Magnetpartikeln an einer Druckfläche der 3D- Druckvorrichtung umfasst. Die gemäß diesem Aspekt vorgeschlagene 3D-Druckervorrichtung weist somit eine entsprechende Magnetisierungseinrichtung auf, unabhängig davon, ob eine solche Magnetisierungseinrichtung an einer zusätzlich vorzusehenden Plattformeinheit vorgesehen ist oder nicht. Dementsprechend ist hiervon zum Beispiel auch eine Ausführungsvariante umfasst, bei der mindestens eine Magnetisierungseinrichtung an einer Grundplatte der 3D-Druckvorrichtung vorgesehen ist. Eine entsprechende Magnetisierungseinrichtung schließt dabei beispielsweise das Vorhandensein mindestens eines Magneten und/oder mindestens einer Spule für die gezielte Ausrichtung von Magnetpartikeln in dem an einer Druckfläche der 3D-Druckvorrichtung für die Ausbildung des Bauteils vorhandenen Druckmaterial ein.

Ein weiterer Aspekt betrifft ein Verfahren zum schichtweisen Aufbau eines dreidimensionalen Bauteils an einer Druckfläche einer 3D-Druckvorrichtung, bei dem vorgesehen ist, dass für das Bauteil gedruckte Magnetpartikel mithilfe mindestens einer Magnetisierungseinrichtung an der Druckfläche ausgerichtet werden.

Ein entsprechendes Druckverfahren ist somit insbesondere mit einer vorgeschlagenen 3D-Druckvorrichtung umsetzbar, insbesondere unter Nutzung einer Ausführungsvariante einer vorgeschlagenen Plattformeinheit, jedoch auch unabhängig hiervon.

Beispielsweise sind in einer Ausführungsvariante eines vorgeschlagenen Druckverfahrens gedruckte Magnetpartikel in einem noch zumindest teilweise flüssigen Bindemittel eines Druckmaterials für das aufzubauende Bauteil vorhanden, wenn die gedruckten Magnetpartikel mithilfe der mindestens einen Magnetisierungseinrichtung an der Druckfläche ausgerichtet werden. Das Druckmaterial mit dem in seinem Bindemittel vorhandenen Magnetpartikeln wird somit an der Druckfläche aufgebracht, wo über die Magnetisierungseinrichtung und ein hiermit erzeugtes Magnetfeld eine gezielte Ausrichtung der Magnetpartikel erfolgt, um an dem hergestellten Bauteil vorgegebene Magnetisierungseffekte bereits während des Druckvorgangs einzustellen.

Die vorstehenden erläuterten unterschiedlichen Aspekte der vorgeschlagenen Lösung sind ohne Weiteres untereinander kombinierbar, sodass zuvor und nachstehend für einen bestimmten Aspekt genannten Vorteile und Merkmale auch für entsprechend ausgebildete Ausführungsvarianten eines anderen Aspekt gelten.

Wie beigefügten Figuren veranschaulichen exemplarisch mögliche Ausführungsvarianten der vorgeschlagenen Lösung. Hierbei zeigen:

Figuren 1A-1 B in unterschiedlichen Ansichten eine Ausführungsvariante einer vorgeschlagenen Plattformeinheit mit einer eine Heizeinrichtung tragenden Heizplatte an einer Grundplatte für eine 3D- Druckervorrichtung;

Figur 2 in Draufsicht die Plattformeinheit ohne Heizplatte;

Figuren 3A-3B in verschiedenen Ansichten die Plattformeinheit der Figuren 1A und

1 B mit einer mehrere Magneten und eine Spule einer Magnetisierungseinrichtung tragenden Magnetisierungsplatte;

Figur 3C in vergrößertem Maßstab die Plattformeinheit der Figuren 3A und 3B mit einer Druckdüse über die strangweise magnetisches Druckmaterial aufgebracht wird;

Figur 4 in Draufsicht eine Plattformeinheit mit einer eine entnehmbare

Sintergrundplatte tragenden Trägerplatte;

Figur 5 perspektivischer Ansicht die Plattformeinheit der Figuren 1A bis 4 in einer ausgefahrenen (Start-) Lage an der Grundplatte;

Figur 6 in perspektivischer Ansicht eine exemplarische 3D-Druckvorrichtung, bei der eine Plattformeinheit der Figuren 1A bis 5 Verwendung findet.

Die Figur 6 zeigt in perspektivischer Ansicht eine 3D-Druckvorrichtung V, beispielsweise in Form eines sogenannten 3D-Druckers, zum schichtweisen Aufbau eines Bauteils innerhalb eines Druckraums R der 3D-Druckvorrichtung. Im Wege eines mit der 3D- Druckvorrichtung V umgesetzten additiven Fertigungsverfahrens kann an einer Grundplatte D der 3D-Druckvorrichtung ein dreidimensionales Bauteil schichtweise aufgebaut werden. Mit der 3D-Druckvorrichtung ist beispielsweise ein sogenanntes Schmelzschichtverfahren oder Strangablageverfahren (englisch „Fused Deposition Modeling“, kurz FDM) umsetzbar. Bei der Grundplatte die der 3D-Druckvorrichtung V der Figur 6 ist eine Führungseinrichtung 2 vorgesehen, um hieran eine separate Plattformeinheit 1 lösbar befestigen zu können. Über die Führungseinrichtung 2 kann dabei die Plattformeinheit 1 (in der Figur 6 nicht dargestellt) angeordnet und anschließend in eine Endlage verschoben werden. Derart wird letztlich an der lösbar an der Grundplatte D befestigten Plattformeinheit 1 eine Druckfläche F definiert, an der das dreidimensionale Bauteil schichtweise innerhalb des Druckraums R aufgebaut wird.

Die Figuren 1A bis 5 zeigen dabei unterschiedlich ausgestattete Varianten einer an der Führungseinrichtung 2 der Grundplatte D anzubringenden Plattformeinheit 1. Bei den Plattformeinheiten 1 der Figuren 1A-1 B, 2, 3A-3C, 4 und 5 kann es sich um unterschiedliche Ausstattungsvarianten derselben Plattformeinheit 1 oder um verschiedene Plattformeinheiten 1 , die wahlweise an der Grundplatte D festlegbar sind, handeln. Jede der Plattformeinheiten 1 weist einen Basisträger B auf, über den eine lösbare Befestigung an der Führungseinrichtung 2 der Grundplatte D möglich ist und der wahlweise mit unterschiedlichen Platten 10, 14 und 15, die verschiedene Zusatzfunktionen bereitstellen, bestückt werden kann.

In der Variante der Figur 1A und 1 B ist der Basisträger B der Plattformeinheit 1 in einer Endlage an der Führungseinrichtung 2 dargestellt. Der Basisträger B ist hierbei über Führungskörper in Form zweier Führungsleisten 1.5 und 1.6 an zwei zueinander beabstandeten, parallelen Führungsschienen 20 und 21 der Führungseinrichtung 2 verschieblich gehalten. In der der dargestellten Endlage ist der Basisträger 2 über seitlich zugängliche Arretierelemente 1.1-1.4 arretiert. Jeder Führungsschiene 20, 21 und damit jeder Längsseite des Basisträgers B sind dabei jeweils zwei Arretierelemente 1.1 , 1.2 oder 1.3, 1.4 zugeordnet.

Zum Verschieben des Basisträgers B an der Grundplatte D weist der Basisträger B einen Frontgriff 1c auf. Hieran kann manuell eine Kraft aufgebracht werden, um den Basisträger B und damit die gesamte Plattformeinheit 1 über die Führungseinrichtung 2 der Grundplatte D zwischen der Endlage und einer ausgefahrenen (Start-) Lage zu verschieben. Über zwei seitliche Griffe 1a und 1b des Basisträgers B kann der Basisträger 1 in der ausgefahrenen Lage von der Führungseinrichtung 2 abgehoben und damit die gesamte Plattformeinheit 1 von der Grundplatte D getrennt werden.

In der Variante der Figuren 1A und 1 B ist an dem Basisträger B eine Heizplatte 10 vorgesehen. Diese Heizplatte 10 definiert an einer Oberseite eine Druckfläche F für ein mit der 3D-Druckvorrichtung V zu druckendes Bauteil. In die Heizplatte 10 ist eine Heizeinrichtung in Form einer Heizspule 100 oder eines Heizdrahtes eingebettet. Die Heinzspule 10 läuft hierbei mäanderförmig an der Heizplatte 10 entlang. Über die Heizspule 100 kann somit während des Druckvorgangs die Druckfläche F gezielt erwärmt werden, um beispielsweise das Anhaften einer neu aufgebrachten Schicht Druckmaterials an einer bereits vorhandenen Schicht Druckmaterials zu unterstützen und die bereits aufgebrachten Schichten von Druckmaterial auf einer bestimmten Temperatur zu halten.

Zur elektrischen Kontaktierung der Heizspule 100 der Heizplatte 10 umfasst der Basisträger B entsprechend der Darstellung der Figur 2 beispielsweise einen an seiner Oberseite zugänglichen Steckverbinder 12, zum Beispiel in Form eines Steckers oder einer Buchse. Hieran kann dann ein entsprechender Steckverbinder an der Unterseite der Heizplatte 10 eingesteckt werden, wenn die Heizplatte 10 bestimmungsgemäß an dem Basisträger B festgelegt ist. Alternativ oder ergänzend zu dem Steckverbinder 12 kann auch ein anderweitig ausgestaltetes Elektronikbauteil an dem Basisträger B vorgesehen sein, um eine Steuerung und/oder Versorgung mit Strom von an dem Basisträger B anzubringenden (Modul-) Platten zu ermöglichen. Ferner weist der Basisträger B in der dargestellten Ausführungsvariante auch noch eine Schaltventil 13 auf. Dieses Schaltventil 13 ist in einer Variante für ein pneumatisch gesteuertes Arretieren einer (Modul-) Platte an dem Basisträger B vorgesehen. Über eine mit dem Schaltventil 13 gekoppelte Pneumatikschaltung kann derart eine an dem Basisträger B angeordnete Platte vibrationsfest eingespannt werden.

Für ein Verrasten des Basisträgers 1 in der Endlage an der Grundplatte D und/oder für eine elektrische Kontaktierung zur Verbindung des Basisträgers B mit einer Stromversorgung und/oder einer übergeordneten Steuerelektronik der 3D- Druckvorrichtung können an einer von dem Frontgriff 1c abgewandten Rückseite des Basisträgers B Rastelemente in Form von Einrastnasen 11a, 11b vorgesehen sein. Diese Einrastnasen 11a, 11 b greifen formschlüssig in Gegenrastelemente an der Grundplatte D ein, wenn der Basisträger B in die Endlage an der Grundplatte D verschoben wurde.

Bei der Variante der Figuren 3A bis 3C ist der Basisträger B der Plattformeinheit 1 mit einer Magnetisierungsplatte 14 bestückt. Diese Magnetisierungsplatte 14 trägt eine Magnetisierungseinrichtung, die vorliegende durch mehrere Magnete 141a, 141b, 141c und eine Spule 140 gebildet ist. Die mehreren Magnete 141a bis 141c sind in einem definierten Muster an der Magnetisierungsplatte 14 angeordnet und beispielsweise als Elektromagnete und/oder Permanentmagnete ausgeführt (was insbesondere eine Kombination von Elektro- und Permanentmagneten einschließt). Während des Druckvorgangs innerhalb der 3D-Druckvorrichtung V können über die Magnetisierungseinrichtung 140, 141a-141c der Magnetisierungsplatte 14 an einer die Druckfläche F definierenden Oberseite der Magnetisierungsplatte 14 aufgedruckte Magnetpartikel gezielt ausgerichtet werden. Enthält somit an der Druckfläche F der Magnetisierungsplatte 14 aufgebrachtes Druckmaterial Magnetpartikel, lassen sich diese über die Magnetisierungseinrichtung 140, 141a-141c gezielt unter Wirkung der Magnetkraft der Magnetisierungseinrichtung 140, 141a-141c ausrichten. Beispielsweise ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, dass mitgedruckte Magnetpartikel, die in einem noch zumindest teilweise flüssigen Bindemittel des aufgebrachten Druckmaterials vorhanden sind, ausgerichtet werden.

Indem an dem Basisträger B der Plattformeinheit 1 die Magnetisierungsplatte 14 auch ohne Weiteres ausgetauscht werden kann, kann auch vorgesehen sein, dass unterschiedliche Magnetisierungsplatten 14, die sich zum Beispiel in der Anzahl und/oder Anordnung der hieran vorgesehenen Magnete 141a bis 141c unterscheiden, wahlweise - insbesondere in Abhängigkeit von dem zu druckenden und der hierin auszurichtenden Magnetpartikeln - an dem Basisträger B festgelegt werden können.

In der in den Figuren 3A, 3B und 3C dargestellten Ausführungsvariante ist die Magnetisierungsplatte 14 mit der Heizplatte 10 kombiniert. Die Magnetisierungsplatte 14 ist hierbei oberhalb der Heizplatte 10 vorgesehen, sodass die Magnetisierungsplatte 14 die Heizplatte 10 vollständig überdeckt und die Druckfläche F für das zu druckende Bauteil durch die Magnetisierungsplatte 14 definiert wird. An dem Basisträger B der Plattformeinheit 1 sind somit in dieser Variante mehrere Module in Form der Platten 10 und 14 für die Integration unterschiedlicher Zusatzfunktionen übereinander angeordnet und hierbei übereinander gestapelt. Unter der Heizwirkung der Heizplatte 10 kann hierbei dann z.B. auch ein an der Oberseite der Magnetisierungsplatte 14 aufgebrachtes Druckmaterial gezielt erwärmt werden.

Die Figur 3C zeigt im vergrößerten Maßstab die mit der Magnetisierungsplatte 14 ausgestattete Plattformeinheit 1 während des Aufbringens von Magnetpartikel enthaltenen Druckmaterials 30. Hierbei wird über eine Druckdüse 3 das Druckmaterial 30 strangweise auf die Magnetisierungsplatte 14 im Bereich eines Magneten 141b aufgebracht, sodass über den (aktivierten) Magneten 141b die in dem Druckmaterial 30 enthaltenen Magnetpartikel gezielt während des Druckvorgangs ausgerichtet werden können.

Bei der Plattformeinheit 1 der Figur 4 ist an dem Basisträger B eine Trägerplatte 15 vorgesehen, die eine von der Plattformeinheit 1 entnehmbare Sintergrundplatte 150 trägt. Die Sintergrundplatte 150 ist hierbei in einer Lageröffnung 151 der Trägerplatte 15 angeordnet, sodass die Sintergrundplatte 150 mit einer die Druckfläche F definierenden Oberseite flächenbündig mit der Trägerplatte 15 abschließt. Umfangsseitig weist die Sintergrundplatte an mehreren (vorliegend drei) zueinander verteilt angeordneten Stellen jeweils eine Aussparung 150a, 150b oder 150c auf. An diesen Aussparungen 150a-150c am Plattenrand der vorliegend kreisscheibenförmigen Sintergrundplatte 150 kann ein Hebewerkzeug angreifen und die Sintergrundplatte durch die Aussparung 150a-150c hindurch hintergreifen, um die Sintergrundplatte 150 manuell oder automatisiert, beispielsweise mithilfe eines Roboterarms, von der Trägerplatte 15 abzuheben.

Während die Aussparungen 150a-150c in der Figur 4 im Querschnitt kreissegmentförmig dargestellt sind, können die Aussparungen 150a-150c auch eine andere (Querschnitts-) Form aufweisen, z.B. im Querschnitt kreisförmig sein. Alternativ oder ergänzend kann die Trägerplatte 15 an dem der Sintergrundplatte 150 zugewandten Rand der Lageröffnung 151 eine Aussparung oder mehrere Aussparungen für den Angriff eines Hebewerkzeugs aufweisen. Bei ergänzend an der Trägerplatte 15 vorgesehenen Aussparungen kann vorgesehen sein, dass die Aussparungen 150a-150c der Sintergrundplatte 150 bei Einnahme einer vorgegebenen Ausrichtung der Sintergrundpatte 150 innerhalb der Lageröffnung 151 den Aussparungen der Trägerplatte 15 gegenüberliegen, um derart eine größere Öffnung für den Angriff des Hebewerkzeugs zur Verfügung zu stellen.

Die Sintergrundplatte 150 ist eingerichtet und vorgesehen, einem nachgeschalteten Sinterprozess zugeführt zu werden. Derart kann ein in dem Druckraum R der 3D- Druckvorrichtung V gedrucktes dreidimensionales Bauteil zusammen mit der Sintergrundplatte 150 von der Plattformeinheit 1 abgehoben und einem nachfolgenden Sinterprozess zugeführt werden, ohne dass das Bauteil hierzu zuvor von der Plattformeinheit 1 gesondert und unter dem Risiko einer Beschädigung abgehoben werden muss.

Die Trägerplatte 15 mit der Sintergrundplatte 150 kann hierbei grundsätzlich allein an dem Basisträger B vorgesehen werden. Gleichzeitig ist die Trägerplatte 15 aber auch als weitere Modulplatte mit einer oder mehreren Modulplatten in Form der Heizplatte 10 oder der Magnetisierungsplatte 14 kombinierbar. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass unterhalb der Trägerplatte 15 mit der hierin eingesetzten Sintergrundplatte 150 oberhalb/auf der Heizplatte 10, oberhalb/auf der Magnetisierungsplatte 14 oder oberhalb/auf einem Verbund aus Heizplatte 10 und Magnesiumsplatte 14 an dem

Basisträger B angeordnet ist. Der Basisträger B kann somit in der der dargestellten

Ausführungsvariante einer Plattformeinheit 1 flexibel bestückt werden, um je nach Anforderungsprofil unterschiedliche Funktionen an der Plattformeinheit 1 zu integrieren.

Die Sintergrundplatte 150 ist beispielsweise aus Keramik. Eine keramische

Sintergrundplatte 150 bietet insbesondere den Vorteil, dass hierdurch ein von der Magnetisierungseinrichtung 140, 141a bis 141c einer darunterliegenden

Magnetisierungsplatte 14 erzeugtes Magnetfeld nicht beeinflusst wird.

Darüber hinaus ist die Plattformeinheit 1 als Ganzes von der Grundplatte D lösbar, um die Plattformeinheit 1 als separate Baueinheit vormontieren und erst nachfolgend an der Grundplatte D anbringen zu können. Mit der Plattformeinheit 1 ist somit nicht nur eine Flexibilisierung der mit der 3D-Druckvorrichtung V umsetzbaren Druckprozesse erreichbar. Vielmehr ist auch die Rüstung der 3D-Druckvorrichtung V hierdurch erheblich erleichtert.

In der Figur 5 ist die Plattformeinheit 1 in der ausgefahrenen Lage an der Grundplatte D dargestellt. In der in der Figur 5 dargestellten ausgefahrenen Lage ist die Plattformeinheit 1 von der Führungseinrichtung 2 abnehmbar. Für die Überführung in eine bestimmungsgemäße Endlage entsprechend den Figuren 1A bis 4 wird die Plattformeinheit 1 demgegenüber längs der Führungsschienen 20 und 21 verschoben.

Über die verschiebliche Lagerung der Plattformeinheit 1 an der Grundplatte D ist auch eine Entnahme eines gedruckten Bauteils von einer durch Plattformeinheit 1 bereitgestellten Druckfläche F erleichtert. So kann die Plattformeinheit 1 über ihren verschieblich an den Führungsschienen 20 und 21 der Führungseinrichtung 2 gehaltenen Basisträger B entlang von zwei einander entgegengesetzten Verstellrichtungen R1 und R2 längs verschoben werden. Entlang der Verstellrichtung R1 kann hierbei die Plattformeinheit 1 in die ausgefahren Lage verschoben werden, indem an dem Frontgriff 1c gezogen wird. Hierdurch wird die Plattformeinheit 1 außerhalb des Druckraums R verlagert. Bezugszeichenliste

1 Plattformeinheit

1a, 1 b (seitlicher) Griff

1c Frontgriff

1.1 , 1.2, 1.3, 1.4 Arretierelement

1.5, 1.6 Führungskörper

10 Heizplatte

100 Heizspule (Heizeinrichtung)

11a, 11 b Einrastnase (Rastelement) 12 Elektronikbauteil / Steckverbinder

13 Schaltventil

14 Magnetisierungsplatte

140 Spule

141a, 141 b, 141c Magnet

15 T rägerplatte

150 Sintergrundplatte

150a, 150b, 150c Aussparung

151 Plattenöffnung

2 Führungseinrichtung

20, 21 Führungsschiene

3 Druckdüse

30 Druckmaterial

B Basisträger

D Druckplatte / Grundplatte

F Druckfläche

R Druckraum

R1 , R2 Richtung

V 3 D- D ru ckvo rri chtu n g

Claims

Ansprüche

1. Plattformeinheit für die Anordnung an einer Grundplatte (D) einer 3D- Druckvorrichtung (V), wobei die Plattformeinheit (1) eine Druckfläche (F) für ein dreidimensional schichtweise aufzubauendes Bauteil definiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Plattformeinheit (1) lösbar an der Grundplatte (D) befestigbar ist und

a) mindestens eine Heizeinrichtung (100) zur Erwärmung der Druckfläche (F) und/oder

b) mindestens eine entnehmbare Sintergrundplatte, die wenigstens einen Teil der Druckfläche (F) definiert, und/oder

c) mindestens eine Magnetisierungseinrichtung (140, 141a-141c) zur Ausrichtung von für das Bauteil gedruckten Magnetpartikeln

aufweist.

2. Plattformeinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die

Plattformeinheit (1) eine separat vormontierbare Baueinheit bildet, die für eine Befestigung an der Grundplatte (D) vorgesehen ist.

3. Plattformeinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Plattformeinheit (1) mindestens einen Führungskörper (1.5, 1.6) aufweist, der für die Lagerung an einer Führungseinrichtung (2) der Grundplatte (D) eingerichtet und vorgesehen ist, um die Plattformeinheit (1) an der Grundplatte (D) verschieblich zu lagern.

4. Plattformeinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die

Plattformeinheit (1) mindestens ein Arretierelement (1.1-1.4) aufweist, über das die Plattformeinheit (1) in einer mithilfe der Führungseinrichtung (2) eingenommenen Endlage arretierbar ist.

5. Plattformeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Plattformeinheit (1) mindestens ein Rastelement (11a, 11b) vorgesehen ist, über das die Plattformeinheit (1) in einer bestimmungsgemäß eingenommenen Endlage an der Grundplatte (D) elektrisch leitend mit einer Stromversorgung und/oder einer Steuerelektronik der 3D-Druckvorrichtung (V) verbindbar ist.

6. Plattformeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Plattformeinheit (1) einen Basisträger (B) umfasst, an dem die mindestens eine Heizeinrichtung (100) und/oder die mindestens eine Sintergrundplatte und/oder die mindestens eine Magnetisierungseinrichtung (140, 141a-141c) festgelegt sind.

7. Plattformeinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Heizeinrichtung (100) und/oder die mindestens eine entnehmbare Sintergrundplatte und/oder die mindestens eine Magnetisierungseinrichtung (140, 141a-141c) wahlweise an dem Basisträger festlegbar sind, sodass die Plattformeinheit (1) in der 3D-Druckvorrichtung (V) mit und ohne die mindestens eine Heizeinrichtung (100) und/oder die mindestens eine entnehmbare Sintergrundplatte und/oder die mindestens eine Magnetisierungseinrichtung (140, 141a-141c) nutzbar ist.

8. Plattformeinheit nach einem der Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisträger (B) mindestens einen Steckverbinder (13) für eine elektrische Verbindung zu der mindestens einen Heizeinrichtung (100) und/oder zu der mindestens einen Magnetisierungseinrichtung (140, 141a-141c) aufweist.

9. Plattformeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Heizplatte (10) vorgesehen ist, die die mindestens eine Heizeinrichtung (100) trägt und die unterhalb einer Magnetisierungsplatte (14) an der Plattformeinheit (1) angeordnet ist, die die mindestens eine Magnetisierungseinrichtung (140, 141a-141c) trägt.

10. Plattformeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Heizeinrichtung einen Heizdraht und/oder eine Heizspule (100) umfasst.

11. Plattformeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Magnetisierungseinrichtung (140, 141a- 141c) eine Magnetspule (140) und/oder einen Magneten (141a-141c) umfasst.

12. Plattformeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sintergrundplatte (150) an einer Trägerplatte (15) vorgesehen ist, von der die Sintergrundplatte (150) abhebbar ist.

13. Plattformeinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sintergrundplatte (150) in einer Lageröffnung (151) der Trägerplatte (15) angeordnet ist.

14. Plattformeinheit nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Lageröffnung (151) angeordnete Sintergrundplatte (150) bündig mit einem umlaufenden Rand der Lageröffnung (151) abschließt.

15. Plattformeinheit nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Sintergrundplatte (150) an einem umfangseitigen Plattenrand und/oder die Trägerplatte (15) an einer die Sintergrundplatte (150) aufnehmenden Lageröffnung (151) mindestens eine Aussparung (150a-150c) für den Angriff eines Werkzeugs aufweist, um die Sintergrundplatte (150) mithilfe des Werkzeugs von der Trägerplatte (15) abheben zu können.

16. 3D-Druckvorrichtung zum schichtweisen Aufbau eines dreidimensionalen Bauteils, mit mindestens einer Plattformeinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15.

17. 3D-Druckvorrichtung zum schichtweisen Aufbau eines dreidimensionalen Bauteils an einer Druckfläche (F), dadurch gekennzeichnet, dass die 3D-Druckvorrichtung (V) mindestens eine Magnetisierungseinrichtung (140, 141a- 141c) zur Ausrichtung von für das Bauteil gedruckten Magnetpartikeln an der Druckfläche (F) umfasst.

18. Verfahren zum schichtweisen Aufbau eines dreidimensionalen Bauteils an einer Druckfläche (F) einer 3D-Druckvorrichtung (V), dadurch gekennzeichnet, dass für das Bauteil gedruckte Magnetpartikel mithilfe mindestens einer Magnetisierungseinrichtung (140, 141a-141c) an der Druckfläche (F) ausgerichtet werden.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die gedruckten

Magnetpartikel in einem noch zumindest teilweise flüssigen Bindemittel eines Druckmaterials (30) vorhanden sind, wenn die gedruckten Magnetpartikel mithilfe der mindestens einen Magnetisierungseinrichtung (140, 141a-141c) an der Druckfläche (F) ausgerichtet werden.